城际铁路站房防雷接地设计探讨

董灵英 方海亮

（1、广州市海珠区气象局，广东 广州510220 2、中铁北京工程局集团有限公司，北京102308）

众所周知，铁路站房是几乎所有乘客候车时的聚集空间，是人员密集场所，比一般的建筑物具有更高的重要性，而且铁路站房经常是某一地区的标志新建筑，因此，必须保证其安全性。莞惠城际铁路从东莞道滘至惠州小金口，全长99.8km，共设17 座车站，其中地下站10 座，高架站及地面站（地上站）7 座，总建筑面积约22 万平米。车站设通信机械室、信息机房等弱电机房；设高低压配电室等强电机房。

1 雷电的破坏力

1.1 雷电灾害的特点。雷电灾害是最严重的十大自然灾害之一，有效防护雷电破坏，保障人身财务安全，越来越被关注。一是，雷电的有电压差形成电流直击破坏越来越强。现在化建筑高度不断增加，建筑的梁、柱、地基梁、等结构多为钢筋，金属材料，是良好的导体，如果不能有效均衡雷电电位，减低电位梯度，将会造成大的破坏。二是，雷电电流对现代化机械设备破坏力增强。现代化的铁路站房，建筑设备智能化程度越来越高，计算机网络、通信信息系统的广泛应用，使发生雷电的破坏力越来越大。发生雷电时，产生的电磁波冲会对智能网络系统造成巨大破坏，严重影响铁路站房电路设备的运行。莞惠城际铁路线上有17 座车站，如果不重视防雷接地设计，乘客车站候车时，如遇雷电环境，人身财产安全将面临巨大威胁。

1.2 雷电灾难的成因。当云层间或云层与大地间以及云与空气间有一定程度的电位差，就会产生放电现象，这种电位差形成的放电，便是雷电，一般分为直击雷和感雷击。当两者间的电位差达到一定值，猛烈释放出的电流，直接作用到建筑物上，将会有很大破会性，建筑物受电流直击以及放电反应释放出的大量热量，将会受热膨胀，尤其是水分受热的蒸发汽化，产生大量机械力，将造成建筑物燃烧，电路、磁场破坏，影响正常运行工作，甚至造成设备瘫痪，带来不可预估的损失。此外因为建筑物的金属材料，还可能造成电流外引，伤人伤物。同时有直击雷电流衍生的电磁波冲，破坏力也很强，被称为感雷击，会使金属材料感应带电，进而造成高电压，对现代化高科技的电路、磁场、设备都有很强破坏力。由雷电破坏造成的损失将会非常严重，防雷电接地设计越来越被重视。

2 防雷接地设计

2.1 防雷接地设计要点。防雷接地设计主要从防止雷电击、电磁波冲及提高雷电感应来防止或减轻雷电破坏。针对雷电直击破坏，怎样有效保障铁路站房环境安全，使候车乘客人身财产得到保障，首先，我们的措施考虑一方面是避雷，一般高杆铁铁塔建筑物都装有避雷器，低层建筑内层会装接闪器，一种金属设备，他们可以有效实现防雷。其次，雷电其实质以电流形式作用到物体，构成破坏，将建筑接触到的雷电通过引下线的方式安全接地，从而化解直击雷的破坏。

面对雷电直击破坏的防护接地，应是对雷电自热灾害的治；面对灾难我们不应只被动防治，还要主动预防，加强避雷设备雷电感应力，实际是从预防层次，阻止和减轻雷电的破坏力。加强雷电防护设备的保护，将防雷设备及其配套金属设备进行接地处理，加装保护罩，可以保障雷电环境及时发挥作用，预防雷电破坏；防雷感应器间间隔距离大，使用金属线跨接，从而提高感应灵敏度，从而保障防雷设备可以及时感应雷电，及时处理。

雷电电流衍生的电磁波冲，对现代化智能设备也有很大破坏力，避免雷电产生的电磁波冲的破坏，将对进入铁路站房的电缆从空中、地下不用方位安装安装防雷设备，针对雷电波磁场、电压的破坏做好防范工作。

2.2 防雷接地设计要求。防雷接地设计，既要注意导线的设置，根据雷电测试中，雷云出现的高度，合理安置导线，在建筑物高处、侧面做好安置，达到防止雷击破坏的效果。同时还可以利用建筑物金属材料本身的导电性，作为引线，当建筑物遭到雷电袭击时，成功实现雷电接地，保护建筑物，保障人身财产安全。当空中云层间，或者云层与大地间的电压过大，普通引线很难实现安全接地的作用，我们应当合理利用钢管穿线、隐蔽层电缆确保在雷电环境下，建筑物可以安全避雷，不被破坏。

防雷接地设计另一个考虑点是雷电流，雷电破坏是由电压差形成电流造成。在防雷接地过程中实现雷电流安全散流，均衡降低电位梯度，是安全防雷的关键。建筑物利用本身钢筋金属材料，相互连接形成一个法拉第笼子，构成均压环，如若导线的安全性能高，可以有效起到均压、屏蔽作用，将雷电电流分流，从而保障了建筑物的安全。

城际铁路站房防雷接地设计要根据，铁路全线的站房数量、结构、容量、雷电环境等实际情况进行防雷接地设计，来保障车站候车成员人身、财产安全，车站设通信机械室、信息机房等弱电机房安全，高低压配电室等强电机房安全。

2.3 原设计方案。莞惠城际开工建设时间2009 年，综合防雷接地系统参照地铁设计规范进性设计，采用综合接地系统。

2.3.1 地上站。综合接地系统利用主体结构作为接地装置，不单独设置室外人工接地网。在站台板下设置强电总接地端子排及弱电总接地端子排，车站信号机械室、通信机械室、综合信息机房、综合监控室、照明配电室、通风机房等均设置1 套接地端子箱，由站台板下弱电接地总母排或强电接地总母排引出接地线。原则上强弱电接地系统相对独立，防止干扰，强弱电接地母排共用车站综合接地网。车站综合接地网由水平接地体及垂直接地体组成，强弱电接地母排与综合接地网接地引出线可靠连接。

2.3.2 地下站。综合接地系统在地下站结构底板下设置人工接地网，经接地引上线引入主体结构站台板下电缆夹层，并在夹层内设置强电、弱电、非电气金属管线等接地总母排，在各弱电设备用房内设置1 处弱电设备接地端子箱，由各站站台板下弱电接地总母排引出接地线，采用链式接法。

2.4 设计方案调整。根据运营单位的意见，参照铁路有关防雷接地的要求对莞惠城际的防雷接地进性方案调整。

2.4.1 地上站。新增室外接地环形地网，各设备专业的不同接地母排分开接入环形地网，间距不小于5 米，新增由室内接地汇集线至室外接地网单独设置接地引出线。

2.4.2 地下站。结合车站接地网利用既有接地引上线补充调整站台板下接地母排的设置，为各弱电专业设置接地母排，根据各弱电专业提供的室内接地汇集线位置，分别接引接地线至站台板下接地母排。具体如下：

分别设置弱电工作接地母排（PSCE-1）、电气设备外壳接地母排（PSCE-2）、车站总等电位接地母排（PSCE）、弱电设备接地母排（WCE）、光电缆铠装外皮接地母排（AMCE）、信号设备工作接地母排（SCE）。

弱电工作接地母排（PSCE-1）连接通信设备工作保护接地、信号设备安全接地、信息设备外壳人身安全接地。

电气设备外壳接地母排（PSCE-2）连接FAS、BAS 工作接地、信息设备工作接地、防灾设备工作保护接地。

总等电位接地母排（PSCE）连接法拉第笼（通信、信号）、非电气金属管线。

弱电设备接地母排（WCE）连接信息机房电源防雷接地、专用通信机械室电源防雷接地、信号设备室电源防雷接地等。

光电缆铠装外皮接地母排（AMCE）连接通信、信号光、电缆外壳铠装接地等。

信号设备工作接地母排（SCE）连接信号传输通道防雷接地。

接地干线放射性敷设。

3 讨论与建议

3.1 调整后的方案，四电用房设备接地可靠性更高。设备用房按照不同功能划分不同接地端子箱，安全接地、电缆屏蔽接地、电源防雷接地、工作接地、法拉第笼接地、防静电地板接地相对独立，能更有效的防止干扰。

3.2 调整后的方案，接地干线放射式敷设，设备接地不与其他接地串接。并且充分考虑城际铁路比地铁运营时速高的特点，可有效降低故障率，保障列车的运营安全。

3.3 城际铁路设计方案一般会参考地铁相关规范或者高铁的相关规范，设计或者调整过程中应充分听取业主、运营等各方面的意见，形成统一意见后实施更顺畅。

4 结论

城际铁路站房防雷接地设计是保证铁路站房建筑的一项不可或缺的措施,也是旅客人身和财产安全的保障。通过本文对莞惠城际的比较分析，并对当下情况进行调整，努力做到最有效的防雷接地设计。