郭平 魯恩斌 金雪軍＊

電源防雷技術(shù)
——鐵路通信防雷方法(二)

郭平*魯恩斌＊＊金雪軍＊＊＊

通信電源系統(tǒng)多級(jí)防護(hù)如圖1所示。電源系統(tǒng)由LPZ0區(qū)進(jìn)入室內(nèi)LPZ1區(qū)采用多級(jí)防護(hù)，將過(guò)電壓降到設(shè)備能承受的水平。

圖1 通信電源系統(tǒng)多級(jí)防護(hù)示意圖

1 電源多級(jí)防護(hù)

電源系統(tǒng)采用多級(jí)防護(hù)后，對(duì)雷電電磁脈沖進(jìn)行逐級(jí)遞減，使其傳播到設(shè)備使用端的幅度，被限制在設(shè)備能承受的范圍內(nèi)。

由于用電設(shè)備電壓等級(jí)不盡相同，其最大持續(xù)電壓也不一樣，所以圖1所示的多級(jí)防護(hù)示意圖不是對(duì)所有設(shè)備都必須如此，根據(jù)實(shí)際使用情況可以刪減。多級(jí)防護(hù)的原則是:前級(jí)的通流量設(shè)計(jì)較大(通信防雷一般設(shè)計(jì)指標(biāo)最大通流量達(dá)到20kA即可)，后級(jí)通流容量相對(duì)較小。而對(duì)于限制電壓來(lái)說(shuō)，則是逐級(jí)遞減。各級(jí)之間保持一定距離的主要目的，是依托線路電感和線路電阻起到退耦器的作用。

2 電源一級(jí)防護(hù)

外電網(wǎng)引入通信機(jī)房一般有2種類(lèi)型:主用、備用二路三相電源供電，或主用、備用單相電源供電。一級(jí)保護(hù)宜采用電源防雷箱，對(duì)電源采取縱橫向保護(hù)的全模防護(hù)方式。

第一級(jí)設(shè)在戶外交流電源饋線引入處(配電盤(pán))。三相電源供電的機(jī)房，采用L(相線)-L、L-PE(保護(hù)地線)和N(中性線)-PE全模防護(hù)的并聯(lián)三相電源防雷箱，典型的三相電源防護(hù)如圖2所示。單相電源供電的機(jī)房，采用L-N、L-PE和N-PE的單相電源防雷箱，典型防護(hù)圖如圖3所示。

考慮到施工及維護(hù)方便，可以將電源防雷箱設(shè)計(jì)成帶有配電功能的防雷配電箱，并具有故障聲光報(bào)警、雷電計(jì)數(shù)和狀態(tài)顯示(三相電源每一相線均有狀態(tài)顯示)等功能，箱內(nèi)設(shè)輸入斷路器，用于開(kāi)斷主用、備用二路三相電源的輸入;設(shè)若干單極斷路器用于分配主用、備用單相電源220V輸出。電源防雷箱配電示意圖如圖4所示。

圖2 三相電源防護(hù)示意圖

圖3 單相電源防護(hù)示意圖

圖4 電源防雷箱配電示意圖

3 電源二級(jí)和三級(jí)防護(hù)

二級(jí)和三級(jí)防護(hù)因其靠近用電設(shè)備，故不需要單獨(dú)設(shè)置電源防雷箱。從防護(hù)效果來(lái)看，應(yīng)盡可能接近用電設(shè)備，因而需要分散安裝。防護(hù)的原理及方法與一級(jí)防護(hù)是一致的。

通信站內(nèi)48V的用電設(shè)備較多，且比較分散。對(duì)于48V直流電源的防護(hù)，采取全模防護(hù)的方式，如圖5所示。

對(duì)于分散安裝的電涌保護(hù)器，防雷地線的處理比較重要，其原則是保證等電位的連接。防止雷電經(jīng)不同路徑入侵產(chǎn)生的電壓差導(dǎo)致“雷電反擊”。施工中應(yīng)分別接到電源防雷綜合匯流排，并盡可能保證地線路徑最短。

4 電源電涌保護(hù)器

在電源多級(jí)防護(hù)中，電源電涌保護(hù)器是重要的一環(huán)。目前，電源電涌保護(hù)器的設(shè)計(jì)有很多種，其主要防雷器件有限壓型、開(kāi)關(guān)型和組合型。限壓型器件的典型代表是金屬氧化物避雷器，如壓敏電阻等;開(kāi)關(guān)型的典型代表是氣體放電管。

壓敏電阻有漏流的缺點(diǎn)，而放電管則存在續(xù)流的缺點(diǎn)。對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，續(xù)流的危害比較大，因此不建議采用純放電管結(jié)構(gòu)的電涌保護(hù)器。純壓敏電阻型的電涌保護(hù)器在電源防護(hù)中目前仍有一定的使用比例，主要是因?yàn)槠渎┝鲗?duì)電源的影響較小，不太受到關(guān)注，但因?yàn)殡娫床▌?dòng)及器件參數(shù)差異等因素的影響，純壓敏電阻的使用會(huì)隨著時(shí)間的推移漏流日趨增大，影響防雷器的使用壽命。較合理的設(shè)計(jì)應(yīng)該是壓敏電阻串聯(lián)氣體放電管的組合型電涌保護(hù)器。這樣做能把壓敏電阻和氣體放電管的缺點(diǎn)彌補(bǔ)起來(lái)，組合型浪涌保護(hù)器近似于無(wú)漏流、無(wú)續(xù)流，只是加工工藝及測(cè)試方法略顯繁瑣，目前已經(jīng)廣泛使用。

(待續(xù))

圖5 48V直流電源防護(hù)示意圖

［1］YD5098－2005．通信局站防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范．

［2］鐵運(yùn)(2006)26號(hào)．鐵路信號(hào)設(shè)備雷電及電磁兼容綜合防護(hù)實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)．

［3］運(yùn)基信號(hào)2007－535號(hào)．鐵路信號(hào)設(shè)備雷電及電磁兼容綜合防護(hù)舉例設(shè)計(jì)說(shuō)明．

［4］IEC62305－4．雷電防護(hù)第四部分建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)．

［5］GB50057－94．建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范．

［6］GB50343－2004．建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范．

［7］YD5078－98．通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定．

*上海鐵大電信設(shè)備有限公司高級(jí)工程師，200072上海＊＊武漢鐵路局電務(wù)處工程師，430071武漢

＊＊＊上海鐵大電信設(shè)備有限公司助理工程師，200072上海

2011-07-08

(責(zé)任編輯:張利)