项目管理论文:浅析地铁车站的防雷接地与保护

　　浅析地铁车站的防雷接地与保护
　　张兴赵
　　中铁十八局集团有限公司第三工程有限公司河北涿州072750
　　摘要：社会经济的进步给城市轨道交通带来了新的发展契机，不仅给人们的生活带来了方便，也让人们的出行更舒适。同时，在建设中，也给我们的设计人员带来了很多难题，当地铁从城市地下过渡到郊外高架的时候，车站的防雷与接地保护就成了地铁建设施工中要迫切解决的问题。
　　关键词：地铁接地；防雷接地；保护措施
　　一、地铁车站的防雷和接地系统组成
　　地铁站的主体机构在地下，只有出入口罩棚、风亭、冷却塔等基础设施位于地面，并且高度有限，可以安装独立的防雷装置，车站主要是以安装感应防雷为主。车站接地装置由外部接地网和内部接地网组成，两者在接地端子箱处连接，其主要任务是保护接地。在地铁的日常工作系统中，有牵引的直流供电系统，正极接触网供电，负极走行轨回流，从走行轨向道床和地下结构泄漏杂散电流。为了避免这些杂散的电流因不稳定而影响到地下的金属管道系统，所以，长期以来，地下车站的接地装置一直采用外引接地极，绝缘引入，设备基础槽钢进行绝缘处理。
　　因为地上成长的注意结构都在地面上，通风设施和排水设施的安装较少，所以，车站的规模也比较小，离城市地下的金属管道有一定的距离，适合于采用共用接地系统，同时防雷设备也是建设中的重点。
　　（一）接闪器
　　地上站属于第二类防雷建筑物，如果有金属屋顶的，就应以金属屋顶作为接闪器，在屋顶突出的位置上安置避雷针。如果不是金属屋顶，就利用避雷网作为接闪器，避雷网的网格不大于lOm*lOm或12m*8m。接闪器与接地引下线可通过焊接连接。
　　（二）接地引下线
　　用建筑物的主筋作为接地引下线，选取建筑物立柱内两根大于小16的主筋，可通过焊接连接，接地引下线的的距离要小于18m，在设有接地引下线的立柱外侧，距室外地面0.3m以下，焊接接地钢板。在车站进行主题结构施工时，横向、纵向梁内的结构主筋与立柱内的结构主筋需要连接点，才能是车站整体结构成形。
　　二、地铁主控系统接地技术
　　一个优秀的接地系统可以避免车站的电子系统受到电压的侵害；还可以把监控设备中的大量静电排放出去，确保地铁站工作人员的生命安全。接地按目的主要分为工作接地与保护接地(安全接地)。
　　（一）工作接地
　　工作接地是指确保地铁站监控设备的安全接地，主要责任是为地铁主控系统设备提供正常工作所需的零电位，预防因电位不稳定而造成的信号传输错误，有利于减少地铁运行的事故发生和经济损失。
　　工作接地又可分为直流接地和交流接地：直流接地是将监控设备的直流电源与等电位连接网络做一个电气连接，确保设备保持在零电位；交流接地是指将各种交流设备的电源中性线连接在一起，再单点接至接地网。
　　在地铁系统中，要将交流地和直接地严格的区分开来，分别铺设，不能有连接点，这样才能预防直流回路，避免监控设备被烧坏。值得注意的是:在PSCADA中的监控设备,主要是采用变电所提供的数据，而数据往往是经过自动化系统中的隔离变压器，由一次设备，如电压互感器、电流互感器收集得来的，而这些隔离变压器一、二次侧间存在隔离层，将隔离层与二次侧接地点做良好的接地处理，保护监控设备正常稳定运作，也为保证了变电所的正常工作。
　　（二）安全接地
　　安全接地的目的是保护地铁站工作设备和工作人员的安全。对于地铁综合监控系统中的监控设备的安全接地就是将其金属外表连接在一起，直接接入网络中，再连接到共用接地装置。
　　三、地铁站的接地保护
　　（一）过电压保护
　　供电系统在运行中常会遭到暂态过电压、操作过电压、雷电过电压的侵害，导致工作设备的绝缘性能不断被破坏，最后会发生安全事故。通过对过电压的保护，可以稳定设备的电压，保护重要设备。过电压保护是地铁工作系统中的一部分，体现在供电系统中可能遭受过电压的各个环节中，降压变电所作为供电系统的主要组成部分，对过电压的保护主要有以下一个方面：
　　(1)变电所每段35kV母线对地间设置1台避雷器，位于地面上的建筑物的避雷带或避雷针的设置要按照变电所的具体规定来设置。
　　(2)在动力变压器0.4kV侧和向重要设备供电的末端配电箱的各相母线上,装设电涌保护器(SPD)。
　　（二）高架站防雷措施
　　高架地铁站是利用金属外壳作为接闪器，把金属的网络结构焊接成避雷网络，并在防雷引下线处与主柱内钢筋相连通。以钢筋结构作为引下线，钢结构梁下部和混凝土的主要支柱结构相连，混凝土结构柱内主筋在焊接后就作为防雷引下线的一部分，引下线之间的距离要小于15m。可在混凝土主筋结构中选2根主筋与站厅、站台层的纵梁和横梁内的2根主筋牢牢焊接，形成一个自然的接地网络状态。
　　所有用作自然接地体的结构主钢筋都应保持贯通，接地焊接一定要牢固。站厅出口处结构梁预留引出的2个接地端子，与天桥上的接地设备可以有个连接。防雷引下线在离地面0.5m处，安置一个断接测试卡。其防雷引下线通过预埋钢板与综合接地网相连。
　　（三）电涌保护措施
　　地铁车站内的电力系统复杂，如通信系统、信号系统、公安通信、民用通信、屏蔽门系统、防灾报警系统、门禁系统等。每个系统电子设备的电源系统中性点工作接地、安全保护接地、电子设备的等电位联结接地，以及电力和信息线路的电涌保护器(SPD)接地等都是使用的共同接地。在各电力系统的箱进线处安装电涌保护器，根据SPD级间的合作条件，可以安装多级的SPD，可以逐步减少雷电通过电压和系统内暂态过电压及能量，保护地铁站的各种设备和人员的安全。
　　地铁车站内SPD保护级别为:变电所35kV母线对地间设置1台避雷器(一级)，动力变压器0.4kV侧进线设置1台电涌保护器(二级)，弱电设备的末端配电箱(BAS、FAS、AFC、通信、信号等)进线装设电涌保护器(三级)。
　　四、接地网设计注意事项
　　地铁车站的防雷接地装置设计要在保护人员安全、设备运行稳定、地铁站的运行通畅的情况下，减少经济投资。在设计时，还要考虑到杂散电流的防腐，当接地安全建设和杂散电流防腐出现矛盾时，要优先考虑接地安全设计。接地网应设置在牵引降压混合变电所、降压变电所、跟随所下方，接地引出线的引出点位置应便于电缆接线。
　　综合接地系统的设计，同时在施工中充分考虑接地引出线穿越地下车站结构底板时的防水问题。主体钢筋与接地的铜排之间、接地铜排与铜镀钢棒垂直接地极之间要采用放热焊接。为协助车站的施工，接地网敷设应分段进行。在施工进行中，要对已经完工的接地网施行电阻测试，计算出整个接地网络的电阻值。如计算的结果与设计要求有较大的差距，那么在剩下的接地施工中就应该进行补救。
　　对于高土壤电阻率地段，可采用增大地网面积、深打接地极、添加降阻剂等方法降低接地电阻。如果有的车站土壤电阻率实测值太高，在以上方法均不能满足要求的情况下，利用换土方案可得到缓解。如果使用降阻剂，在施工中就要严格遵守规定，以免影响降阻剂的效果。
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