车站综合防雷系统对人身安全的影响分析

史奋强

摘 要：雷电对电务设备的危害性极大，一旦发生雷击，将严重威胁电务设备和维护人员的人身安全。本文通过细致分析车站综合防雷系统设备对人身安全的影响，总结防范人身安全的措施，保证人身的絕对安全。

关键词：雷电；防雷系统；人身安全；分析；措施

0 引言

为保证电务设备安全可靠运用，提高电务设备抗击电磁干扰能力，防止或减少雷电的危害，原铁道部相继制定了信号、通信雷电实施指导意见。通过加装车站综合防雷系统，大大减少了雷害事故的发生，但综合防雷系统本身对维护作业人员的人身安全构成一定的威胁。太原电务段管内车站大都是计算机联锁车站，计算机联锁系统抗击雷电能力差，一旦发生设备雷击损坏的情况，不但造成较大的经济损失，还严重威胁信号楼机房设备和维护人员的人身安全，目前该段管内车站都加装了综合防雷系统。防雷分为外部防雷和内部防雷。外部防雷就是防直击雷，内部防雷包括防雷电感应、防反击、防雷电波侵入和防生命危险。

1 对直击雷的防护

车站综合防雷系统的外部防雷措施是：①在车站信号楼楼顶设置避雷带和避雷网；②在车站信号楼四周均匀布置4-6根引下线；③围绕车站信号楼建立一个不大于1欧姆的综合地网。

当雷云电场在信号楼上方形成后，处于位置高处的避雷带和避雷网感应出异号电荷，随着场强的增强，当雷云中电荷密集处的电场强度达到空气击穿场强时，即在雷云——避雷网（带）——引下线——环行地网之间形成一个雷电流泄放通道。雷云中大量雷电荷通过此通道向大地释放“中和”，即形成强大雷电流注入大地。

由避雷网（带）、引下线以及环行综合地网构成一个防直击雷的保护区域，将直击雷隔离在信号楼外，能够确保楼内人员、设备等不受到直击雷的袭击。

2 对跨步电压的防护

在工程上，常将人跨一步的步长取为0.7m，并把这一距离两端的电位差称为跨步电压。跨步电压的大小直接关系到地面上行走人员的安全，是防雷与接地设计中必须要考虑的一个重要安全指标。在土壤电阻率小的地方，接地体周围的暂态电位分布曲线比较平滑，跨步电压较小；而在土壤电阻率大的地方，电位分布曲线则比较陡峭，跨步电压比较大。越靠近接地体的地方，跨步电压越大，当跨步电压超过允许值时，就会造成人员伤亡。打雷时严禁作业人员在信号楼综合地网附近停留走动。

跨步电压的形成是雷电流在扩散过程中，在雷电流经过的地面中有电位梯度。此时若有人站在此处，由于两腿位置不同，会在人的步长间产生跨步电势。车站综合防雷系统能流过大电流的通路有引下线、电源防雷箱的地线和防雷柜内SPD的地线。其中引下线是围绕信号楼布置的，雷电流直接从引下线入地不会串入室内。而电源防雷箱地线和防雷柜SPD的地线是通过50mm2带绝缘护套的多股铜缆直接引入环行地网。与室内地板是绝缘隔离的，因此，在室内地板上是没有雷电流泄放散流的，故而不会形成跨步电压，保证人身安全。

3 对接触电压的防护

当人触摸与防雷装置相连的金属体时，从触摸的最高点到人站立点之间存在着一个暂态电位差，使人体承受电压，这一电位差称为接触电压。

人体接触有雷电流泄放的引下线时，会在人体上产生接触电势，人站在地面触摸的位置越高，作用在人体上的接触电势越大。一般触摸位置距地面的高度取1.8m。下图是综合防雷引下线泄流时电位分布及与反击电压关系示意图。

[引下线泄流时电位分布及反击电压示意图]

根据《建筑物防雷设计规范》的雷电流参量规定，信号楼为三类建筑物，分别取I=100kA，波头时间T1=10υs，L=1.55Υh/m，则di/dt=10kA/υs，公式变为：△V=15.5h。按照接触高度1.8m则接触电压为27.9kV。此值超过了允许的最大接触电势27kV。因此，在雷雨时应禁止接触引下线，引下线下部应采用超过2m的绝缘管防护，引下线旁边应设置明显的禁止触摸标志。

4 对高电压反击的防护

在建筑物遭受雷击时，雷电流流过防雷装置中各分支导体和接地体时，将会在分支导体的电感、电阻和接地电阻上产生压降，使防雷装置中各个部分的对地电位都有不同程度的升高。由于雷电流持续时间很短，这种电位升高现象所持续的时间也很短，所以称为暂态电位升高。

由直接雷击在建筑物防雷装置中各个部位上产生的暂态电位升高现象，对于建筑物内的设备与人员颇具危害性。暂态高电位能够产生很大的暂态电位差，造成对设备的间接雷击；它也能够产生过大的跨步电压和接触电压，对人身安全构成威胁。

将各种金属物用金属导体连接，以保证等电位，消除电位差。等电位连接是防雷措施中极为关键的一项，可以消除因地电位骤然升高而产生的“反击”。由于车站信号楼安装了综合防雷系统，机房内各设备通过接地汇集线做了等电位连接，形成一个等电位连接网络，各设备之间和人与设备之间形成均压等电位，不存在电位差，故能确保人身安全。维护人员进入综合防雷系统防护的机房， 严禁同时直接接触墙体（含屏蔽层、金属门窗、水暖管线等）与信号设备。需要接触信号设备时，必须（特别是在雷击正在发生时）采取穿绝缘胶鞋或在地面铺垫绝缘胶等绝缘措施。

5 结束语

车站综合防雷系统是关键的电务设备，是防止雷击损坏设备的最有效途径，同时也是强大雷电流泄流的通道。发生雷击时也大大影响到电务、行车等作业人员的人身安全，一定要做好各种人身安全的防范措施，确保作业人员人身的绝对安全。

参考文献：

[1]铁运[2006]26号 铁路信号设备雷电及电磁兼容綜合防护实施指导意见[S].

[2]运基信号[2007]535号 铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护举例设计[S].