城市轨道交通电源系统的防雷保护配置

发布日期:2014-06-04 13:36,查看次数:1225

城市轨道交通通信系统的传输设备、程控交换机、专用通信设备、无线通信设备和UPS电源等都是传输和处理数据信息的核心设备,这些设备对外的连接线路存在着绝缘强度低,过电压和过电流耐受能力差,对电磁干扰敏感等弱点。一旦建筑物受直击雷或附近区域发生雷击雷电过电压和雷击电磁脉冲会通过供电线路、通信线路、接收天线、空间电磁感应等途径侵入建筑物内,将威胁到城市交通通信系统的正常工作和安全运行。本文就此谈谈城市轨道交通电源系统的防雷保护配置。

在我国,地铁是城市公共交通的重点发展方向,大量的微电子设备在地铁行业中得到应用,大规模集成电路的采用使系统技术得到了极大提高,但集成电路本身有着在防雷性能的不如以前使用的机电制设备,一般来讲集成度越高,其设备的耐用能力也越低,设备大都处于室内,也容易遭受雷击,其原因大多是雷电电磁脉冲过电压沿传输线侵入室内设备造成的。雷击、闪电会在输入/输出电源线上产生瞬间高压、大电流,影响用户网络系统、服务器、计算机、信号继电联锁、计算机联锁、区间自动闭塞等铁路信号智能化供电设备及精密设备的稳定运行,严重时会造成设备损坏。近几年来,防雷、接地系统的设计理念不断更新,有关新材料、新工艺也得到很大发展。

一、低压供电系统的防护

低压供电系统的接地和防雷是一项系统工程,根据相关国际、国内及行业标准的要求,在电力线引入UPS机房前的交流电力变压器的高压侧和低压侧均应采取相应的防雷措施,对引入UPS机房的低压电力电缆的长度和接地方式、机房的避雷、机房的屏蔽及机房的防雷地线等均有严格要求。

城市轨道交通通信系统的传输设备、程控交换机、专用通信设备、无线通信设备和UPS电源等都是传输和处理数据信息的核心设备,这些设备都是通过网络与各地连接着,但对外的连接线路存在着绝缘强度低,过电压和过电流耐受能力差,对电磁干扰敏感等弱点。一旦建筑物受直击雷或附近区域发生雷击雷电过电压和雷击电磁脉冲会通过供电线路、通信线路、接收天线、空间电磁感应等途径侵入建筑物内,威胁城市交通通信系统的正常工作和安全运行。且电路的闭合、断开的转换操作,感性和容性负载的开关操作,短路电流的阻断均可产生开关浪涌对各种电子设备产生损坏。

对通信各子系统包括传输系统、公务通信系统、专用通信系统、专用无线通信系统、公安无线通信系统、消防无线通信系统、电视监视系统、广播系统、时钟系统、电源系统、区间光缆、电缆、漏泄同轴电缆、射频电缆均采取不同措施进行防雷处理,因此整个地铁系统的防护是一项复杂的系统工程,本文仅针对雷电波入侵的防护的第Ⅰ级防护作简要介绍:

二、低压配电系统雷电防护配置

依据GB50343-2004要求,城市轨道交通属于A级雷电防护等级,其SPD配置将严格按照A级防护等级来进行配置:

外电网引入机房建筑物应采用多级雷电防护。第Ⅰ级设在户外交流电源馈线引入处(配电盘或第Ⅰ级设在电力开关箱后);第Ⅱ级设在电源屏电源引入侧;第Ⅲ级设在微电子设备(指计算机终端电源稳压器或UPS电源前)。

第一级防雷的目的:防止直接的传导雷进入LPZ1区,将上万至数十万付的浪涌电压限制到2500-3000伏。

第二级防雷的目的:进一步将通过第一级防雷器的残余浪涌电压或限制到1500-2000伏,对LPZ1-LPZ2实施等电位连接。

第三级防雷的目的:最终保护设备的手段,将残余浪涌电压的值降低到1000伏以内,使浪涌的能量不致损坏设备。

三级防雷是因为能量需要逐级泄放,传输线路会感应LEMP(雷击电磁脉冲辐射),对于拥有信息系统的建筑物,三级防雷是成本较低,保护较为充分的选择。

由于雷击的能量是非常巨大的,需要通过分级泄放的方法,将雷击能量逐步泄放到大地。第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放,或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放对于有可能发生直接雷击可能的地方,必须要进行CLASS-I的防雷。第二级防雷器是针对前级防雷器的残余电压以及区内感应雷击的防护设备,对于前级发生较大雷击能量吸收时,会有一部分对设备或第三级防雷器而言仍然是相当巨大的能量会传导过来,需要第二级防雷器进一步吸收。同时,经过了第一级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP,当线路足够长时(超过15米)感应雷的能量就变的足够大,需要第二级防雷器进一步对雷击能量实施泄放。

同样,经过了第二级防雷器的传输线路也会感应雷击电磁脉冲辐射LEMP,当线路足够长时感应雷的能量就变的足够大,第三级防雷器是对LEMP和通过第二级防雷器的残余雷击能量进行保护。

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