建筑电气设计｜综合接地技术及设备防雷设计

一、综合接地设计

1. 等电位连接。将轨旁设备、线缆、构造物金属部件接入综合接地系统，形成等电位连接。注：弱电接入综合接地与强电接入综合接地的接入点不共用统一接地母排。
2. 接地电阻。要求综合接地任何一点接地电阻不大于1Ω。
3. 钢轨电位、跨步电压和接触电压。高速铁路运行速度高，行车密度大，导致牵引电流增大，短路电流高达25KA；
4. 钢轨电位：高铁采用无砟轨道，增加轨道对地漏泄电阻，钢轨回流在钢轨上将产生较高的钢轨电位，对轨旁产生较高的电位差并造成较高的接触电压；
5. 综合防护。设备雷电防护采取综合防护，包括（屏蔽、滤波、接地）

①通过屏蔽、等电位设置以及合理布线，改善电磁环境；

②分区分级设置防雷保安器；

③良好接地措施。

法拉第笼示意图

二、综合设计技术措施

1. 信号楼的外部防雷系统：避雷短针、避雷 、避雷带
2. 地 建设：接地电阻
3. 计算机房的屏蔽建设：整体屏蔽
4. 室内设备防雷接地和等电位连接：接地汇集线
5. 信号 传输线防雷配置：分线盘处安装信号防雷保安器
6. 贯通地线及其他项目：与通信铁塔接地等处理
7. 电源系统的防雷保护：如图

25HZ相敏轨道电路防雷保安器配置电原理图

地线汇流排

分线盘电缆接地

电源防雷保安器设置

配电盘电源防雷箱采用全模防护和凯 接线法：

三、综合设计工程相关

1. 施工工艺。线缆布放、SPD安装、连接等
2. 工程验收。检查技术 件，检查、检测防雷设施。
3. 维护和管理。日常维护和周期性维护

四、雷害侵入设备的主要途径

1.雷电直接感应进入信号设备。通过电源线、通信线和数据线以及电台天线进入信号设备的电路板。

①由交流220V电源供电线路侵入。直击雷集中高压电力线后再高压线上传输，经高压变压器的电容，耦合至220V低压侧，侵入供电设备。

②由通信线或数据线侵入。

线路旁有大树、高大建筑物、独立避雷针等地面突出物遭直击雷时，雷电吧土壤击穿，直接侵入电缆外皮到芯线。

入侵架空线路的雷电过电压和侵入埋地电缆的雷电过电压一样，由入侵点向两边传播，雷电电磁脉冲传导进入计算机设备。

③地电位反击。

雷电经引下线和接地泄入大地，这是接地周围形成喇叭形电位分布。

信号设备的其他接地和避雷针接地装置靠近时，大地的高地电位便可通过相关联的地线或电源等线路，形成电位差，电位反击，造成设备雷害。

地电位反击，可达数万伏，由于设备各电路板都和设备保护地工作地关联，所以地电位引起的损害是巨大的。

解决办法：两组装置里的接地线接在统一接地极上，一点接地；装置的接地极远离防雷接地极至少20M。

五、防雷的主要技术措施

1.防雷防护措施分两类：外部和内部防护。

外部防护：采用避雷针、分流、屏蔽 、均衡电位、接地

内部防护：等电位连接、屏蔽、保护隔离、合理布线和使用浪涌电压保护器。

2.浪涌保护器。这里主要介绍下浪涌抑制器件：常用的有气体放电管、硅雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻和固态瞬变电压抑制器TVS。

①气体放电管GDT

优点：能承受很高的冲击电流，大于20KA，几十微秒

缺点：放电时呈短路状态，浪涌过后仍延续一段时间，对电路正常工作不力，在直流电源上放电后可能无法恢复。

②硅雪崩二极管

优点：不会短路，抑制效果好，浪涌后有延迟，交直流都能用。

缺点，承受能力比放电管差。

③金属氧化物压敏电阻MOV

优缺点：慢于硅雪崩二极管，峰值电流承受能力和能量级别比二极管高。

④固体放电管SA

优缺点：双极性保护。能力转移形击穿电压几十V至300V，导通电压地至3-5V，金丝短路。

⑤瞬变电压抑制器TVS

优缺点：体积小，吸收了气体放电管和硅雪崩二极管的优点。但承受电流能力达不到气体放电管的水平。

3.保护电路的组合形式

气体放电管设最前，后面硅雪崩二极管，中间电阻或电感隔离（防止放电管达不到放电起始电压，利用电阻或电感隔离，也有限流作用）。浪涌入侵，能量通过放电管泄放。

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