地铁轨道与铁路隧道防雷浪涌保护器选型方案
一、轨道交通隧道防雷的必要性地铁与铁路隧道虽然位于地下，但并不意味着完全免受雷电影响。雷电通过以下途径对隧道系统产生威胁：供电线路传导外部变电所、牵引供电站的高压和低压线路在雷击时会将浪涌耦合进隧道内部，造成信号设备、控制系统损坏。通信与信号传输线路感应地面或高架段的通信光缆、信号电缆延伸进入隧道时，会感应到雷电电磁脉冲（LEMP），产生高压差并传导入地铁控制中心或车站机房。轨道与接地系统耦合雷电流通过接地网、钢轨传导进入隧道，引起轨道电路误动作或设备绝缘击穿。设备接口直击与电磁干扰监控摄像机、应急广播、列控信号机等通过接线口受到雷电瞬态过电压，导致失效甚至全系统停运。根据《GB/T 30038-2013 城市轨道交通防雷与接地系统设计规范》和《EN 50122-1 铁路接地与等电位连接》，隧道通信与信号系统必须配置多级浪涌保护与等电位连接，并结合隧道接地系统整体防雷。二、防雷总体原则轨道交通地铁/铁路隧道防雷应遵循以下设计原则：分级防护入口处采用I级或II级SPD（承受高能量冲击），设备端采用III级SPD（精密保护），形成分级配合。全口径保护对电源、信号、通信、视频、控制、数据等所有线路进行浪涌防护。等电位连接SPD的PE端子应与轨道接地网、设备接地铜排可靠连接，形成低阻抗通路（接地电阻≤1Ω，隧道内要求≤0.5Ω）。低残压协调各级SPD残压（Up）按比例递减，保证浪涌能量被逐级吸收，终端设备承受的残压低于其耐压等级（一般为1.5kV或更低）。三、地凯科技轨道交通通信系统的浪涌保护需求轨道交通通信系统包括：PIS乘客信息系统（显示屏、广播）CCTV视频监控系统信号联锁系统（CBTC/ATP/ATS）SCADA监控系统无线通信系统（TETRA/5G）网络交换机与光纤传输这些设备的防雷需求如下：PIS广播与显示：AC220V电源+音频信号，防止电源浪涌和音频失真，电源SPD（II级）+信号SPDCCTV监控 AC/DC供电+视频/PoE：防止视频中断和设备损坏，PoE浪涌保护器/视频SPD信号系统（CBTC/ATS）：弱电控制信号线，保证安全控制不误动作 控制信号SPD（低残压）SCADA 电源+RS485/以太网：防止远程监控失效，电源SPD+数据SPD无线通信（TETRA/5G）：天馈同轴，防止天线雷击传导 天馈防雷器（射频SPD）光纤通信 OPGW/室外光缆：防止雷击耦合过压，光纤防雷盒（光电隔离）四、地凯科技轨道交通隧道通信系统防雷方案设计以下是一套典型的地铁/铁路隧道通信系统防雷方案，按分区部署。1. 电源防雷系统a) 隧道主配电室（I级保护）SPD类型：I级电源浪涌保护器参数建议：标称放电电流 In ≥ 20kA（8/20μs）冲击电流 Iimp ≥ 25kA（10/350μs）最大持续运行电压 Uc：385V AC电压保护水平 Up ≤ 2.5kV响应时间 ≤ 100ns安装位置：变电所低压配电柜总进线处b) 车站/机房配电柜（II级保护）SPD类型：II级电源浪涌保护器参数建议：In ≥ 20kA（8/20μs）Uc：275V ACUp ≤ 1.5kV带遥信端子（RS485或干接点）安装位置：通信机柜电源入口c) 设备端（III级保护）SPD类型：精密设备保护SPD（带滤波功能）参数建议：Up ≤ 1.0kV带EMI/RFI滤波响应时间 ≤ 25ns安装位置：终端设备前端插座或电源板2. 信号与通信线路防雷a) 网络/以太网SPD保护端口：RJ45（10/100/1000M）参数建议：最大传输速率 ≥ 1Gbps标称放电电流 In ≥ 5kA（8/20μs）插入损耗 ≤ 0.3dB @100MHzUc ≤ 600V（线-地）应用：PIS、SCADA、CBTC网络交换机b) 控制信号SPD保护接口：RS485/422、干接点参数建议：In ≥ 5kA（8/20μs）工作电压 Un：5V、12V、24V可选Up ≤ 40V（适配低压信号）应用：列控、ATS信号系统c) 视频监控SPD保护类型：模拟视频、PoE参数建议：In ≥ 5kA（8/20μs）带宽 ≥ 100MHz（模拟）/ 1Gbps（数字PoE）Up ≤ 600V应用：隧道CCTV监控摄像机d) 天馈防雷器（射频SPD）频率范围：400MHz（TETRA）或3.5GHz（5G）参数建议：插入损耗 ≤ 0.2dB驻波比 VSWR ≤ 1.2In ≥ 10kA（8/20μs）连接方式：N型/BNC/SMA应用：隧道无线通信基站3. 光纤防雷类型：光纤防雷盒（内置电源SPD+光电隔离）参数建议：光纤类型：单模/多模电源SPD：Uc 24V/48VUp ≤ 800V应用：轨道交通专用光传输设备（SDH/PTN）五、接地与安装注意事项接地电阻要求隧道综合接地网 ≤ 1Ω设备接地 ≤ 0.5ΩSPD接地引线长度 ≤ 0.5m，截面积≥16mm²铜绞线等电位连接所有SPD的PE端应与轨道钢轨、接地网、机柜接地母排等统一连接。分级配合原则I级与II级SPD残压比 ≥ 2:1，II级与III级SPD残压比 ≥ 1.5:1，确保逐级衰减。维护与监测采用带遥信功能的SPD接入SCADA，实现雷击记录与故障报警。地铁与铁路隧道虽然处于地下，但雷电风险依然存在，尤其在通信、信号、视频、控制等弱电系统中，浪涌保护器（SPD）的分级部署是保证系统可靠运行的关键。采用I级高能量SPD+II级设备间SPD+III级精密SPD的分级防护策略，并结合等电位接地系统，可有效防止雷击造成的系统故障和运营中断。
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