·54·梅山科技2009年第2期
铁路信号楼综合防雷系统方案设计
孙国良
(梅山钢铁公司运输部南京210039)
摘要：针对雷电对铁路信号楼内信号设备造成的损害，采用屏蔽、共用接地、等电位连接
等综合雷电防护技术措施，对铁路信号楼综合防雷进行系统方案设计。通过对信号楼内信号
设备进行系统防雷保护，减少雷电电磁脉冲影响，能够延长设备使用寿命，提高设备的可靠性。
关键词：铁路信号；防雷；屏蔽；等电位
DesignofIntegratedLightningProtectionSystemforRailwaySignalingRoom
SunGuoliang
(TransportationDepartmentofMeishanIron&SteelCo．，Nanjing210039)
Keywords：railwaysignal；lightningprotection；shielding；equipotential
随着铁路信号微机联锁设备、列车调度控制设
备等智能化设备的上道使用，对铁路信号楼系统的
防雷提出了更高要求。雷电电磁脉冲干扰是造成
信号设备损坏和寿命减少的主要因素。铁路运输
行业每年都会发生由于雷电原因引起的设备损坏，
对运输秩序造成严重影响。因此，有必要对铁路信
号楼防雷进行系统设计，利用现代雷电防护理论，
减少雷电电磁脉冲影响，延长设备使用寿命，提高
设备可靠性。
1铁路信号楼内部空间防雷区划分
信号楼要保护的区域由外到内可分为几级。
根据信号设备空间的不同，雷电电磁场强度也不
同，需要保护的建筑物以在其交界处电磁环境的明
显改变为依据来划分各个防雷区(LPZ)。最外层
是0区，是直接雷击区域，越往里危险程度越低。
各防雷区由外到内定义如下(见图1)。
LPZOA区：在避雷器保护范围之外，区内各类
传输线、信号线可能遭直击雷影响。
LPZOB区：在避雷器保护范围内，无直接雷击，
区内电磁场没有衰减。
LPZ1区：不在直接雷击范围内，区内电磁场衰
减，一般是指未设屏蔽的信号楼内。
LPZ2区：后续防雷区，如设屏蔽的微机房。屏
蔽可阻隔闪电引起的脉冲电磁场由空间通道入侵。
／＼
垂直接地极
图1信号楼雷电防护区的划分
2雷电防护原则及其基本技术措施
2．1雷电防护原则
按LPZ0、LPZ1、IZ2等不同雷电防护区设置
相应的防护，采取分区、分级、分设备的技术原则，
实现多级配合，层层泄流，加强设备雷电防护能力。
各雷电防护区域的交接处，则按不同区域防护标
准，采用不同类型、不同等级的防雷熔断器。
2．2雷电防护基本技术措施
采用传导、分流、接地、屏蔽、消除电位差等各
项技术措施。
孙国良铁路信号楼综合防雷系统方案设计·55·
传导：避雷器将闪电的巨大能量引导到大地，
不让它对被保护的对象产生破坏作用。但是巨大
的雷电电流通过引导闪电入地的导线时，会产生感
应电磁场，也可能损坏设备。
分流：对于远处落雷产生的雷电电磁脉冲，在
电力线、通信线、信号传输线或者这类电缆的金属
外套上感应的沿导线人侵的电压波，用防雷熔断器
分流入地。
接地：将能量泄放入地，要求接地电阻小，这是
防雷工作的重点和难点。
屏蔽：用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护
的对象包围起来，阻隔闪电的脉冲电磁场由空间通
道入侵。
等电位搭接：将各种金属物用金属导体搭接，
以保证等电位，消除电位差。等电位搭接是防雷措
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”。
3信号楼综合防雷系统方案设计
信号楼综合防雷系统方案设计包括外部防雷
(防直击雷)与内部防雷(防雷电电磁脉冲)，主要采
用屏蔽、共地、等电位连接、分区分级分设备的SPD
保护及合理布线等综合防雷技术(见图2)。
图2信号楼综合防雷系统
3．1完整的屏蔽体系
3．1．1人工环形避雷网屏蔽
在信号楼顶部安装避雷带，屋面所有凸起的金
属构筑物或管道均与屋面避雷带连接。引下线与
信号楼的接地网相连，构成人工避雷网屏蔽系统。
接地网敷设环形人工接地网，接地电阻小于1Q。
将避雷带与接地网贯通，防止因直击雷击中避雷带
造成雷电流窜入信号楼对信号设备及人身安全带
来的危害。
3．1．2建筑物笼式避雷网自然屏蔽
建筑物笼式避雷网自然屏蔽是指把建筑物中
梁、板、柱及基础中钢筋绑扎或焊接联结成为一体，
构成一个大型金属网笼这样的金属网笼。当遭受
雷击时，其所构成的等电位使建筑物整体电位抬
高，但对建筑物当中的人和电气设备不会产生危
险。
1)屋顶部分：若钢筋距面层<200mm，则可利
用作为接闪器，否则应另装辅助避雷网。避雷网网
格的大小根据建筑物的重要性来确定。
2)引下线柱部分：在屋面的避雷网和防侧击雷
的均压环均应与引下线连接成网，以减少整体防雷
引下线的电感，从而利于雷电流的分流。引下线可
利用建筑物的钢筋混凝土中的主钢筋。
3)均压环：由于现浇框架不如预制装配式墙板
体系网格严密，因此将每层外圈梁二面筋焊成均压
环，以增加建筑物侧面网的密度，使防雷更可靠。
并尽量把所有的圈梁作为水平均压环。水平均压
环既可以防侧击雷，又起着均衡各层电位的作用。
4)基础部分：基础内的钢筋应与柱钢筋焊接，
并与人工接地网连接。
5)在实际的信号楼建筑中，总会有一些门、窗、
电器线路和金属管道穿过各个屏蔽界面而影响屏
蔽体的屏蔽效应。因此，需要对各种线路使用的金
属布线槽进行屏蔽(采用综合布线技术)，并对穿过
各个界面的金属管道和门、窗做等电位连接。
6)把屋面避雷网格、引下线、水平均压环、接地
网可靠地焊接起来。
3．1．3电源线和信号传输线屏蔽
进入信号楼内的两路AC380V／220V电源线
和信号传输线、通信及网络线都应采用有金属屏蔽
层的电缆。当电源线采用架空线引入时，应首先在
进入信号楼处穿钢管屏蔽引入。埋地引入时，应穿
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镀锌铁管并水平埋地10m以上，铁管两端应接地。
若在室外人口端将电源线与铁管间加接压敏电阻，
防雷效果会更好。室外信号和通信电缆应采用屏
蔽电缆，屏蔽层两端要接地。
3．1．4电子设备屏蔽
一般钢筋混凝土建筑物自然屏蔽体对雷电电
磁脉冲的衰减作用是有限的，因此，信号楼内智能
电源屏、计算机联锁设备和微机监测等微电子设
备，除自身金属箱屏蔽外，还应将其置于屏蔽柜内，
接至共用接地系统的等电位排上。
3．2等电位接地
3．2．1室内等电位均压环设置
采用30mmX3mm镀锌扁钢，沿信号楼微机
室房间墙壁水平敷设，离地面距离为0．25～0．30
m，一般敷设在墙角根踢角线上方。室内等电位均
压环与建筑物墙壁间隙宜为1O～15mm，每隔1．5
m左右预留1个供电气设备接地用的连接螺栓。
3．2．2等电位搭接要求
1)所有从室外进入的金属管道、电力线和信号
传输线的金属护套，应在室内就近搭接到等电位接
地排上。
2)不能直接接地的导体，如电力线、信号传输
线的芯线，应通过防雷熔断器与等电位接地排搭
接。
3)每个防雷区内所有电子设备金属外壳、机
柜、机架、防静电接地、金属屏蔽电缆外层、保护地、
防雷熔断器接地端子等，都应以最短距离就近与等
电位接地排直接搭接。
4)机房地板下的均压环应可靠搭接到等电位
接地排上。
3．3分区、分级、分设备的SPD防护
1)电源屏电源系统室内低压配电箱防雷。每
站联锁设备主、副两路交流380V电源馈线，直接
从LPZ0区进入LPZ1区室内低压配电箱，然后连
接到供电设备电源屏。在户外交流馈线引入处(即
室内低压配电箱处)，装双路三相电源防雷箱作为
电源第1级防护。
2)信号设备电源防雷。由电源屏输出电源馈
线接进微机柜，在进入微机柜前安装防雷熔断器作
为电源第2级防护。
3)铁路行车值班室终端设备前端电源采用交
流220V，在电源入口端加防雷箱作为第2级防护。
4)其他信号设备的电源雷电防护区间设备的
接收／发送网络柜设在信号楼机械室内，电源屏输
出电源馈线接入网络柜，应在电源接入处增设防雷
熔断器加以防护。
5)轨道电路设备为B级两级防护(LPZ1和设
备终端防护)，道岔、信号机设备为C级一级防护
(只做LPZ1界面区防护)。
6)所有SPD防护接地端均应通过等电位连接
装置与人工接地网相连。
3．4合理布线
建筑物内的合理布线可减少雷电的侵害，因
此，建筑物内的强电线路与弱电线路应分开走线，
垂直敷设的各种电气干线应集中于建筑物的中心
部位为宜，如在大楼电缆竖井内或附近。各种电气
线路宜采用钢管穿线，因为钢管的屏蔽效果最好，
防止反击事故的能力强。
4结论和建议
1)信号楼综合防雷设计应从接闪功能、分流影
响、均衡电位屏蔽作用、接地效果和合理布线这6
项要素综合来考虑。
2)信号楼钢筋混凝土建筑物本身具有良好的
防雷性能，容易达到等电位连接的作用。在建筑物
的防雷设计中，应考虑利用钢筋混凝土结构内的钢
筋作为引下线，利用基础作为接地装置。
3)信号楼防雷是一个系统工程，在设计阶段就
应仔细研究防雷装置的形式及其设计位置，这样才
有可能利用建筑物的导电金属物而获得最大的效
益。特别是对信息系统的雷电电磁脉冲的防护，建
筑物防雷设计应为它的实现提供基础条件。
致谢：感谢运输部各位领导与设备室专业技
术人员的大力支持与帮助!
(编辑：马艳)
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