一、設(shè)計原則與防護框架

1. 綜合防護原則
   遵循《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB 50057）及《鐵路信號設(shè)備雷電電磁脈沖防護技術(shù)條件》（TB/T 3074），采用“前端分流+傳輸屏蔽+末端精細保護”策略，構(gòu)建覆蓋直擊雷、感應雷、地電位反擊的全鏈路防護體系。

2. 分區(qū)防護策略
   將變電所劃分為LPZ0A（室外設(shè)備區(qū)）、LPZ1（室內(nèi)主設(shè)備區(qū)）和LPZ2（敏感設(shè)備區(qū)），逐級降低雷電能量。

二、直擊雷防護方案

1. 接閃器部署

   • 在變電所建筑物頂部安裝φ30mm鍍鋅圓鋼避雷針，通過立桿接地引下線與接地網(wǎng)連接，保護半徑≥60米。
   • 高架變電所利用金屬結(jié)構(gòu)（如架構(gòu)鋼梁）作為接閃器，形成網(wǎng)格化防護。

2. 接地系統(tǒng)優(yōu)化

   • 采用垂直接地極+降阻劑方案，接地電阻≤1Ω（高土壤電阻率區(qū)域），接地網(wǎng)面積≥50m×50m。
   • 變電所接地網(wǎng)與車站綜合接地網(wǎng)連接，確保等電位。

三、感應雷防護措施

1. 電源線路防護

   • 一級防護（總配電）：安裝三相電源避雷箱（通流容量80kA@8/20μs）。
   • 二級防護（樓層配電）：配置模塊式電源電涌保護器（通流容量40kA）。
   • 三級防護（設(shè)備前端）：設(shè)備端加裝精細電源防雷插座（通流容量10kA）。

2. 信號與控制線路防護

   • 光纖傳輸優(yōu)先采用鎧裝光纜，屏蔽層單端接地；網(wǎng)線/控制線加裝二合一電涌保護器（如CSHBFL-SV2）。
   • 通信鐵塔、冷卻塔等設(shè)備加裝雙極天線避雷器。

四、設(shè)備屏蔽與等電位連接

1. 法拉第籠結(jié)構(gòu)應用

   • 預制艙變電站采用法拉第籠屏蔽設(shè)計，通過金屬箱體屏蔽外部電磁干擾，內(nèi)部設(shè)備通過接地銅排實現(xiàn)等電位連接。

2. 局部等電位優(yōu)化

   • 機房走線架采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，避免形成閉合回路；設(shè)備金屬外殼、線纜屏蔽層通過接地銅排連接。

五、智能運維與長效管理

1. 物聯(lián)網(wǎng)集成

   • 部署防雷云平臺，實時監(jiān)測雷電活動、接地電阻及SPD狀態(tài)，聯(lián)動關(guān)閉非必要設(shè)備并啟動應急程序。
   • 歷史雷電數(shù)據(jù)存儲6個月，支持Excel導出分析，優(yōu)化防護策略。

2. 定期維護與檢測

   • 每季度檢查接地電阻、避雷器狀態(tài)，雷擊計數(shù)器超閾值時立即更換模塊。
   • 雷雨季前完成防雷裝置檢測，確保設(shè)備有效性。

六、實施建議與成本效益

1. 部署要點

   • 避雷針與接地體安裝需符合GB 50057標準，接地線截面積≥16mm2。
   • 信號線與電源線嚴格區(qū)分，避免接反導致功能異常。

2. 成本效益

   • 初始投資約3.5萬元（含防雷器、接地施工及安裝調(diào)試），設(shè)備損壞率預計降低至2%以下，2年內(nèi)收回成本。

結(jié)語

城市軌道交通變電所一體化防雷方案通過“多級防護+智能監(jiān)測+全場景適配”，為設(shè)備提供從直擊雷攔截到信號傳輸?shù)娜溌繁Ｗo。無論是應對極端天氣、電網(wǎng)波動，還是保障公共安全連續(xù)運行，該方案均能顯著降低雷電災害風險，提升系統(tǒng)可靠性。

城市軌道交通系統(tǒng) 變電所防雷方案設(shè)計依據(jù)

IEC62305《雷電保護標準》
GB50057-2010 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》
GB50343-2012 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》
YD5068-98 《移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范》
YD5078-98 《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定》
YD/T5098-2001 《通信局(站)雷電過電壓保護工程設(shè)計規(guī)范》
GA173-2002 《計算機信息系統(tǒng)防雷保安器》
GB50174-2008 《計算機房防雷設(shè)計規(guī)范》
GB2887-2011 《計算機場地技術(shù)條件》
TB10006-2005 《鐵路通信設(shè)計規(guī)范》
TB10007-2007 《鐵路信號設(shè)計規(guī)范》
TB10008-2006《鐵路電力設(shè)計規(guī)范》
TB10026-2000《鐵路光(電)纜傳輸工程設(shè)計規(guī)范》
TB10060-99《鐵路數(shù)字微波通信工程設(shè)計規(guī)范》
TB10065-2000 《鐵路電力變、配電所設(shè)計規(guī)范》