徐志新

(天津市防雷中心，天津　300074)

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天津地鐵3號(hào)線(xiàn)防雷檢測(cè)簡(jiǎn)析

徐志新

(天津市防雷中心，天津300074)

摘要：簡(jiǎn)要介紹了天津地鐵3號(hào)線(xiàn)的概況和構(gòu)成，指出各功能區(qū)檢測(cè)范圍，著重論述地鐵車(chē)站弱電系統(tǒng)防雷裝置的設(shè)置與防雷檢測(cè),為地鐵防雷檢測(cè)提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；弱電系統(tǒng)；防雷裝置；檢測(cè)

地鐵建筑屬于人員密集的公共建筑物，且包含電氣、機(jī)電、通信、信號(hào)、FAS、BAS、AFC、屏蔽門(mén)等弱電系統(tǒng)，一旦設(shè)備遭受雷擊或因雷電波侵入而損壞，將危及地鐵的正常運(yùn)行[1]，甚至造成重大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)于地鐵防雷檢測(cè)并沒(méi)有規(guī)范可依。查閱軌道交通相關(guān)規(guī)范，基于防雷相關(guān)規(guī)范等, 結(jié)合天津地鐵3號(hào)線(xiàn)防雷檢測(cè)總結(jié)了一套適用于地鐵防雷檢測(cè)的方法，以供參考。

1天津地鐵3號(hào)線(xiàn)基本情況

天津地鐵3號(hào)線(xiàn)是天津地鐵線(xiàn)路之一，是天津市快速軌道交通網(wǎng)中的南北骨干線(xiàn)，南起西青區(qū)高新區(qū)，北至北辰區(qū)小淀，連通北辰區(qū)、河北區(qū)、河?xùn)|區(qū)、和平區(qū)、河西區(qū)、南開(kāi)區(qū)、西青區(qū)七個(gè)行政區(qū)；正線(xiàn)全長(zhǎng)29.655 km，全線(xiàn)共設(shè)23座車(chē)站，其中地下站18座、高架站4座、地面站1座，區(qū)間存在2個(gè)過(guò)渡段、2個(gè)高架區(qū)間，其余均為地下區(qū)間。

2天津地鐵3號(hào)線(xiàn)構(gòu)成及檢測(cè)范圍

依據(jù)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]，地鐵系統(tǒng)按照功能區(qū)劃分，可分為6個(gè)功能區(qū)。

2.1主變電所

地鐵3號(hào)線(xiàn)在華苑、宜興埠站分別設(shè)置一座110 kV變電站作為該線(xiàn)路主變電所，由于防雷規(guī)范中防閃電電涌侵入措施只要求在電源線(xiàn)路低壓側(cè)裝設(shè)浪涌保護(hù)器，對(duì)高壓側(cè)防雷不作要求，故主變電所只檢測(cè)直擊雷防護(hù)。

2.2區(qū)間

地鐵3號(hào)線(xiàn)區(qū)間包括2個(gè)過(guò)渡段(華苑—大學(xué)城、天士力—華北集團(tuán)),2個(gè)高架區(qū)間(高新區(qū)—大學(xué)城、華北集團(tuán)—小淀)，其余均為地下區(qū)間。

由于區(qū)間檢測(cè)需要等地鐵停止運(yùn)行，區(qū)間斷電后實(shí)施檢測(cè)作業(yè)，檢測(cè)需申請(qǐng)作業(yè)票，由地鐵公司統(tǒng)一安排時(shí)間，為了避免二次申請(qǐng)作業(yè)票，分布在區(qū)間的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備接地檢測(cè)安排在區(qū)間檢測(cè)時(shí)統(tǒng)一完成，設(shè)備詳細(xì)分布情況：軌旁L(fǎng)CD信號(hào)機(jī)、ZDJ9型三相交流轉(zhuǎn)轍機(jī)發(fā)車(chē)表示器箱盒、計(jì)軸電子盒、WNRA盒、耦合分配器采用銅線(xiàn)通過(guò)區(qū)間貫通的接地扁鋼接地。檢測(cè)其接地電阻值是否符合規(guī)范要求。

2.3車(chē)輛段

地鐵3號(hào)線(xiàn)在高新區(qū)車(chē)站附近設(shè)置華苑車(chē)輛段，由運(yùn)用組合庫(kù)、洗車(chē)庫(kù)、聯(lián)合檢修庫(kù)、綜合樓、易燃品庫(kù)、附屬建筑(門(mén)衛(wèi)室)、變電所等建筑物組成。其中運(yùn)用組合庫(kù)內(nèi)設(shè)置通信機(jī)械室、信號(hào)機(jī)械室，聯(lián)合檢修庫(kù)內(nèi)設(shè)置通信機(jī)械室。

2.4停車(chē)場(chǎng)

地鐵3號(hào)線(xiàn)在小淀車(chē)站附近設(shè)置小淀停車(chē)場(chǎng)，由綜合樓、停車(chē)列檢庫(kù)、門(mén)衛(wèi)、變電所等建筑物組成。

2.5運(yùn)營(yíng)控制中心

地鐵3號(hào)線(xiàn)與地鐵1號(hào)線(xiàn)合用地鐵1號(hào)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)控制中心，地鐵1號(hào)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)控制中心設(shè)置在地鐵1號(hào)線(xiàn)雙林車(chē)站附近，主要包括運(yùn)營(yíng)操作區(qū)、運(yùn)營(yíng)管理區(qū)、設(shè)備區(qū)、輔助設(shè)備區(qū)、維修區(qū)等區(qū)域。

2.6車(chē)站

地鐵3號(hào)線(xiàn)共設(shè)置23座車(chē)站，其中4座高架車(chē)站(大學(xué)城、高新區(qū)、華北集團(tuán)、豐產(chǎn)河)，1座地面車(chē)站(小淀)，其余均為地下車(chē)站，車(chē)站構(gòu)成見(jiàn)圖1。

以上6個(gè)功能區(qū)所屬建(構(gòu))筑物直擊雷檢測(cè)參考GB/T 21431—2008《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》[3]，直擊雷檢測(cè)方法很成熟，本文不做重點(diǎn)論述。但需要提出注意的是，地鐵系統(tǒng)與常規(guī)建筑物對(duì)接地電阻值的要求有所不同，地鐵系統(tǒng)要求接地電阻值不大于0.5 Ω。

圖1　天津地鐵3號(hào)線(xiàn)地鐵車(chē)站構(gòu)成圖

車(chē)站除了直擊雷防護(hù)，內(nèi)部還包含了大量弱電系統(tǒng)，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前國(guó)標(biāo)規(guī)范對(duì)地鐵弱電系統(tǒng)防雷沒(méi)有明確要求，但可以通過(guò)理清各弱電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，掌握系統(tǒng)構(gòu)成情況，結(jié)合GB 50343—2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》[4]通用性的條款，分析出各子系統(tǒng)如何防雷，防雷的重點(diǎn)在哪兒，下面將詳細(xì)介紹車(chē)站內(nèi)部弱電系統(tǒng)的防雷檢測(cè)。

3天津地鐵3號(hào)線(xiàn)車(chē)站內(nèi)部系統(tǒng)防雷裝置設(shè)置與檢測(cè)

3.1綜合接地系統(tǒng)

(1)地面(高架)車(chē)站綜合接地系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成，第一部分利用站內(nèi)基礎(chǔ)的樁基、基礎(chǔ)梁內(nèi)的鋼筋組成的自然接地體；第二部分由變電所主體結(jié)構(gòu)周?chē)乃浇拥伢w和垂直接地體組成的人工接地體。人工接地體與車(chē)站主體結(jié)構(gòu)鋼筋作電氣連接。

(2)地下車(chē)站接地與地面(高架)車(chē)站接地系統(tǒng)有所不同，為防止雜散電流經(jīng)人工接地網(wǎng)流入大地，對(duì)人工接地網(wǎng)造成腐蝕，地下車(chē)站采用在車(chē)站結(jié)構(gòu)底板下設(shè)置人工接地網(wǎng)的形式作為車(chē)站綜合接地系統(tǒng)。車(chē)站主體結(jié)構(gòu)與人工接地網(wǎng)不連接, 實(shí)現(xiàn)絕緣隔離。如圖2所示。

地鐵車(chē)站綜合接地網(wǎng)比常規(guī)建筑物接地網(wǎng)大得多，施工一般都是分段進(jìn)行，按照整體工程進(jìn)度，敷設(shè)完一段接地網(wǎng)，馬上澆筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)底板的施工，而且都是在半夜?jié)仓?。即使是階段驗(yàn)收，也很難看到敷設(shè)完整的接地網(wǎng)，故綜合接地只能通過(guò)查看監(jiān)理資料，確認(rèn)接地裝置材質(zhì)規(guī)格、長(zhǎng)度、埋設(shè)深度、間距等符合GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]中對(duì)人工接地體的要求。通過(guò)測(cè)試P1～P18接地引出線(xiàn)接地電阻值確認(rèn)接地網(wǎng)是否合格。

圖2　天津地鐵3號(hào)線(xiàn)車(chē)站接地平面圖

3.2供電系統(tǒng)

車(chē)站供電系統(tǒng)包括直流供電和交流供電，對(duì)于直流供電部分，電源SPD參數(shù)的選擇目前無(wú)相應(yīng)規(guī)范，其檢測(cè)方法有待進(jìn)一步研究，交流供電部分檢測(cè)技術(shù)已成熟，故車(chē)站供電系統(tǒng)著重檢測(cè)動(dòng)力照明供電系統(tǒng)。

車(chē)站站臺(tái)層設(shè)置1座降壓變電所；地下站通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備容量大，故在兩端各設(shè)一環(huán)控電控室；通信機(jī)房、信號(hào)機(jī)房等重要負(fù)荷設(shè)置雙電源箱；車(chē)站在兩端站廳層、站臺(tái)層各設(shè)一照明配電間。

檢查AC0.4 kV進(jìn)線(xiàn)柜、環(huán)控電控室進(jìn)線(xiàn)柜、重要負(fù)荷雙電源箱內(nèi)設(shè)置電源SPD情況；AC0.4 kV進(jìn)線(xiàn)柜SPD按照I級(jí)試驗(yàn)Iimp≥12.5 kA，環(huán)控電控室進(jìn)線(xiàn)柜、重要負(fù)荷雙電源箱內(nèi)SPD按照Ⅱ級(jí)In≥30 kA設(shè)防；測(cè)試配電柜(箱),變壓器中性點(diǎn),接地干線(xiàn)等接地電阻值。

3.3通信、信號(hào)、AFC、綜合監(jiān)控、站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)

通信、信號(hào)、AFC、綜合監(jiān)控、站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)五大弱電系統(tǒng)是地鐵正常運(yùn)行的中樞神經(jīng)，分別布置在站廳及站臺(tái)層，控制著列車(chē)通信、運(yùn)行、售檢票、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行以及站臺(tái)門(mén)開(kāi)閉等。每一個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置一個(gè)機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)系統(tǒng)設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)屬于地鐵系統(tǒng)的二次設(shè)計(jì)(產(chǎn)品設(shè)計(jì))范疇，檢測(cè)時(shí)需要由設(shè)備廠商提供深化設(shè)計(jì)圖紙。

其中，信號(hào)系統(tǒng)由通號(hào)公司總承包，采用龐巴迪公司基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)(CBTC)。信號(hào)機(jī)械室設(shè)置在站廳層。信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備均采用國(guó)外集成設(shè)備柜，若打開(kāi)各子系統(tǒng)機(jī)柜后出問(wèn)題，設(shè)備公司不予售后，故地鐵公司不予打開(kāi)各子系統(tǒng)機(jī)柜，信號(hào)機(jī)械室檢測(cè)中只涉及機(jī)柜等電位連接、系統(tǒng)接地。

站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)除了與其它系統(tǒng)機(jī)房存在共性外，站臺(tái)門(mén)等電位連接還具有一定的特殊性。以站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)為例，參考GB 50343—2012，詳細(xì)介紹地鐵弱電系統(tǒng)防雷檢測(cè)。站臺(tái)門(mén)控制室設(shè)置在站臺(tái)層，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

3.3.1等電位連接和接地站臺(tái)門(mén)控制室內(nèi)電子設(shè)備相對(duì)較少(面積100 m2以下)，等電位連接采用S型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、金屬線(xiàn)槽、浪涌保護(hù)器接地端子等均以最短距離與S型結(jié)構(gòu)的接地基準(zhǔn)點(diǎn)連接，接地基準(zhǔn)點(diǎn)以95 mm2多股銅芯導(dǎo)線(xiàn)與綜合接地網(wǎng)的弱電設(shè)備接地端子板WCE連接。各類(lèi)等電位連接導(dǎo)體及接地端子板的材料規(guī)格應(yīng)符合GB 50343—2012中表5.2.2-1、5.2.2-2的要求。

站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)的等電位連接有所不同。為了防止雜散電流通過(guò)站臺(tái)門(mén)向車(chē)站主體結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，必須將站臺(tái)門(mén)進(jìn)行絕緣安裝；同時(shí)又要防止鋼軌與站臺(tái)門(mén)之間產(chǎn)生電位差危及乘客人身安全，還需將站臺(tái)門(mén)各單元門(mén)體之間電氣連接后再與鋼軌等電位連接，鋼軌通過(guò)軌電位限制器連接至變電所接地母排。測(cè)試各單元門(mén)體之間過(guò)渡電阻值。

3.3.2電源浪涌保護(hù)器通過(guò)查閱供配電系統(tǒng)圖可知，車(chē)站已在低壓進(jìn)線(xiàn)柜、站臺(tái)門(mén)控制室雙電源箱內(nèi)安裝兩級(jí)電源SPD，按照GB 50343—2012第5.4.3條規(guī)定，特殊重要的電子信息設(shè)備電源端口可安裝II類(lèi)或III類(lèi)試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器作為精細(xì)保護(hù)。使用直流電源的信息設(shè)備，視其工作電壓要求，宜安裝適配的直流電源線(xiàn)路浪涌保護(hù)器。圖3為站臺(tái)門(mén)深化設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)成圖，已按照規(guī)范要求做好多級(jí)防護(hù)，其參數(shù)應(yīng)符合GB 50343—2012中表5.4.3-3的要求。

圖3　天津地鐵3號(hào)線(xiàn)站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)構(gòu)成圖

3.3.3信號(hào)浪涌保護(hù)器電子信息系統(tǒng)信號(hào)浪涌保護(hù)器應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式的特性阻抗等參數(shù)，選擇插入損耗小、分布電容小、并與縱向平衡、近端串?dāng)_指標(biāo)適配的浪涌保護(hù)器。由圖3可知，電子信息系統(tǒng)終端設(shè)備已按照規(guī)范要求安裝信號(hào)浪涌保護(hù)器。根據(jù)資料顯示，信號(hào)浪涌保護(hù)器參數(shù)應(yīng)符合GB 50343—2012表5.4.4相關(guān)要求。

3.4通風(fēng)、空調(diào)與采暖系統(tǒng)

地鐵3號(hào)線(xiàn)設(shè)置空調(diào)機(jī)房、冷凍機(jī)房構(gòu)成該系統(tǒng)，空調(diào)機(jī)組、冷凍機(jī)、風(fēng)機(jī)等正常不帶電金屬設(shè)備外殼均通過(guò)電源PE線(xiàn)可靠接地，測(cè)試設(shè)備接地電阻值。

3.5給排水系統(tǒng)

地鐵3號(hào)線(xiàn)設(shè)置廢水泵房、消防水泵房構(gòu)成該系統(tǒng)，電機(jī)、消防泵、噴淋泵等正常不帶電金屬設(shè)備外殼均通過(guò)電源PE線(xiàn)可靠接地，測(cè)試設(shè)備接地電阻值。

4結(jié)語(yǔ)

可以看出，地鐵系統(tǒng)是個(gè)綜合、復(fù)雜的系統(tǒng)，全面掌握地鐵系統(tǒng)構(gòu)成才能分析出地鐵防雷的重點(diǎn)、弱點(diǎn)在哪兒，才能結(jié)合GB 50343—2012總結(jié)出一套適合地鐵系統(tǒng)防雷檢測(cè)的方案，這樣在檢測(cè)過(guò)程中有的放矢，有針對(duì)性的進(jìn)行檢測(cè)。只有通過(guò)了詳細(xì)、全面的防雷檢測(cè)，才能保證地鐵安全運(yùn)行，保障乘客及財(cái)產(chǎn)安全。

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中圖分類(lèi)號(hào)：P429

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

基金項(xiàng)目：天津市防雷中心自培育項(xiàng)目“地鐵系統(tǒng)防雷裝置檢測(cè)技術(shù)研究”

作者簡(jiǎn)介：徐志新(1981—)，女，漢族，天津市人，學(xué)士，工程師，從事防雷檢測(cè)。

收稿日期：2015-10-13

文章編號(hào)：1006-4354(2016)02-0034-04