地鐵電子信息系統(tǒng)雷電防護設(shè)計策略探析

朱志超

南京熊貓信息產(chǎn)業(yè)有限公司 江蘇 南京 210000

在科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)不斷的發(fā)展進步中，我國的地鐵已經(jīng)成為很多人日常出行的交通工具，且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用電子信息系統(tǒng)[1]。而由于電子信息系統(tǒng)本身的特性，雷電對于電子信息系統(tǒng)的危害是極大的，一旦地鐵的電子信息系統(tǒng)遭到雷電的破壞，就很有可能造成地鐵交通的癱瘓，不僅會影響地鐵的正常運行，也會給依靠地鐵出行的人們帶來極大的不便[2]。因此，為了保障地鐵正常的運行，為人們的日常生活和出行提供便利，相關(guān)的工作人員需要重視對于地鐵電子系統(tǒng)雷電防護的工作，從而使得有效避免受到雷電的破壞。

一、加強地鐵電子信息系統(tǒng)雷電防護工作的必要性

近年來，電氣和電子技術(shù)成為了現(xiàn)代文明發(fā)展的基礎(chǔ)，它不僅促進了生產(chǎn)力的發(fā)展，同時也加速了社會繁榮的進程，為人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便捷。而電子信息系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用，也讓我國的地鐵事業(yè)邁上了一個新的臺階，人們的出行越來越依賴地鐵[3]。如果電子信息系統(tǒng)遭到雷電的干擾和破壞，地鐵將無法正常運行。目前，地鐵中應(yīng)用的電子信息系統(tǒng)，頻率越來越高，速度越來越快，且隨著地鐵發(fā)展的需求，變得越來越微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。而雷電的干擾對這些電子信息系統(tǒng)的影響越來越突出，由于雷電造成電子信息系統(tǒng)失效及破壞的數(shù)據(jù)也是越來越高。而且隨著城市建筑物建設(shè)的越來越高，導(dǎo)致收發(fā)雷電的幾率也比起以前增加了不少，一個雷電的影響可能會波及幾公里之內(nèi)的電子設(shè)備，也就使得電子信息系統(tǒng)受到影響，失效或者損壞的幾率增加了許多。而當(dāng)電子信息系統(tǒng)受到損傷后，除了本身破壞及后續(xù)維修這種直接的損失，造成的間接損失更是難以估計[4]。因此，隨著信息時代的到來，隨著電子信息系統(tǒng)應(yīng)用到地鐵中，使得雷電防護成為保護地鐵電子信息系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急。

二、雷電對于地鐵電子信息系統(tǒng)的影響

電子信息系統(tǒng)受到雷電影響，導(dǎo)致?lián)p壞或者失效，主要原因往往是因為雷電感應(yīng)造成的電壓。相對來說，電子信息系統(tǒng)遭到雷電感應(yīng)，導(dǎo)致?lián)p壞或者失效的幾率，遠遠比直接受到雷電沖擊還要高的多，因為雷電感應(yīng)除了會由直接降下的雷電產(chǎn)生，遠處放點的電磁脈沖感應(yīng)也包括在內(nèi)，而且，直接降下的雷電，能夠產(chǎn)生的雷電感應(yīng)會很遠，一般可以達到數(shù)百米[5]。雷電感應(yīng)會形成靜電和電磁，通過戶外的一些電力或者信號線路等，向著四面八方進行輻射，并且會沿著這些線路進行傳播，從而通過室外的一些常用線路，進入到電子設(shè)備中，導(dǎo)致在線路中間或者在終端的電子設(shè)備，受到雷電感應(yīng)的影響，電壓升高，從而導(dǎo)致電子設(shè)備的損壞，使得電子信息系統(tǒng)無法正常運行。

在地鐵的電子信息系統(tǒng)中，電子信息系統(tǒng)要進行信號的采集，信號的加工和處理，以及信號的傳輸和儲存等，由很多個環(huán)節(jié)組成一套完整的電子信息系統(tǒng)，這也就使得電子信息系統(tǒng)存在很多的接口，而這些接口正是靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)導(dǎo)致的感應(yīng)過電壓進入電子信息系統(tǒng)的主要通道。也正是由于地鐵的電子信息系統(tǒng)存在多個環(huán)節(jié)和多個接口，線路又比較長，這也給雷電的破壞創(chuàng)造了一定的條件，使得感應(yīng)過電壓很容易沿著這些通道侵入電子設(shè)備，造成電子設(shè)備的損壞，導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)的失效。

此外，當(dāng)雷電直接降下時，會產(chǎn)生非常強大的雷電流，這些雷電流會通過一些地下的線路或者一些與地面相接的線路進入到大地中，并在這些線路附近，產(chǎn)生向四周放射的電壓，此時電壓不斷升高，會通過地下的各種線路傳授至附近的電子設(shè)備中，使得電子設(shè)備受到電壓的影響而失效或者破壞。相比于前面的兩種情況，這種通過地下線路進入電子設(shè)備導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)的損壞，經(jīng)常被人們忽略，因此也就導(dǎo)致了對這種情況不夠重視。

三、地鐵電子信息系統(tǒng)的雷電防護設(shè)計策略

第一，攔截。針對于電子信息技術(shù)的防雷措施，第一道防線就是攔截直接降下的雷電，也就是直擊雷。而攔截直擊雷，最節(jié)約成本且極其有效的方法就是避雷針，也有一些地方會應(yīng)用到避雷帶，避雷網(wǎng)，或者避雷線等。但是，避雷針會把強大的雷電引入大地，且同時會在附近產(chǎn)生非常強大的電磁場，使得附近的電子設(shè)備受到電壓的影響，造成雷擊的二次傷害，也會對于周邊的電子設(shè)備造成損壞[6]。因此，電子信息系統(tǒng)所在的位置，防止直擊雷，應(yīng)當(dāng)多采用一些避雷帶和避雷網(wǎng)，減少避雷針的使用，在一些無法采用避雷帶或者避雷網(wǎng)的位置，不得不使用避雷針，應(yīng)當(dāng)盡量使用短針，從而有效防護避雷針導(dǎo)雷造成的電磁場對電子信息系統(tǒng)的沖擊和破壞。

第二，屏蔽。在電子信息系統(tǒng)的防護措施中，屏蔽是防止任何一種形式電磁干擾的基本手段之一，目前屏蔽一般分為靜電屏蔽、磁場屏蔽、電磁場屏蔽、信號傳輸電纜的封閉等。進行屏蔽措施的目的，一個是使得某一個區(qū)域內(nèi)的電磁能量無法向外傳播，還有一種是限制或者降低外界電磁能量向被保護的空間進行傳播。對于電子信息系統(tǒng)的雷電防護，主要是第二種，在電子信息系統(tǒng)的周邊做電磁屏蔽，使用屏蔽來阻止或者減少電磁能量的傳播，在雷電落下的瞬間，屏蔽可以把電磁阻止下來，或者降低到一個比較低的點，使得電子信息系統(tǒng)免于受到電磁能量的影響，從而產(chǎn)生破壞。

第三，均壓。均壓也稱為等電位連接。簡單來說，就是把所有的導(dǎo)體結(jié)合起來，相互做好的導(dǎo)電性連接，并接通接地系統(tǒng)。這個方式的主要作用是為雷電造成的電流提供低阻力的連續(xù)性的通道，使得雷電電流迅速的導(dǎo)入到大地之中進行釋放，其次是可以使得系統(tǒng)在極短的時間里，迅速的在被保護系統(tǒng)所在的區(qū)域內(nèi)，通過所有導(dǎo)電部件建立等位區(qū)域，從而使得需要保護的系統(tǒng)坐在區(qū)域內(nèi)部，所有的導(dǎo)體之間沒有非常大的電位差，可以有效保護電子設(shè)備的正常運行，以及可以保護人們的生命安全。

第四，分流。分流的方式，是在雷電產(chǎn)生能量后，引入電子信息系統(tǒng)之前，盡可能的把這些多余的能量引入大地。由于雷電直擊產(chǎn)生的能量非常大，如果只采用了單一的措施或者防線，是無法防止雷電造成雷電感應(yīng)的破壞的，需要采取多種防護措施，層層保護，使得侵入的電壓始終在安全的，電子設(shè)備可以承受的范圍之內(nèi)。

第五，接地。接地是分流直擊雷電和電磁能量的有效手段，同時，也是電位均衡補償?shù)南到y(tǒng)基礎(chǔ)。通過接地的方法，可以使得雷電產(chǎn)生的雷電感應(yīng)，向大地進行釋放，保護建筑物、人員以及電子設(shè)備的安全，從而使得電子設(shè)備可以正常的運行，保護電子信息系統(tǒng)不受到雷電的干擾。對于一個完整的電子信息系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置專門用于疏導(dǎo)雷電流的引下線。如果只有一根引下線，來引導(dǎo)全部的雷電流，那么當(dāng)避雷針在疏導(dǎo)雷電時，雖然引下線本身的電阻力極其小，但是對于比較強大的雷電流來說，也會在引下線的兩端產(chǎn)生很大的電位。同時，作為疏導(dǎo)雷電的引下線，應(yīng)當(dāng)盡量少的產(chǎn)生彎曲情況，如果受到外界情況影響，不得不彎曲時，也應(yīng)當(dāng)盡量避免彎曲角度過大，以免受到雷電直擊增加電阻。此外，在設(shè)置引下線的時候，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)置，數(shù)量和間距都需要根據(jù)電子信息系統(tǒng)的實際情況進行調(diào)整。

此外，地鐵的電子信息系統(tǒng)相對來說線路更長、環(huán)節(jié)更多，因此，進行地鐵電子信息系統(tǒng)的防雷電工作是一個系統(tǒng)的工程，任何一個單一的措施起到的防護作用都是不全面的，正確而有效的做法，首先是需要對防雷保護的電子信息系統(tǒng)進行詳細的檢查和分析，根據(jù)電子信息系統(tǒng)的實際情況制定相應(yīng)的技術(shù)方案，并依照國家及相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進行規(guī)范化、科學(xué)化的工程設(shè)計。在這個過程中，應(yīng)當(dāng)從整體到局部，從內(nèi)部防雷到外部防雷等方面綜合考慮，進行電子信息系統(tǒng)的防雷設(shè)計，在施工過程中，也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進行施工操作。可以把幾個防雷電的措施結(jié)合起來，綜合應(yīng)用。除了要進行有效的攔截和良好的屏蔽，也需要做到均衡連接，合理接地，并對于容易受到電磁能量影響的所有通道，除了合理布線和嚴(yán)密的屏蔽外，還需要加入避雷裝置，堵截雷電過電壓的通道。

結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，電子信息系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用也是大勢所趨。對于地鐵的電子信息系統(tǒng)進行雷電防護，是保證地鐵正常運行的基本舉措，應(yīng)該受到更多的重視。而且由于地鐵的電子信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子設(shè)備眾多，因此，對于地鐵的電子信息系統(tǒng)進行雷電防護是一項復(fù)雜的工程，必須根據(jù)實際情況，進行全面合理的設(shè)計，才能達到雷電防護的效果，從而減少電子信息系統(tǒng)受到雷電影響的幾率，確保電子信息系統(tǒng)有序運行，更好的為人們的出行帶來便利。