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一、設計原則與防護框架

1. 綜合防護原則
   遵循《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057）及《鐵路信號設備雷電電磁脈沖防護技術條件》（TB/T 3074），采用“前端分流+傳輸屏蔽+末端精細保護”策略，構建覆蓋直擊雷、感應雷、地電位反擊的全鏈路防護體系。

2. 分區(qū)防護策略
   基于雷電電磁脈沖（LEMP）侵入路徑，將無線通信系統(tǒng)劃分為LPZ0A（室外設備區(qū)）、LPZ1（室內主設備區(qū)）和LPZ2（敏感設備區(qū)），逐級降低雷電能量。

二、直擊雷防護方案

1. 接閃器部署

   • 在無線通信基站塔頂安裝φ25mm鍍鋅圓鋼避雷針，通過立桿接地引下線與接地網連接，保護半徑≥60米。
   • 高架車站出入口、風亭等區(qū)域利用金屬結構作為接閃器，形成網格化防護。

2. 接地系統(tǒng)優(yōu)化

   • 采用垂直接地極+減阻劑方案，接地電阻≤1Ω（高土壤電阻率區(qū)域）。
   • 機房內設置等電位接地銅排，連接設備外殼、線纜屏蔽層及防雷地線，形成等電位環(huán)境。

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（設備前端）：設備端加裝精細電源防雷插座（通流容量10kA）。

2. 信號線路防護

   • 天饋系統(tǒng)：在天線與饋線連接處安裝雙極天線避雷器，接地電阻≤5Ω。
   • 傳輸線纜：光纖優(yōu)先采用鎧裝光纜，屏蔽層單端接地；網線/控制線加裝二合一電涌保護器（如CSHBFL-SV2）。

3. 設備屏蔽與隔離

   • 無線基站設備箱采用不銹鋼材質，內部安裝鋁板屏蔽層，屏蔽層通過接地銅排連接。
   • 機房走線架采用網狀結構，避免形成閉合回路，接地匯集線就近接入地網。

四、中心機房與傳輸鏈路防護

1. 機房分級防護

   • 總配電柜：安裝開關型SPD（通流容量15kA@10/350μs）。
   • 精密設備區(qū)：在NTP服務器、核心交換機前端加裝低殘壓SPD（如MA25系列），殘壓≤2.5kV。

2. 傳輸線路防護

   • 無線基站間采用光纖直連，兩端金屬加強芯接地；若使用同軸電纜，需穿金屬管屏蔽并單端接地。
   • 長距離傳輸時，每隔100米增加接地連接點，降低感應雷影響。

五、智能運維與長效管理

1. 物聯(lián)網集成

   • 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)動關閉非必要設備并啟動應急程序。
   • 歷史雷電數據存儲6個月，支持Excel導出分析，優(yōu)化防護策略。

2. 定期維護

   • 每季度檢查接地電阻、避雷器狀態(tài)，雷擊計數器超閾值時立即更換模塊。
   • 支持固件遠程升級，適配新型網絡協(xié)議（如IPv6）。

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GB50057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2.5萬元（含防雷器、接地施工及安裝調試），設備損壞率預計降低至3%以下，2年內收回成本。

結語

城鐵無線通信子系統(tǒng)一體化防雷方案通過“多級防護+智能監(jiān)測+全場景適配”，為設備提供從直擊雷攔截到信號傳輸的全鏈路保護。無論是應對極端天氣、電網波動，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。

城鐵子系統(tǒng) 無線通信子系統(tǒng)信號防雷方案設計依據

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