一、设计原则与防护框架

1. 综合防护原则
   遵循《建筑物防雷设计规范》（GB 50057）及《铁路信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件》（TB/T 3074），采用“前端分流+传输屏蔽+末端精细保护”策略，构建覆盖直击雷、感应雷、地电位反击的全链路防护体系。

2. 分区防护策略
   将变电所划分为LPZ0A（室外设备区）、LPZ1（室内主设备区）和LPZ2（敏感设备区），逐级降低雷电能量。

二、直击雷防护方案

1. 接闪器部署

   • 在变电所建筑物顶部安装φ30mm镀锌圆钢避雷针，通过立杆接地引下线与接地网连接，保护半径≥60米。
   • 高架变电所利用金属结构（如架构钢梁）作为接闪器，形成网格化防护。

2. 接地系统优化

   • 采用垂直接地极+降阻剂方案，接地电阻≤1Ω（高土壤电阻率区域），接地网面积≥50m×50m。
   • 变电所接地网与车站综合接地网连接，确保等电位。

三、感应雷防护措施

1. 电源线路防护

   • 一级防护（总配电）：安装三相电源避雷箱（通流容量80kA@8/20μs）。
   • 二级防护（楼层配电）：配置模块式电源电涌保护器（通流容量40kA）。
   • 三级防护（设备前端）：设备端加装精细电源防雷插座（通流容量10kA）。

2. 信号与控制线路防护

   • 光纤传输优先采用铠装光缆，屏蔽层单端接地；网线/控制线加装二合一电涌保护器（如CSHBFL-SV2）。
   • 通信铁塔、冷却塔等设备加装双极天线避雷器。

四、设备屏蔽与等电位连接

1. 法拉第笼结构应用

   • 预制舱变电站采用法拉第笼屏蔽设计，通过金属箱体屏蔽外部电磁干扰，内部设备通过接地铜排实现等电位连接。

2. 局部等电位优化

   • 机房走线架采用网状结构，避免形成闭合回路；设备金属外壳、线缆屏蔽层通过接地铜排连接。

五、智能运维与长效管理

1. 物联网集成

   • 部署防雷云平台，实时监测雷电活动、接地电阻及SPD状态，联动关闭非必要设备并启动应急程序。
   • 历史雷电数据存储6个月，支持Excel导出分析，优化防护策略。

2. 定期维护与检测

   • 每季度检查接地电阻、避雷器状态，雷击计数器超阈值时立即更换模块。
   • 雷雨季前完成防雷装置检测，确保设备有效性。

六、实施建议与成本效益

1. 部署要点

   • 避雷针与接地体安装需符合GB 50057标准，接地线截面积≥16mm2。
   • 信号线与电源线严格区分，避免接反导致功能异常。

2. 成本效益

   • 初始投资约3.5万元（含防雷器、接地施工及安装调试），设备损坏率预计降低至2%以下，2年内收回成本。

结语

城市轨道交通变电所一体化防雷方案通过“多级防护+智能监测+全场景适配”，为设备提供从直击雷拦截到信号传输的全链路保护。无论是应对极端天气、电网波动，还是保障公共安全连续运行，该方案均能显著降低雷电灾害风险，提升系统可靠性。

城市轨道交通系统 变电所防雷方案设计依据

IEC62305《雷电保护标准》
GB50057-2010 《建筑物防雷设计规范》
GB50343-2012 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
YD5068-98 《移动通信基站防雷与接地设计规范》
YD5078-98 《通信工程电源系统防雷技术规定》
YD/T5098-2001 《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》
GA173-2002 《计算机信息系统防雷保安器》
GB50174-2008 《计算机房防雷设计规范》
GB2887-2011 《计算机场地技术条件》
TB10006-2005 《铁路通信设计规范》
TB10007-2007 《铁路信号设计规范》
TB10008-2006《铁路电力设计规范》
TB10026-2000《铁路光(电)缆传输工程设计规范》
TB10060-99《铁路数字微波通信工程设计规范》
TB10065-2000 《铁路电力变、配电所设计规范》