TB/T 3074-2003 铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件

I C s  4 5 . 0 2 0 ; 9 3 . 1 0 0 s  60
TB
中 华 人 民 共 和 国 铁 道 行 业 标 准
TB/ ' 1 '  3 07 4- 2 003
   铁道信号设备雷电
电磁脉冲防护技术条件
T e c h n i c a l  s p e c i f i c a t i o n  f o r  p r o t e c t i o n  a g a i n s t  l i g h t n i n g
e l e c t r o ma 如e t i c  i mp u l s e  o n  r a i l wa y  s i g n a l i n g  e q u i p me n t s
2 0 0 3 - 0 3 - 1 2发布 2 0 0 3 - 0 9 - 0 1实施
中 华 少 L民 多 誉和 国 铁 道 部 发布TB/ T  30 74 - 2 00 3
目 次
前        曰
范 围 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 。 · · · · · · · · · ……
规范性引用文件 · · · · · · · · . . . . . . . . . . ……， . . . . . . . . ……
术语和定义 · ， · ， · · · · · · · · ……， ， ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . … …
雷电电磁脉冲侵人信号设备的途径 · · · · · · · · · · ， · · …
雷电电磁脉冲安全防护原则 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ……
雷电电磁脉冲防护区的划分 · · · · · ， · · · · · · · · · · · · · ……
信号设备雷电电磁环境的改善 · · · · · · · · · · · · · · · · ……
防雷保安器的设置 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ……
信号设备雷电电磁脉冲防护水平的测试 · · · · ……
   接地要求 及技术参数 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ……
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附录A ( 资料性附录)
附录 B( 规范性附录 )
雷电防护区的划分和做符合要求的等电位连接的图示 · · · · · · · · · · · · · · · ……
有关 电线 电缆敷设 的要求TBf r  3 0 74 - 20 03
月 U 舌
     本标准采用了 I T U( 国际电信联盟) 建议 工 T U - T  "  K1 1 ( 1 9 9 0  ) 《 过电压和过电流防护原则》 ， I T U - T
K 2 0 ( 1 9 9 1 ) 《 电信交换设备耐过电压和过电流能力》 , I T U - T" K 2 1 ( 1 9 9 6 ) 《 用户终端设备耐过电压和过电
流能力》 , I T U - T" K 3 6 ( 1 9 9 6 ) ( ( 防护设备的选择》 ， I E E E ( 美国电气与电子工程师协会) 制定的美国国家标
准I E E E  C 6 2 . 4 1 -1 9 9 1 《 低压交流电力线路上的浪涌电压》 , U L ( 美国保险商试验所) 制定的美国国家安
全认证标准UL  1 4 4 9 -1 9 9 2 ， 澳大利亚和新西兰标准A S  1 7 6 8 -1 9 9 1 , N Z S  1 7 6 8 -1 9 9 1 《 雷电防护》 ， 以
及 I E C  6 1 3 1 2 - 1 09 9 5 ) 《 雷电电磁脉冲的防护》 第一部分“ 总则” 等国外先进标准中符合我国雷电电磁环
境情况的内容， 采用了我国铁道部各部门长期对信号设备雷电电磁脉冲防护的多项科研成果。
     本标准附录 A是资料性附录， 附录B是规范性附录。
     本标准由北京全路通信信号研究设计院提出并归口。
     本标准由铁道科学研究院通信信号研究所负责起草。
     本标准主要起草人: 邱传睿、 安乾栋、 魏建国、 李永毅。TB八 30 7 4- 2 00 3
铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件
范 围
     本标准规定了铁路信号电子设备对雷电电磁脉冲诱发的过电压和过电流安全防护的基本原则和防
护技术要求 ， 不考虑铁路信号设备所处场地建筑物对直接雷击的防护。
规范性引用文件
     下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件 ， 其随后
所有的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的
各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注 日期的引用文件 ， 其最新版本适用于本
标准 。
     G B / T  1 7 6 2 6 . 5 -1 9 9 9 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌( 冲击) 抗扰度试验
     T B / 1 '  2 3 1 1 -2 0 0 2 铁路电子设备用防雷保安器
     中华人民共和国铁路技术管理规程 第9版
术语和定义
     下列术语和定义适用于本标准。
3. 1
     雷电电磁脉冲 l i g h t n i n g  e l e c t r o ma g n e t i c  i mp u l s e
     雷击放电在空间产生的电磁场效应， 以脉冲形式出现在导体或电气、 电子设备上。
3. 2
     过电压和过电流 o v e r v o l t a g e s  a n d  o v e r c u r r e n t s
     出现在电子和电气设备上， 超过设备本身正常工作电压和电流的外来电压和电流。
3. 3
     直击雷 d i r e c t  l i g h t n i n g  s t r i k e
     直接击在建筑物、 构筑物、 地面突出物或大地并产生电效应、 热效应和机械力的雷电放电。
3. 4
     雷电感应 l i g h t n i n g  i n d u c t i o n
     雷电放电的强大电磁场作用在邻近的导线或电子、 电气设备系统内产生的静电感应过电压和过电
流以及电磁感应过电压和过电流。
     注: 雷电感应对信号设备的损害可能不会被立即发现， 但在感应雷电电磁脉冲发生后经过一段时间， 可根据被影响
       信号设备内功能不正常的元器件来确定这种损害。这种类型的损害还可能具有间歇的性质。
3. 5
     浪涌 s u r g e
     沿线路传送 电流、电压或功 率的存在时间特别 短的瞬态波。其特性是快 速上升后缓慢
下降 。
3. 6
     浪涌保护器 s u r g e  p r o t e c t i v e  d e v i c e
     用来限制瞬态过电压及泄放相应的瞬态过电流的装置。它至少应含有一个非线性元件， 简TB八，3 07 4- 2 00 3
称 S P D.
3. 7
     防雷保安器 l i g h t n i n g  p r o t e c t o r
     防止感应雷过电压和过电流破坏电子或电气设备系统的保安装置， 简称防雷器， 是浪涌保护器S P D
的一种。它可分为电源线防雷保安器( 简称电源防雷保安器) 和信号传输线防雷保安器( 简称通道防雷
保安器) 两大类。
3. 8
     地 g r o u n d / e a r t h
     导电性的土壤， 具有等电位， 且任意点的电位可以看成零电位; 导电体， 如土壤或钢船的外壳， 作为
电路的返回通道， 或作为零电位参考点; 电路中相对于地具有零电位的位置或部分。
3. 9
     接地 g r o u n d i n g / e a r t h i n g
     用导线或长导体将不带电金属和电气设备某部分与接地体在电气上连接为一体。
3. 1 0
     接地体 g r o u n d i n g  e l e c t r o d e / ea r t h i n g  e l e c t r o d e
     为达到与地连接的目的， 一根或一组与土壤( 大地) 密切接触并提供与土壤( 大地) 之间的电气连接
的导体。
3. 11
     接地线 g r o u n d i n g  c o n d u c t o r / e a r t h i n g  c o n d u c t o r
     指构成地的导线， 该导线将设备、 装置、 布线系统或中性线与接地体连接。
3. 1 2
     接地装2        g r o u n d i n g  c o n n e c t i o n
     用来构成地的连接。由接地线、 接地体和围绕接地体的大地( 土壤) 组成。
3. 1 3
     接地网 g r o u n d  g r i d
     由埋在地下的互相连接的裸导体构成的接地体群， 用以为电气、 电子设备和金属结构提供共同的
地 。
3. 1 4
     保护接地( P E )   p r o t e c t i v e  e a r t h i n g ( P E )
     对人身或电气、电子设备进行保护所需 的一种与地连接的方式。它用来对外露的导 电部
件、外来的导电部件 、主接地端子、接地体、电源的接地点或人工中性点进行电气连接。在电
源电路发生接地或人身事故时传导电流，在出现雷过电压和过电流时从防雷保安器中接受
电流。
3. 1 5
     接地系统 g r o u n d i n g  s y s t e m/ e a r t h i n g  s y s t e m
     在规定区域内由互相连接的多个接地装置组成的系统。
3. 1 6
     接地电阻 g r o u n d  r e s i s t a n c e
     接地体和具有零电阻的远方接地体之间的欧姆电阻。
3. 1 7
     接地汇集线 b o n d i n g  b u s
     电子设备机房和配电室内用以完成等电位连接的金属带， 也称公共接地母线。可以敷成环形或条
形， 所有接地线均由接地汇集线上引出。
     2TB/ 7 3 07 4- 2 00 3
年平均雷暴日 m e a n  a n n u a l  n u m b e r  o f  d a y s  w i t h  t h u n d e r s t o r m s
某地区一年当中发生的人耳能听到的雷鸣日数的多年统计平均值。
雷电防护区( L P Z )   l i g h t n i n g  p r o t e c t i o n  z o n e s ( L P Z )
雷电电磁环境需要限定和控制的计算机机房周边空间。
抗扰度 i mm u n i t y
装置、 设备或系统面临电磁骚扰不降低运行能力的能力。
雷电电磁脉 冲俊 入信号设备的途径
4 . 1 雷电直击装 置有信号设备的建筑物及 装置有信号 设备 的场 所附近 的构筑物 、 地面 突出物或 大地
时， 雷电电磁脉冲将在信号系统内产生过电压和过电流。该现象亦称空间电磁感应。
4 . 2 与信号系统设备相连的信号传输线路、 钢轨等设施上遭受直接雷击时产生的电磁脉冲， 或与信号
系统设备相连的信号传输线路附近遭受直接雷击时， 感应在信号传输线上的电磁脉冲， 经线路传导侵人
信号系统内的过电压和过电流。
4 . 3 向信号设备供电的电源系统上遭受直接雷击产生的电磁脉冲， 或电源馈线附近遭受直接雷击时感
应在电源线上的雷电电磁脉冲， 经电源馈线传导， 在信号系统电源设备上产生的过电压和过电流。
4 . 4 雷击信号设备场地建筑物的避雷针( 或避雷带、 避雷网) 时， 雷电流沿避雷针( 或避雷带、 避雷网) 引
下线进人接地装置引起地电位升高， 这时， 在信号系统接地导体和其他导体间产生的反击雷过电压。
雷电电磁脉冲安全防护原 则
5 . 1 铁路信号设备应符合《 中华人民共和国铁路技术管理规程》 第 9 版第 5 6条规定。
5 . 2 铁路信号设备本身应当有符合规定的抗过电压和过电流的性能， 设在有雷电活动地区的铁路信号
设备应采取雷电电磁脉冲安全防护措施。
5 . 3 铁路信号系统在进行雷电电磁脉冲安全防护规划设计时， 应根据信号设备的种类及重要程度， 在
完成直接、 间接损失评估和建设、 维护投资预测后认真调查、 分析信号设备系统所处的地理、 地质、 环境
等条件和雷电活动规律， 以及信号设备所处建筑物防直接雷击措施的设计情况、 信号系统结构， 信号设
备的抗过电压能力， 综合考虑。
5 . 4 铁路信号设备雷电电磁脉冲安全防护应当采取等电位连接、 屏蔽、 共用接地、 合理布线、 改善信号
设备环境条件和设置防雷保安器等措施， 进行综合防护。
     铁路信号设备雷电电磁脉冲安全防护应首先按设备所处地区的雷电活动分区、 信号设备放置的不
同位置和系统对雷电电磁脉冲的抗扰度， 设置不同的防雷保安器或防雷变压器等防雷设备， 实行分级防
护 。
雷电电磁脉 冲防护区的划分
6 . 1 根据年平均雷暴 日， 雷电活动地区分为少雷区、 中雷区、 多雷区、 强雷区。
     a ) 少雷区: 年平均雷暴日数不超过 巧 的地区。
     b ) 中雷区: 年平均雷暴 日 数为1 5 -4 0的地区。
     c ) 多雷区: 年平均雷暴日数为4 0 -9 0的地区。
     d ) 强雷区: 年平均雷暴 日数超过9 0 的地区。
6 . 2 信号设备处于建筑物内空间的不同位置， 其雷电电磁场强度有很大差异， 根据这一差异， 将被防护
空间按下列原则划分为若干防护区:TB/ ' f  30 7 4- 20 03
a )   L P Z O A区: 本区为建筑物( 构筑物) 直击雷防护装置保护范围之外的区域， 即直击雷不设防区。
     本区内各类物体都可能遭到直接雷击， 区内电磁场强度没有衰减。
b )   L P Z O B 区: 本区为建筑物直击雷防护装置保护范围之内建筑物界面以外的区域， 即直击雷防护
     区。本区内各类物体不可能遭直接雷击， 但区内电磁场强度没有衰减。
c )   L P Z I 区: 该区为信号设备本身所处建筑物内， 靠近建筑物界面。该区内各物体不可能遭直接
     雷击， 区内的感应电磁场强度根据机房屏蔽程度有不同的衰减。
d ) 后续防雷区L P Z 2 : 必须进一步减少雷电电磁脉冲感应产生的雷电流或电磁场强度时， 可设置
     后续防雷区， 以保护敏感度水平高的设备。
设在不同雷电活动地区的信号设备应分别采取不同的防护措施。
附录 A是划分雷电电磁脉冲防护区的示意图。
信 号设 备雷电电磁环 境的改善
7 . 1 信号设备机房应当有良好的雷电电磁环境。改善信号设备机房的雷电电磁环境， 可减少雷电电磁
场对机房内信号设备的感应影响。
7 . 1 . 1 新建或改建信号设备机房， 为减少电磁干扰的感应影响， 应根据 5 . 4 实行综合防护。新建机房
内所有和建筑物组合在一起的大型金属件， 应和建筑物地网做等电位连接。建筑物或房间的屏蔽可以
利用建筑钢筋网。进出机房的电力线路和信号传输线应采用屏蔽电缆， 或采用非屏蔽电缆穿钢管敷设。
电缆屏蔽层或钢管至少应在两端接地， 并在建筑物界面做等电位连接。原则上， 电缆屏蔽层或钢管应两
端接地， 但电气化区段或接地系统有较大干扰的场合， 可以一端接地。接地点宜选在机房界面。信号设
备应安装在距离建筑物有一定安全距离的空间， 尽量设置在机房中间部位， 不应靠近有混凝土钢筋格栅
的墙体。
7 . 1 . 2 新建信号设备机房建筑物， 本身应采用共用接地系统， 接地装置应采用地网， 即基础接地体， 并
在建筑物四周设环行接地装置， 基础接地体和环行接地装置在地下每间隔3 m-5 m相互焊接连通一
次。同时在机房内设置与基础接地体单点相连的接地汇集线， 或称等电位接地排， 将各种接地的接地线
分别接到接地汇集线上。接地汇集线采用截面积大于 5 0  m m '的铜材， 也可采用相同电阻值的镀锌扁
钢。接地汇集线可制成环形或排形， 可设在地槽内、 墙面适宜位置或走线架上。改建的信号设备机房，
若为无条件设置地网的砖混结构建筑物， 宜在建筑物四周设环行接地装置。环行接地装置由水平接地
体和垂直接地体组成， 垂直接地体至少应在建筑物四周做 4 -6处， 并且和水平接地体相互焊接连通。
7 . 1 . 3 若建筑物本身需要考虑防直击雷时， 防直击雷的接闪装置应采用避雷网、 避雷带， 不应采用可以
招引雷电的避雷针和其他非常规避雷针等装置。避雷网在屋顶的网格尺寸应不大于3 mx3 m， 并且与
屋顶避雷带多处焊接连通。避雷网、 避雷带的引下线应与建筑物和房间屏蔽的钢筋连接后和地网连为
一体。砖混结构的建筑物， 避雷网、 避雷带应至少有4 -6 处引下线和建筑物四周的环行接地装置焊接
相连。
7 . 1 . 4 改建信号设备机房的建筑物若无采用共用接地系统条件的应另设地线作为保护地 并与既有设
备工作地、 电源保护地连接成为一个整体。但不得与既有的避雷针、 避雷带、 避雷网的引下线及其接地
体连接。在室内应设置与保护地线接地体相连的环形接地导体， 或等电位接地排。
7 . ，5 新建车站信号设备机房的建筑物应尽量远离站内高大建筑物和构筑物。受地形限制， 信号设备
机房建筑物不能避开上述高大建筑物、 构筑物时， 应保证信号设备的保护地线接地体和引接线与高大建
筑物、 构筑物的避雷针接地体和引接线或金属构筑物的地下部分的直线距离大于加 m; 当地下引接线
达不到上述要求时， 引接线应采用绝缘线引人室内。
7 . 1 . 6 信号设备机房的供电系统宜采用三相五线( T N - S ) 制， 引人信号机房建筑物的低压电力线路， 宜
用电缆由地下引人机房， 长度不应小于 巧m， 外护套金属应与保护地线连接。
7 . 1 . 7 所有进人车站信号设备机房建筑物的外来导电物体， 都应在建筑物界面做等电位连接。电力
     4TB/ T  30 7 4- 2 00 3
线、 信号传输线的金属护套与等电位接地排直接用截面积大于1 6  m m 2 的多股绝缘铜线直接连接。电力
线、 信号传输线的芯线通过防雷保安器与等电位接地排连接。机房内所有设备的不带电裸露金属都应
用截面积大于 1 6  m m '的多股铜线与等电位接地排直接连接。
7 . 1 . 8 信号设备机房内的信号传输线路的经路排列， 应远离建筑物外墙。任何场合， 信号传愉线路不
得与电力线路靠近、 并排敷设。电力线路和信号传输线路的间距应按附录B 。条件不许可时应采用屏
蔽电缆布放， 电缆护套和电缆屏蔽层应作接地处理。和信号设备相连的信号传输线路和低压电力线路
的走线应尽可能采用最短的直线方式。
7 . 2 装在L P Z O A区含电子信号设备的金属箱、 盒应当接地。进人金属箱、 盒的电源线和通信线， 宜采
用屏蔽电缆埋地敷设， 屏蔽电缆的金属屏蔽层应接地。无法采用屏蔽电缆时， 应将非屏蔽缆线穿钢管敷
设 ， 钢管一端 和地线连 接。严禁用钢轨代替保 护地线 。
防雷保 安器 的设 置
日 . ， 铁路信号设备专用防雷保安器的设t
8 . 1 . 1 与外线或与钢轨连接的含电子器件的信号设备均应进行雷电防护。所有进人室内的电源线和
信号传输线应当装设铁路信号设备专用防雷保安器， 并与保护地线连接， 以防止雷电过电压和过电流波
侵入信号系统设备。在中雷区、 多雷区、 强雷区， 若信号设备所在建筑物周围有高大建筑物和构筑物， 同
时室内电源线、 室内信号传输线水平敷设长度大于 l o  m， 宜采取加强信号设备所在建筑物屏蔽和装设
合适的防雷保安器等防雷措施。若无易于引雷的构筑物时， 可根据信号设备的耐过电压能力加装合适
的防雷保安器。
8 . 1 . 2 室内信号设备的电源馈线宜在室内外分界处， 即L P Z O区和 L P Z I区的界面设置一级电源防护，
即粗防护; 在靠近被保护设备处， 即 L P Z 1 区或L P Z 2区， 另设一级电源防护， 即细防护。信号设备电源
馈线、 信号传输线防雷保安器的安装引线应尽量短。
8 . 1 . 3 防雷保安器的安装应牢固可靠。并联型防雷保安器应是可插拔结构， 以便于测试和维修。信号
传输线防雷保安器视现场情况， 为安装和维修方便， 宜集中设置。
8 . 1 . 4 防雷保安器的地线端与保护地线应可靠连接。一般 ， 单相电源防雷保安器接地端子与保护地线
间的连接线应采用截面积不小于4  m m2 的铜芯导线。三相电源防雷保安器接地端子与保护地线间的连
接线应采用截面积不小于 6  m m2 的铜芯导线。通信传输线防雷保安器接地端子与保护地线间的连接线
应采用截面积 1 . 5 m m 2 一4  m m '的铜芯导线。
8 . 2 铁路信号设备专用防雷保安器的选用
8 . 2 . 1 铁路信号系统雷电电磁脉冲安全防护应采用符合 T E N T  2 3 1 1 -2 0 0 2标准要求的产品。
日 . 2 . 2 铁路信号设备专用防雷保安器必须符合被保护信号设备的特定要求， 并与被保护信号设备的绝
缘耐压匹配。防雷保安器接人信号系统后， 不允许改变原信号系统的性能， 不允许影响被防护设备的工
作; 受雷电电磁脉冲干扰时， 应保证信号设备不出现危及行车安全的后果。
8 . 2 . 3 铁路信号设备的雷电防护设备应做到在信号设备受雷电电磁脉冲干扰时不间断使用。信号电
源设备专用防雷保安器， 不允许采用可导致续流、 短路的空气间隙、 气体放电管等元件与电源线并联， 也
不宜单独采用易于劣化的压敏电阻器与电源线并联。用三相电源供电的机房， 电源防雷保安器宜采用
相线一相线( L - L ) 间、 相线一保护地线( L - P E ) 间和中性线一保护地线( 1 V - P E ) 间的全模防护。
8 . 3 室内信号设备雷电安全防护设备的选取
8 . 3 . ， 电源馈线防护设备
     信号设备机房的电源防雷保安器按表 1 选取冲击通流容量和限制电压。表中冲击通流容量用波形
为8  / 2 0  K : 的电流波试验， 限制电压用幅值为3  k A、 波形为8 / 2 0  I } s 的电流波试验， 测试均在相线与保护
地间进行。当低压配电设备与用电设备处于同一楼层或室内电源馈线长度小于 5 0  m时， 可省略供电设
备前的交流电源防雷保安器( 即表1中的I I  ) oTB月，3 07 4 - 20 03
表 ， 信号设备机房的电源防雷保安器冲击通流容1 E和限制电压 的选 取
防护区
交 流 电 源 防 雷 保 安 器
   直流 电源
防雷保安器 户外交流电源馈线引人      ( 引出) 处( I)
供电设备前
2230