雷擊區信號設備防雷整治的探索

摘要:鐵路運輸的飛速發展，要求鐵路信號不斷更新改進。根據地理位置、天氣狀況等因素合理選擇避雷設施，保證鐵路信號不被破壞，是保證鐵路安全運營的關鍵所在。

關鍵詞:雷區;避雷器;雷害調查

中圖分類號:C93 文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)13-0180-02

鐵路跨越式發展開通長大重載列車、萬噸列車勢必要求鐵路信號不斷更新改進。各種電子元件，電子技術在信號設備中，也有了大量的應用。由于電子元件耐壓低，耐流小，容易被雷電擊壞，成為設備較薄弱部分。在一定的范圍內，信號設備的雷害件數，每年次數是不一樣的。有些車站和地區信號設備的雷害頻次要大大地高于其他車站和地區，這樣的地區被稱為“雷區”，也就是選擇性雷擊區。當然，根據大氣不穩定理論，其他地區也是會發生雷害的，只是頻次要相對低得多。

一、雷雨天氣的形成

在雷雨季節，雷雨天氣與中小尺度天氣系統有直接關系，強風、暴雨、雷電等較強烈天氣現象大多出現于幾十到二三百公里的范圍內(氣象學上稱之為中小尺度天氣系統)。它們均產生于一定的大尺度環境背景下，并且與大型環流的發展變化有著相當密切的關系，雷暴雨產生于大氣層結不穩定，動力化強，有強烈上升氣流的條件下，在高空流場中，當高層氣流輻散，低層氣流輻合，特別是低層氣流輻合強烈時，氣流上升是比較強烈的，這時易產生雷電和暴雨。尤其是那些范圍較小的，產生的雷暴和能量并不輕。這種雷暴和雨一般生命史較短，多數在幾個小時，但有時一天中可以出現幾次。冷空氣活動與中小尺度的雷暴雨的形成和發展關系很大。因素有:(1)山地、地形。(2)日變化——熱力作用，雷云的發展與強度有明顯的日變化，它的時間和強度與日照增溫明顯相關，一般下午旺盛，日暮漸消，夜間的雷暴雨多是白晝所形成的暴雨的延續或增強，而這種增強還有夜間云頂部發熱使層結不穩定的影響。(3)不穩定的能量積蓄作用，與河面、湖面等水汽條件有關。

二、防雷針的防護作用

哈爾濱鐵路局齊齊哈爾電務段管內繼承站是濱洲線西部的一個五等小站，該站線路走向和信號設備的分布是東西方向，南側是較緩的長坡，北側2公里左右是海拉爾河，河與車站及線路間是半沙化草原。該站信號設備為電氣集中，站內軌道電路為JZXC—480型，接近區段也為JZXC—480型軌道電路。1996年以前，該站每年的雷害件數在5～10件左右，主要擊壞的設備有:燈絲繼電器、軌道繼電器、整流器的二極管、BZ-4變壓器、熔絲、電源屏報警板等。雷害均為感應雷。

1996年8月末，廣播電視部門在該站南側1 100m處建一微波傳達鐵塔。塔高從頂端避雷器到地面88m，車站地面與塔座的高度差為32m，這樣塔頂避雷針與車站地面的高度差為120m，1997—2008年十一年間，該站未發生雷害。2009年發生一件雷害，擊壞XJG軌道繼電器二極管，同時上行側的鄰站SJG也發生同樣的雷害。為什么出現這種情況呢?分析認為，該站是選擇性雷擊區。由于一定的地形、河流、湖泊等影響，一些地區易發生雷害，成為相對的選擇性雷擊區。雷云在空中形成過程中隨氣流飄動，所積能量增大，對地電壓上升，由于雷電特有的放電途徑是按其最底的導電通路而定的。當達到放電條件時(如空氣擊穿或進入避雷器的保護范圍時)對地放電。所以對上述因地形等原因雷害較多的地方設避雷器，使雷電不能作用于受保護的設備，從而大大減少雷害的發生。

根據何鍵楠等編著的《鐵路信號設備的雷電防護》一書的經驗公式:

h(x)

r(x)=[1.5×88-2×(-32)]×5.5/=104.5(m)

式中:h(x)——被防護設備的高度(m)。h——避雷針的高度(m)。p——由模擬試驗和運行經驗所確定的系數(當h>30m時，P=5.5/;而當h≤30m時，P=1;r(x)——避雷針在h(x)高度的水平上的保護半徑。

由于104.5m遠小于1 000m，也就是說，該站的信號設備遠在避雷針的保護范圍之外。而在書中所述避(下轉184頁)(上接180頁)雷針的保護范圍和保護作用，都是針對直擊雷而言的。但從繼承站十幾年的雷害情況看，對于這種地形，河面形成的選擇性雷擊區，合適位置設置的避雷針對感應雷害也有很強的防護作用。由于該站距塔的位置較遠，所以不存在雷電流過地線時產生高壓對設備發生的反擊。同時空中雷云對地放電時產生的電感應或磁感應，不能感應到信號設備上，或感應量很小，不足以擊壞設備。哈爾濱鐵路局齊齊哈爾電務段管內伊敏、西索木兩站也同繼承站的情況類似，但塔的位置和地形情況不同，比較效果不如繼承好。從以上情況看，如果采用避雷針對信號進行防護，避雷針的位置和高度是影響防雷效果的兩個非常重要的因素。當然避雷針的地線電阻也很重要。

三、兩點體會

信號設備防雷工是一項技術復雜的工作。理論上涉及氣象、雷電物理，電工、電子等很多學科。做好防雷工作除做好防雷元件的測試、安裝、地線的測試整治外，以下兩點非常重要。

1.做好雷害發生后的調查工作，包括雷暴的走向、雷電的侵入方式及途徑、防雷元件的參數變化等，為防雷工作積累資料。

2.鐵運[2000]14號《信號維護規則》16.1.17規定，“信號設備應根據不同地區雷暴日的數量，采用相應的防雷措施”，使信號防雷工作更加科學合理。我們積累的雷害資料達到一定的數量后，對重點地區采取一些新的有效的防護辦法，會使雷害件數大幅度減少，雷害損失也會大大降低。總之，信號防雷工作是需要我們堅持不懈認真研究反復摸索實踐的基礎工作，只要我們認真做好各項工作，信號防雷工作會躍上一個新的臺階，為鐵路跨越式發展作貢獻。

參考文獻:

[1]何鍵楠，劉廷佐，張炳森.鐵路信號設備的雷電防護[M].北京:中國鐵道出版社，1986:10.[責任編輯 安世友]