分析鐵路信號設(shè)備的防雷

習(xí)潔

（中鐵一局集團電務(wù)工程有限公司 陜西西安 710054）

分析鐵路信號設(shè)備的防雷

習(xí)潔

（中鐵一局集團電務(wù)工程有限公司 陜西西安 710054）

近年來，隨著現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國鐵路設(shè)備信息化程度逐漸提高，此情況下，人們獲得信息的期限也在不斷縮短，在鐵路設(shè)備中，也已經(jīng)具備并采用了先進的鐵路信號傳輸設(shè)備，但如果遇到雷雨多發(fā)季節(jié)，通常都會受到雷電襲擊，進而對鐵路信號設(shè)備正常運行造成一定的影響。基于此，本文首先分析了雷電類型與雷電侵入鐵路信號設(shè)備的主要途徑，其次對雷電防護裝置進行了一定的闡述，最后詳細(xì)探討了鐵路信號設(shè)備防雷措施，以確保鐵路信號設(shè)備的安全運行。

鐵路信號；設(shè)備；防雷措施

1 引言

根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，多雨季節(jié)通常都會出現(xiàn)雷聲，而雷聲在很大程度上影響著鐵路運輸設(shè)備的正常運行，并且還會引發(fā)諸多安全問題。基于此，為了確保鐵路信號設(shè)備的安全運行，必須構(gòu)建有關(guān)防雷規(guī)章制度，同時還要積極落實有效的防雷措施，安裝相關(guān)防雷設(shè)施，綜合治理雷電對鐵路信號設(shè)備安全運行的危害。

2 雷電類型分析及雷電侵入鐵路信號設(shè)備的主要途徑

2.1 雷電類型

2.1.1 直擊雷

通常情況下，如果雷電直接擊中了電力線路或是電子設(shè)備，則雷電就會以強電壓的形式直接作用在設(shè)備表面，之后，大電流就會瞬間進入設(shè)備，此種現(xiàn)象就是人們所說的直擊雷。直接雷的電壓較高，電流也相對較強，且因為是直接擊中對象的，還具有較大的破壞力，但此種現(xiàn)象發(fā)生的概率不高。

2.1.2 感應(yīng)雷

在附帶正電的積雨云遇到攜帶負(fù)電的積雨云的過程中，底層的雷云會與發(fā)生大地感應(yīng)，從而形成一種靜電場。當(dāng)此類靜電場遇到其他電子設(shè)備周圍存在的大型物體時，會與雷云形成一種感應(yīng)電場，在雷擊時，會通過其他物體，例如信號傳輸電路或是其他類型的導(dǎo)線物體，通過傳輸作用，直接進入信號設(shè)備，最終形成過電壓或是過電流的雷電，此種現(xiàn)象也就是人們所說的感應(yīng)雷。

由此可知，雷云對地面或是其他傳導(dǎo)物體放電的電流及電壓直接決定了感應(yīng)雷自身所附帶的電壓幅值與電力幅值。除此之外，感應(yīng)雷還直接關(guān)聯(lián)著雷擊點對地放電位置，例如感應(yīng)雷出現(xiàn)地點處的土壤電阻率、傳導(dǎo)距離等，均與其存在直接的關(guān)聯(lián)。基于此，感應(yīng)雷的影響因素有許多，此情況下，要想對感應(yīng)雷的影響進行準(zhǔn)確的評估與計算，難度十分大。

2.1.3 傳導(dǎo)雷

傳導(dǎo)雷是指在更大的范圍內(nèi)，幾公里或是幾十公里內(nèi)，雷電擊中電力或是信息通訊線路，之后沿著傳輸線路直接侵入設(shè)備。其中，地電位反擊是傳導(dǎo)雷的一種表達(dá)方式，當(dāng)雷電直接擊中周圍建筑物或是其他物體、地面時，地電壓會瞬間升高，并且還會在附近地域形成一種巨大的跨步電壓。通常情況下，通過接地系統(tǒng)或是建筑物之間的線路，雷電可能會直接侵入建筑物，并且會與建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。

2.2 雷電侵入信號設(shè)備的主要途徑

通常情況下，當(dāng)雷電擊中設(shè)備之后，往往會直接進入其交流電源內(nèi)部，進而產(chǎn)生雷電沖擊波，之后將高壓電線電流直接傳輸至高壓變電器處，這樣一來，設(shè)備最終就會受到雷電電擊，尤其是一些之前沒有安裝避雷器的設(shè)備，其受到電擊的嚴(yán)重程度會更高，有時候甚至還會破壞設(shè)備，特別是一些低電壓設(shè)備，極容易遭受侵害。

同時，對于輕軌電路，其通常是將鋼軌作為傳輸線路使用的，但由于其高程超過地面，極容易遭受雷電的危害。對于此種類型的輕軌電路，應(yīng)當(dāng)采取必要的、合理的措施預(yù)防、處理雷擊危害。

此外，如果雷電進入設(shè)備內(nèi)部電纜線部位，則會直接入侵計算機設(shè)備，例如室內(nèi)與室外電纜線部位，只要出現(xiàn)了雷電情況，上述部位極容易被雷電擊中，從而威脅到設(shè)備的安全運行。

3 雷電防護裝置分析

3.1 避雷針

避雷針通常采用鍍鋅圓鋼或是鍍鋅焊接鋼管制作而成，其一般在構(gòu)架、支柱或是建筑物上進行安裝，且其下端部位需要通過引下線與接地裝置焊接。但因為避雷針要比被保護物體要高，并且還要直接連接大地，所以當(dāng)雷云先導(dǎo)接近時，其與雷云間的電場強度是最大的，此時可將雷云放電的通路吸引到避雷針處，并通過引下線與接地裝置，將雷電流安全地泄放到大地中去，以此來使得被保護物體不受到直接雷擊。此外，對于避雷針的保護范圍，通常以其能夠防護直擊雷的空間來表示。而對于避雷針保護范圍的計算，通常需要按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的方式進行。

3.2 避雷線

通常情況下，在架空線路上方部位架設(shè)避雷線，可以對架空線路或者是其他物體不受到直接雷擊危害。但因為避雷線不僅架空還會接觸地面，所以又被稱為架空地線。此外，避雷線原理、功能基本與避雷針相同，其保護范圍也需要按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的方式進行計算。

3.3 避雷帶和避雷網(wǎng)

對于避雷帶與避雷網(wǎng)，其主要用于保護較高建筑物不受到雷擊危害。其中，避雷帶的安裝通常是圍繞著屋頂周圍的（圖1），并且還需要超過屋面高度100～150mm，支持卡間距離達(dá)1～1.5m。

圖1 避雷帶設(shè)置示意圖

此外，避雷網(wǎng)的布設(shè)是沿著除了屋頂周圍的區(qū)域進行，如果有需要，在屋頂上方，還需要采用圓鋼或扁鋼縱橫連接成網(wǎng)。對于避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸，具體如圖2所示。但相同的是，避雷帶與避雷網(wǎng)都必須要通過引下線與接地裝置進行連接，此種連接方式的可靠性較高。

4 鐵路信號設(shè)備的防雷措施

4.1 外部防雷措施

4.1.1 埋設(shè)網(wǎng)狀接地

圖2 避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸

當(dāng)在信號建筑物附近進行網(wǎng)狀接地的埋設(shè)作業(yè)時，必須要確保接地電阻小于1Ω，對于此時涉及的外部防護措施，主要包括：①向大地輸入大部分電流。②為了有效規(guī)避過電壓危害設(shè)備情況的發(fā)生，當(dāng)雷電輸入大地時，需要對雷電流的分流進行高度的關(guān)注。③通常情況下，電位差會對設(shè)備造成較大的危害，此情況下，為了避免此類危害的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)平衡建筑物各點點位。④當(dāng)建筑物遭受雷擊時，地點的點位會嚴(yán)重危害到設(shè)備運行，此時需要確保建筑物接地處于良好狀態(tài)。

4.1.2 安裝屏蔽接地柵

所謂屏蔽接地柵，其又被人們稱為法拉第籠，其主要是在信號頂面與附近進行建設(shè)的，并且還要利用具有良好導(dǎo)電性能的鍍鋅銅條作為主要材料，然后與接地網(wǎng)進行必要的連接。在信號建筑物內(nèi)部，通常具備諸多小功率信號電路的電氣設(shè)備、遙控與低壓電子邏輯設(shè)備，此情況下，必須要安裝特定的屏蔽網(wǎng)。同時，依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，網(wǎng)格規(guī)格必須要不超過3m×3m，且其所有均壓環(huán)都需要采用避雷帶等電位進行連接作業(yè)。

通過采取以上雷擊防護措施，可將主要雷電流引入大地，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)雷電流分流的目的，從而有效規(guī)避局部電壓對設(shè)備的危害。除此之外，其還能夠確保建筑物不同點電位的均衡，從而有效規(guī)避電位差對設(shè)備造成的損害。

4.2 內(nèi)部防雷措施

4.2.1 實行等電位連接

為了有效連接等電位，需要將室內(nèi)設(shè)備中的各種金屬管線、窗柵、底線均連接地柵相，這是一種不規(guī)則的法拉第籠做法，具有良好的屏蔽效果。當(dāng)出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象時，引下線與接地體會將雷電流引入大地，之后還會在接地體附近形成一種放射性的點位分布，此時，如果有其他電子設(shè)備靠近，就會出現(xiàn)上萬伏的入侵電壓發(fā)電現(xiàn)象。實施等電位連接措施的主要目的在于消除此種具有較大危害的電位差，但需要采用過壓保護器對接地線、信號線等設(shè)備進行單位連接操作。

4.2.2 串接過電流保護器件

為了通過信號設(shè)備浪涌電壓產(chǎn)生的過電流，有效規(guī)避過電流進入微電子設(shè)備的危害，在信號入口處，必須要進行過電流保護器件串接操作。電磁干擾、無線電高壓、雷電干擾與靜電干擾的是信號設(shè)備電壓的主要來源。鐵路信號設(shè)備因其自身具備的特征，幾乎都是在戶外纜線處進行鋪設(shè)的，所以通常會受到巨大的雷電干擾，基于此，必須要落實安全的、可靠的防護措施。

5 結(jié)語

綜上所述，鐵路信號設(shè)備防雷工作較為全面性，并且還是一項十分復(fù)雜的工作，其不僅需要做好信號內(nèi)部防護，還需要做好信號設(shè)備外部防護，只有這樣，才能更好的確保鐵路信號設(shè)備的正常運行，促進我國鐵路行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

[1]邊鵬.淺談鐵路信號設(shè)備綜合防雷接地裝置的運用[J].西鐵科技，2011（01）：23～24.

[2]軒小博.鐵路信號設(shè)備防雷技術(shù)討論[J].商品與質(zhì)量：房地產(chǎn)研究，2014（07）：260.

[3]李光明.鐵路段信號設(shè)備防雷整治探討[J].硅谷，2011（01）：37.

U284.92

A

1004-7344（2016）08-0157-02

2016-3-2

習(xí) 潔（1982-），女，工程師，本科，主要從事信號技術(shù)編標(biāo)工作。