鐵路站場通信信號綜合防雷技術應用

魏巍　魏靜巍

摘要：隨著科技的發展和應用，鐵路站內設備越來越先進。雷擊發生時，雷擊放電誘發雷擊電磁脈沖過電壓和過電流，經站場電源系統、通信信號傳輸通道、接地系統及建筑物直擊雷防護系統，通過傳導、感應的方式損壞站內通信信號設備及網絡通信設備，造成損失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運輸生產。本文對鐵路站場通信信號綜合防雷技術應用進行了探討分析。

關鍵詞：站場；通信信號設備；雷擊；防雷

引言：鐵路站場應用該綜合防雷技術，站場通信、信號設備雷電防護效果可靠。必須在車站的供電系統、天饋系統、信號采集傳輸系統、程控交換系統、計算機網絡系統、機房接地系統等進行可靠有效的防護，在攔截、分流、均衡、接地、布線、布局等方面作完整的，多層次的綜合防護。

1.對鐵路站場雷電防護的分析

鐵路站場設備遭受過電壓和過電流攻擊的途徑可分為直擊雷、感應雷、傳導雷、操作過電壓四種。結合站場設備的分布特點及雷電攻擊的途徑類型，鐵路站場雷電防護存在以下特點：

1.1鐵路站場占地面積較大，站場主要設備（如數字微波通信、車站數字通信分系統、站場廣播機、無線列調通信、平面調車通信、信號微機聯鎖等設備）集中在信號樓、通信樓。信號樓、通信樓的避雷針應能滿足對整個信號樓、通信樓區域的保護，有效防止直擊雷的襲擊。

1.2鐵路道軌是接受直擊雷和傳導雷感應雷的良好導體。與道軌連接的相關鐵路信號設備，如信號機、軌道電路箱、道岔電動轉轍機等，將受到雷擊的嚴重威脅。

1.3信號樓微機聯鎖及通信機房、通訊樓通訊機房等重要區域的戶外線路可能遭受到直擊雷后，線路中的大電流串入各機房內部，從而引起對內部設備的損壞。當雷雨云之間、雷雨云對大地之間放電時，雷閃電流的高頻電磁場對暴露在空間或室內的電源線、信號線、數據線上產生遠遠超過設備抗電強度的感應雷擊過電壓，使設備損壞。

從以上分析中可以得出：為了提高鐵路站場建筑物安全、機房設備及計算機、通信網絡的運行可靠度，整個站場的雷電防護系統一定要有良好的避雷針、下引線和統一的接地網，采取完善的直擊雷防護措施。

2.直擊雷防護

2.1避雷針

普通避雷針，通常即為一根鐵棒，將端部磨尖，通過接地引下線將地電位（通常認為零電位）引至針尖，利用針尖的高度（比被保護物高出許多），比被保護物優先產生上行先導，與雷云的下行先導相遇，從而達到引雷入地的效果，保護其它建筑物免受雷擊的侵害。預放電型避雷針為先進的純結構型預放電避雷針。它利用雷云在空中感應的電場強度，使針頭的感應電極（空中場強）與針尖（地電位）之間產生強烈的火花放電，使針頭周圍空氣電離，在電場的作用下形成一條向上的雷電先導，從而使迎面先導提前與雷云的下行先導相遇，形成主放電通道，從而大大提高了避雷針的效率，使保護半徑大大提高。由于其內部無任何電子元件，避免了老化問題，所以更加可靠，不需維護。該類避雷針的特點如下：（1）最快的搶先預放電時間86us，即優先引雷入地，保護半徑大大增加，為目前國際上中搶先時間最快的預放電避雷針。（2）在相同的安裝高度下，比普通避雷針的保護半徑大十幾倍，大大提高了防護效率。（3）避雷針內部無電子部件，更加安全，減少故障隱患，無老化，不需維護。（4）選用了世界最好的防腐316L不銹鋼材料，永不生銹。（5）重量很輕，何載小，對支撐物的荷載要求低。

2.2直擊雷防護技術

鐵路站場直擊雷防護重點區域是通信樓、信號樓和戶外岔群咽喉區設備。

2.2.1通信樓直擊雷防護。利用通信樓附近的高約45米微波塔，在塔頂上安裝IF3避雷針，避雷針安裝高度超出塔頂2.5米。經計算，避雷針對地面的保護半徑可達119米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。該避雷針可保護通信樓、部分鐵軌和場區部分咽喉區的部分信號機等鐵路設備，免受直擊雷的侵害。

2.2.2信號樓直擊雷防護。利用被保護建筑物信號樓，高度約為10米，在信號樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經計算，保護半徑可達109米。樓頂預埋350mm×350mm×10mm厚鋼板，便于焊接避雷針底座，從底座延相反方向焊接引出兩條引下線，引下線采用大于8mm的圓鋼沿樓外墻引下入地，與樓的接地環相連。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。將避雷針與接地裝置貫通。保護信號樓及場區附近的鐵軌避免由于直擊雷擊中鐵軌雷電流竄入信號樓，對設備及人身安全造成危害。

2.2.3戶外岔群咽喉區直擊雷防護

鐵路站場岔群咽喉區的特點是設備分布較為集中，岔群咽喉區段長度約145米，在岔群咽喉區附近各建立12米高的鐵塔，塔頂安裝IF3避雷針。經計算，保護半徑可達111米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于10歐。對咽喉區內大部分的軌道電路箱、道叉電動轉轍機及信號機等設施進行了直擊雷的保護，免受直擊雷的侵害。

3.地下防雷施工以及工藝標準

機房的地網由兩部分組成，分別為鐵塔和機房，機房地網的應用盡量以地樁等建筑物做基礎，將鐵塔基礎中的鋼筋以及其余地下金屬作為接地操作的執行工具之一。機房的地網需要將建筑物包圍起來，成閉合的環狀，如果由于外部原因，不能形成環狀，則需將其鋪設成L型或者u型。機房地網中接地布置的電阻值不允許大于1歐姆，當阻值的數值不能滿足要求時，可以通過加大地網外形尺寸的方式來解決，就是在地網周圍設置延長線或者環狀的接地設施。環形接地設施由兩類要素組成，分別為水平接地裝置和垂直接地裝置，水平接地裝置的四周是封閉狀的，其與地網保持在一個平面區域中，環狀接地裝置和地網間，環狀接地裝置相互之間的連通間隔為3米或者5米，或者在鐵塔四個邊界設置呈現輻射狀態的接地體，其長度約保持在10米30米之間，環形接地裝置可以根據周圍狀況以及地理條件確定外形尺寸。地網的材質選擇需要首先由設計人員確定，再開展相應的采購工作，通常選擇鍍鋅鋼板，厚度約為4mm，長度約為40mm，將端部四個腳的構件通過焊接的方式進行連通，保證地網的外形尺寸小于3m×3m。

綜上所述，在開展鐵路通信綜合防雷工作時，需要全面分析鐵路的實際狀況，防雷措施中存在的缺陷，并及時針對問題和缺陷采取有效的解決辦法。建立一個全面可靠地防雷系統，保證鐵路內部建筑以及通信設備的安全，避免設備和人員由于直接雷擊或者感應雷擊而受到損害。