鐵路信號設(shè)備防雷措施探討

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【摘要】近年來，我國的鐵路系統(tǒng)不斷地發(fā)展，在技術(shù)方面有了較大的進(jìn)步，其中，鐵路信號技術(shù)的應(yīng)用就是一個(gè)突出的表現(xiàn)。然而，鐵路信號設(shè)備主要由電力電控系統(tǒng)構(gòu)成，因此容易受到雷電的影響，如何有效地防范雷電災(zāi)害，使鐵路信號系統(tǒng)能夠正常順利地運(yùn)行是一個(gè)需要重點(diǎn)思考的問題。本文對鐵路信號設(shè)備面臨的雷害類型進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的防雷措施。

【關(guān)鍵詞】鐵路信號設(shè)備；雷電災(zāi)害；防雷措施

1鐵路信號設(shè)備面臨的雷害類型分析

1.1直接雷擊

當(dāng)鐵路信號設(shè)備處于雷暴活動(dòng)區(qū)域中，雷電可能會直接對信號傳輸線、鋼軌或者建筑造成點(diǎn)擊，從而導(dǎo)致鐵路信號設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)問題。一般來說，直接雷擊發(fā)生在鐵路信號設(shè)備上的可能性并不高，但目前大部分鐵路信號設(shè)備對于直接雷擊的防御能力較弱，有些設(shè)備甚至根本沒有防御能力，一旦發(fā)生直接雷擊問題的時(shí)候，就會對鐵路信號設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，威脅到鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的安全[1]。

1.2軌道電路

我國鐵路系統(tǒng)中軌道電路主要由鋼軌構(gòu)成，其位置一般要高于地平面。由于這種建設(shè)的方式，在雷雨天氣時(shí)，雷電容易由鋼軌進(jìn)入到軌道電路，進(jìn)而破壞鐵路信號設(shè)備。同時(shí)，雷擊可能會破壞軌道附近的橋梁、樹木等，從而影響鐵路的軌道電路。

1.3雷電浪涌

隨著技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備在我國鐵路系統(tǒng)中的運(yùn)用越來越多，一方面顯著地提高了鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的效率，另一方面也形成了一種新的問題，即雷電浪涌，主要是在出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象的時(shí)候，由電源與通訊線路之間發(fā)生的電流浪涌引發(fā)的。

1.4感應(yīng)雷

當(dāng)雷云對大地之間進(jìn)行放電，或者雷云互相放電的時(shí)候，就會形成電磁感應(yīng)的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)容易對附近的信號線路、信號電纜和埋地電力線形成影響，進(jìn)而損害鐵路信號設(shè)備。這一雷害問題稱為感應(yīng)雷。與直接雷擊相比，感應(yīng)雷的危害程度較小，但鐵路信號設(shè)備中的電子元件數(shù)量較多，感應(yīng)雷不僅會影響設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行，還會為后期的維修帶來一定的困難。此外，感應(yīng)雷還容易引起鐵路信號設(shè)備顯示錯(cuò)誤的問題，從而影響鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2鐵路信號設(shè)備的防雷措施

2.1室內(nèi)防雷措施

2.1.1安裝過電流保護(hù)設(shè)備在鐵路信號設(shè)備的入口處安裝串接過電流保護(hù)設(shè)備，可以有效地防范雷電浪涌的問題。造成雷電浪涌的主要原因有無線電、電磁感應(yīng)、靜電以及感應(yīng)雷等。在鐵路信號設(shè)備的周圍往往會有電纜電線，雷電容易對這些電纜電線產(chǎn)生干擾，進(jìn)而影響到設(shè)備系統(tǒng)的整體運(yùn)作。通過串接過電流保護(hù)設(shè)備的安裝，可以對浪涌電壓形成的過電流形成有效的控制作用，從而避免電子設(shè)備受到過電流的損害。

2.1.2實(shí)施分級保護(hù)方式根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，需要對380V的低壓線路實(shí)施三級過電壓保護(hù)措施，主要采取安裝避雷器或者保護(hù)器的方式，具體來說，一級保護(hù)的安裝位置為高壓變壓器的后端到二次低壓設(shè)備總配電盤間的電纜內(nèi)芯線兩端；二級保護(hù)的安裝位置為二次低壓設(shè)備總配電盤至配電間電纜內(nèi)芯線的兩端；三級保護(hù)的安裝位置為關(guān)鍵信號設(shè)備的前端。通過這種方式，可對鐵路信號設(shè)備形成有效的防護(hù)作用，要注意的是，需要采用較高性能的避雷器或者保護(hù)器，才能起到理想的效果。

2.1.3確保電位均衡連接在雷電侵入鐵路信號設(shè)備的時(shí)候，會在建筑周圍的地面出現(xiàn)強(qiáng)烈的電流，使電位呈現(xiàn)放射性。假設(shè)鐵路信號設(shè)備建設(shè)在該范圍內(nèi)，會由于電位差的緣故而導(dǎo)致電壓入侵的問題，從而破壞信號設(shè)備。對此，應(yīng)當(dāng)在電源線、金屬管道、接地線以及信號線等部分裝配過電壓保護(hù)設(shè)備，以達(dá)到消除電位差的效果，實(shí)現(xiàn)電位均衡連接。同時(shí)，還要根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)對防護(hù)層的接口處進(jìn)行處理。一般來說，可以把鐵路信號設(shè)備的金屬管線、窗柵以及地線與地柵連接起來，使鐵路信號設(shè)備內(nèi)部的金屬骨架與部件構(gòu)成屏蔽接地柵，以此來防止由于雷電災(zāi)害造成的電位差對鐵路信號設(shè)備形成的危害。

2.1.4采取光纖傳輸?shù)姆绞焦饫w對于電磁感應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，在鐵路信號設(shè)備中，也可以采取光纖傳輸?shù)姆绞剑热缭谠O(shè)備的接口處，可以采用數(shù)據(jù)通信接口，通過光纖傳輸來確保協(xié)議通信及時(shí)順利地完成，防止雷電的干擾。

2.2室外防雷措施

2.2.1設(shè)置避雷針為了避免雷電對鐵路信號設(shè)備形成直接性的沖擊，應(yīng)當(dāng)在鐵路信號設(shè)備較多的地方設(shè)置避雷針。工作人員需要對該區(qū)域的鐵路信號設(shè)備分布情況進(jìn)行分析，科學(xué)準(zhǔn)確地設(shè)定避雷針的位置，使其地線與鐵路信號設(shè)備的電線電纜距離在20m以上，以發(fā)揮避雷針應(yīng)有的作用，對區(qū)域內(nèi)的鐵路信號設(shè)備形成保護(hù)作用，防止避雷針在直接沖擊下產(chǎn)生電磁感應(yīng)而影響鐵路信號設(shè)備。

2.2.2鋪設(shè)接地網(wǎng)在鐵路信號樓的周圍，可以通過鋪設(shè)接地網(wǎng)的方式將電流引到地上，從而防止過電壓影響到信號設(shè)備的正常運(yùn)行。通常情況下，接地網(wǎng)采用銅包鋼的材料，通過垂直的方式進(jìn)行接地，間隔大約在2.5米，接地網(wǎng)的電阻應(yīng)當(dāng)與貫通接地線相互連接，并且電阻值應(yīng)當(dāng)不超過10Ω。

2.2.3建設(shè)防雷塔如果區(qū)域內(nèi)鐵路信號設(shè)備較為密集，可以通過建設(shè)防雷塔的方式來避免雷電災(zāi)害。在鋪設(shè)線纜的過程中，要盡可能防止交叉現(xiàn)象的出現(xiàn)，要嚴(yán)格按照規(guī)定的距離標(biāo)準(zhǔn)，將線纜與防雷塔之間的距離控制在3m內(nèi)。

2.2.4屏蔽接地柵在鐵路信號設(shè)備附近，可設(shè)置屏蔽接地柵，將其與接地網(wǎng)連接起來。屏蔽接地柵通常采用具有較好導(dǎo)電性的鍍鋅銅條，也叫作法拉第籠。鐵路信號源是由遙控、小功率電氣設(shè)備以及電子邏輯系統(tǒng)構(gòu)成的，因此有必要設(shè)置對應(yīng)的屏蔽網(wǎng)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在安裝屏蔽網(wǎng)時(shí)應(yīng)當(dāng)使用避雷帶，規(guī)格不大于3m×3m，以確保能夠達(dá)到等電位連接的效果。

3結(jié)語

綜上所述，雷電對于鐵路信號設(shè)備有著較強(qiáng)的影響作用，一旦發(fā)生問題，就會直接影響到鐵路系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，有必要采取一定的防雷措施，通過室內(nèi)外防雷方法的結(jié)合，避免直接雷擊、軌道電路、雷電浪涌以及感應(yīng)雷等帶來的損害，提高鐵路信號設(shè)備對于雷電的抵御能力，確保鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]彭忠偉.雷電對鐵路信號設(shè)備的危害及防雷整治[J].技術(shù)與市場,2020,27(02):138-139.

作者：張棖 單位：紹興市越城區(qū)氣象局