鐵路信號設備防雷害淺析

桂志艷

摘要：在我國鐵路高速發展的今天，做好鐵路信號設備的防雷工作至關重要，防雷工作的好壞將直接關系整個運輸部的安全運輸生產及設備和人身安全，因此，在整個防雷體系中，應從外部到內部統籌綜合考慮，保障鐵路運輸安全穩定的進行。

關鍵詞：鐵路信號設備；防雷技術；防雷措施

中圖分類號：X731文獻標識碼： A

一、雷電對鐵路信號設備的危害的原因

1、室外信號設備在遇到雷電時，尤其是嚴重的雷擊過后，產生的巨大電流會沿著鋼軌或電纜線路傳遞，很容易使室內設備嚴重受損。

2、信號設備很多屬于地面突出物，而雷電脈沖將在信號設備上產生過電壓和過電流，進而損害信號設備。

3、室外信號設備等存在很多接地系統，如果接地的電阻出現不均衡的分布時，在遭遇雷擊過后就會出現很大的電位差，這就極易造成信號設備的損害甚至是人員傷亡。

二、雷電對鐵路信號設備造成的危害

1、直擊雷

直擊雷是雷擊危害最主要的一種形式，由于直擊雷是帶電的云層對大地上的某一點發生猛烈的放電現象，所以它的破壞力十分巨大，若不能迅速將其瀉放入大地，將導致放電通道內交通信號燈控制系統摧毀，影響鐵路交通安全。

2、感應過電壓

雷擊在設備設施或線路的附近發生，或閃電不直接對地放電，只在云層與云層之間發生放電現象。閃電釋放電荷，并在電源和數據傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應生成過電壓。 雷擊放電于具有避雷設施的建筑物時，雷電波沿著建筑物頂部接閃器，避雷帶、避雷線、避雷網或避雷針、引下線泄放到大地的過程中，會在引下線周圍形成強大的瞬變磁場，輕則造成電子設備受到干擾，數據丟失，產生誤動作或暫時癱瘓，嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個系統陷于癱瘓。

3、雷電波侵入

雷電不直接放電在交通燈和設備本身，而是對布放在外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散，侵入并危及室內電子設備和自動化控制等各個系統。因此，往往在聽到雷聲之前，我們的電子設備、控制系統等可能已經損壞。

三、鐵路信號設備防雷的重要性

1、目前，鐵路上的安防監控設備都是電子產品，這些安防監控設備主要具有高密度、高速度、低電壓和低能耗的優點，但其對雷電的過電壓、電力系統操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感，因此，安防監控設備非常容易受到雷電的損害，結果會給整個監控系統帶來損害，導致系統失靈，造成難以估摸的經濟損失和安全方面的危險。因此，提高鐵路信號防雷設備的標準性，是減少災害發生的根本。鐵道部在原有鐵路防雷標準基礎上，發布了《鐵路信號設備電磁兼容及雷電電磁脈沖防護實施意見》。其實施意見吸取了我國鐵路信號多年的防雷經驗，并借鑒國外成熟的防雷措施，包括地網設置、屏蔽設置等諸多綜合防護措施，大大提高了鐵路信號設備的防雷標準，進一步增強了設備防雷的可操作性。同時實施意見還防雷設計、管理、驗收、質量責任、雷害處理、設備的采購等細節內容，基本形成了信號設備雷電防護的綜合框架。目前，鐵道部已經發布了《信號設計規范》，正在抓緊制定《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術規范》，努力提高信號設備防雷的設計和建設水平，進一步減少雷害發生。

2、近年來我國雷電事故越來越多。隨著社會經濟的發展，信號系統已普遍被應用，但由于其防雷設備的不完善，造成的雷電事故逐漸增多。每年的6-8月份是雷電的高峰期，雷電事故明顯增多，由雷電造成的設備故障影響鐵路運輸安全現象較多，直接影響鐵路正常運輸，造成一定的經濟損失。僅6月份，全路因雷擊造成信號設備故障147件，故障延時117個小時。由以往事故案例總結，發生雷電事故的原因主要是因為缺少標準的避雷措施和設備，工作人員缺乏專業的避雷知識。因此，鐵路部門應建立工作責任，提高防雷措施，整治鐵路信號防雷設備，積極處理問題，盡可能保證鐵路運輸的安全性。

三、鐵路信號設備防雷措施

1、合理配置避雷針，嚴防直接雷的危害

避雷針保證雷電不會直接擊中變電所內的設備，高壓線路的避雷器，保證雷電不會通過高壓電力線侵害到變電所內部，在變電所內設備的安裝位置和電纜的鋪設要在防雷系統的保護范圍內，保證系統不會遭受雷電直接侵害，系統的弱電電纜前端要采用相應的電涌保護器進行保護，防止感應過電壓或者二次反擊高壓對設備的侵害。另外還要注意智能化系統的電纜和設備要與避雷針保持足夠距離，防止出現干擾。

2、注意信號數字設備防雷接地的規范性

在現代鐵路信號設備中，機柜內的設備比較多，使得數字地線、模擬地線、信號地線以及功率地線的不斷增多。在這樣一種情況下，必然也需要采取良好的措施對其進行控制和處理。

3、可以采取接地體或者接地線技術

接地體可分為自然接地體和人工接地體，設計中通常采用人工接地體，以便達到所規定的接地電阻，并避免外界其他因素的影響。接地線即接地體的外引線，連接被保護或屏蔽設施的連線，可設主接地線、等電位連接板和分接地線。防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可采用圓鋼或扁鋼，兩端按規定的搭接長度焊接達到電連接。防靜電保護和防干擾屏蔽裝置的主接地線一般采用多股銅芯電纜，分接地線采用多股銅芯軟線。

4、 室內設備防雷措施

（1）在我國對于高壓的部分有專用的關于怎樣使高壓避雷的措施。因此我們在此主要就研究380V的低壓線路應該進行怎樣的過電壓保護。根據國家的規定要對這樣的電壓進行三級的保護，在安裝這些保護是一定要注意運用合適優良的保護器。

（2）在信號的線路接入口設置電流保護裝置。這樣就可以避免因為電流的進入而給予電子設備帶來的危害。

（3）在數據通信和測控技術的接口電路中，采用一些光纖電纜作為數據的傳輸線。因為在這些電路中都是比較敏感的，特別的容易出現問題。

（4）對于弱電設備的電源設置保護裝置。對于這些弱電設備來說，雷電主要就是通過電源的線路對他們造成侵害的，因此對于他們的保護就是一定要在核心的一個室內電子機柜的電源入口安裝一種電壓保護的裝置。

（5）當遇到強大的電擊的時候，注意使用等電位連接的方法對于信號設備進行保護。因為當雷擊的時候，強大的電流就會經過一些接地的物體進入大地，并將這些電流以放射的形式分布在這些接地的物體的周圍，一旦有電子設備進行接入，就會對于電子設備產生極大的傷害。為了要消滅這種等電位差就一定要事情等電位連接的原理為建筑物建立一種法拉第籠，對于這種等電位差進行一種屏蔽，只有這樣才能夠對于雷電引起的等電位差起到一個破壞的作用，保護信號設備。

5、室外信號設備直擊雷防護和屏蔽

（1）與信號系統設備的連接采用屏蔽電纜， 電纜屏蔽必須良好接地， 或者非屏蔽電纜穿金屬管敷設， 金屬管與土壤直接接觸。

（2）在室外信號系統設備集中的區域安裝避雷針， 防止雷電直擊設備本身、電纜和軌道。避雷針的安裝位置必須考慮能夠避免站場內的信號系統設備遭受雷擊， 還要防止避雷針引雷后的雷電感應。尤其避雷針的地線一定要與站場內的鋼軌、電纜徑路有一定的安全距離(一般大于20m)， 以避免雷電反擊。

（3）將室外信號系統設備置于與大地連接的金屬箱、盒(最好是鐵質)內， 金屬箱、盒必須良好接地， 使得信號系統處于雷電電磁脈沖屏蔽中。

近幾年來，隨著信號設備技術的發展，逐步實現由繼電聯鎖向微機聯鎖的自動化控制轉換，對雷電干擾提出了更高所在建筑物進行了天網、地網的防護，又特別對微機聯鎖設備的專的要求，為更有效地防止雷電干擾，不僅對信號機械室用機房進行了又一次法拉第籠式屏蔽，更有效地解決了雷電感應電動勢對微電子設備的干擾。

但鐵路信號的雷電防護是一個復雜、永久的課題，如何做到有效的防護，還需進一步的研究、探討和實踐。

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