鐵路信號防雷設備技術論文

　　鐵路信號防雷設備技術論文【1】

　　引言：隨著社會經濟的快速發展，鐵路提速技術的不斷提高，鐵路信號系統趨向復雜化、電子化發展。

　　由于雷電事故時常發生，長給鐵路信號之間的設備造成故障，進一步影響鐵路信號系統的安全使用，造成很多的設備隱患。

　　因此，如何做好設備防雷技術是鐵路信號系統維護的重要課題，在當前經濟高速發展的時代，加強鐵路信號設備的防護，對提高鐵路信號系統的穩定性具有很重要的意義。

　　鐵路信號系統是由多種機電設備組成的復雜控制系統，對鐵路運行的安全、高效、快捷起著至關重要作用。

　　雷電是發生在大氣中的一種瞬時高電壓、大電流、強電磁輻射災害性天氣現象，雷電災害是“聯合國國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然災害之一，雷電感應是雷電放電的強大電磁場在鄰近鐵路信號系統導線或系統設備內產生的電磁感應脈沖，該電磁感應脈沖產生的過電壓和過電流幅值并不太高，但由于現代鐵路信號系統設備采用了大量微電子設備，微電子設備耐過電壓和過電流的能力很低，雷電感應引起的電磁感應脈沖可以造成雷害。

　　信號設備是鐵路運輸的耳目，對行車安全關系很大。

　　為了更好的確保鐵路信號系統的穩定性，保障鐵路安全、高效運行，因此加強對于鐵路信號系統防雷技術的研究是十分必要的。

　　一、鐵路信號防雷設備的重要性。

　　(一)雷電事故影響鐵路信號較大

　　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。

　　(二)鐵路信號系統設備多為微電子構成

　　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。

　　二、鐵路信號設備雷電防護分析。

　　(一)鐵路信號設備遭受雷電的原因

　　(1)鐵路信號設備的占地面積較大，并且很多信號設備分布在較高的山區上，還有的是在曠野中，構成易遭受雷電的特點。

　　(2)鐵路的鋼軌是雷電流的良好導體，與鋼軌連接的信號設備就較容易受到雷電的襲擊。

　　(3)自動閉塞和半自動閉塞的諸多信號線、控制線都是使用架空線，均架設在信號線路中，暴露在曠野中，在雷雨天氣，保護措施較弱，極易受到雷電的威脅，線路中的大電流會串入信號機房，從而引起對內部設備的損害。

　　(4)信號機房存在較多的接地系統，其沖擊接地電阻不均勻，在雷電襲擊時，雷電流引起地電位差，也容易造成“地電位反擊”，形成“不等電位”，威脅到機房人員和設備的安全。

　　從上述原因不難看出，為了提高鐵路信號設備的防雷標準，一定要有良好的避雷設施、接地網等，采取完善的直擊雷、感應雷防護措施。

　　同時在信號機房、計算機網絡系統、信號傳輸系統、機房接地系統等采取有效的防護措施，在攔截、分流、均衡、接地、布線、布局等方面做好完善的綜合防護。

　　(二)針對以上原因，應采取相應的防雷措施

　　(1)在各地的鐵路信號設備加強防雷措施，在各地的機房上盡量安裝防雷設備，尤其是暴露在曠野中的機房、鐵路建筑物一定要做好防雷設施。

　　有關企業單位要嚴格按照防雷法規，通過正規的機構檢測、完善本單位的防雷設施，避免貪圖便宜，或者為了省事，請不正規的機構檢測和完善防雷設施。

　　(2)通過有效途徑加強防雷宣傳，組織人員參加防雷有關知識培訓，提高工作人員的專業知識和能力。

　　在雷雨天氣，工作人員不要在開闊地工作，不能再金屬旁避雨，避免遭受雷電的襲擊;雷雨天氣盡量少使用電器設備。

　　(3)信號機房或機械師建筑物要采取電磁屏蔽，安裝避雷網;室外信號設備直擊雷防護和屏蔽，機房信號設備安裝好接地線。

　　三、綜合防雷整治施工中應注意的問題。

　　(一)注意隱蔽工程的施工質量

　　施工和監管單位一定要保證隱蔽工程的施工質量，如果地網的某個地方一旦斷開，就會形成“不等電位”，因此，地網的連接處一定要處理好，可采取焊接，并進行防腐處理。

　　(二)各級防雷器的參數要匹配

　　防雷器的通流量在分區分級的配置中要實現匹配，若出現不匹配現象，就容易出現在雷電流侵入時，后一級斷路器先于前一級斷路器脫扣掉下，造成系統停電的嚴重問題。

　　所以，要按以下原則進行配置：室外0區大于機械實1區，機械實1區大與機房2區，以電源防雷為例，信號樓引入之前為40KA以上，電源屏室前為20KA以上，微機房電源柜前為10KA以上。

　　為了參數的一致，防雷箱內防護斷路器與電源的斷路器最好選用同一個廠家的產品。

　　(三)組合架的連接

　　機械室同一排組合架之間的等電位連接一般采用大于10mm 的多股銅導線串聯栓接，這種連接方式存在一定的缺點：如果某一個組合架的連接點接觸不良就會導致所有組合架失去等電位連接。

　　如果采用與同一排組合架等長的30mm×3mm紫銅排與每個組合架并聯連接，就能解決此問題。

　　參考文獻

　　[1]高國志.雷擊區信號設備防雷整治的探索[J].經濟研究導刊，2010(13).

　　[2]劉勇杰，黃東升.關于青藏線接觸網建成后防雷措施探討[J].電氣化鐵道，2008(01).

　　[3]楊帆.鐵路信號微機聯鎖系統整體防雷技術分析[J].西安石油學院學報(自然科學版)，2003(03).

　　[4]隋延民.青藏鐵路格拉段電氣化后接觸網防雷措施探討[J].西鐵科技，2007(01).

　　鐵路信號設備的雷電防護【2】

　　【摘要】 隨著鐵路信號設備向數字化、網絡化、智能化和綜合化方向發展，大規模集成電路和低耐壓器件在信號設備中大量使用，雷電所帶來的危害越來越大，對雷電的防護已成為保證鐵路安全運輸的重要問題。

　　綜合雷電防護方法是在全面考慮雷電損壞信號設備的各種可能途徑的基礎上，綜合采用外部防護、屏蔽、等電位連接、接地、合理布線、使用浪涌保護器等多種方法解決這個問題的有效措施。

　　【關鍵詞】 雷電綜合防護 鐵路信號設備 防雷

　　列車是在兩條鋼軌上飛速行駛的，并鋪設在復雜的地質自然環境中，而信號設備則與鋼軌相連，鋼軌是由鋼鐵鑄造的，是電和磁的良導體，所以在雷雨天氣時，帶電的低云層就可在鋼軌中產生感應電動勢或直接對鋼軌放電，影響甚至擊毀信號設備。

　　通常云團的帶電量是很大的，能對地形成幾十萬伏的超高電壓。

　　當這種云團在氣流的推動下，掠過接近地面時，就可在附近的金屬體中產生感應電動勢，形成感應電流。

　　倘若云團接觸到高于地面的物體時，就可能對地放電，形成直擊雷，放電電流能達到幾十萬安培，這種能量是超級巨大的，毀壞性也是很嚴重的。

　　但在自然界中，大部分的帶電云團離地面是很高的，不能對地直接放電，而且僅在帶電云團間放電，這也就形成對信號設備產生次級雷害――感應雷災害。

　　由于鋼軌是金屬導體，長而易于導電;信號設備的傳輸導線也都是金屬線，所以感應雷產生的電動勢極易在鄰近的鋼軌和信號設備中產生并傳導電磁感應脈沖電流。

　　由于現代鐵路信號系統設備采用了大量微電子設備，微電子設備耐過電壓和過電流的能力很低，雷電感應引起的電磁感應脈沖很容易造成雷害。

　　雷電造成的危害主要有兩種：

　　(1)直擊雷

　　帶電的云層對大地上的某一點直接放電，稱為直擊雷。

　　它的破壞力是很大的，若不能將其迅速瀉放入大地，將導致放電通道內的物體、建筑物、設施、人畜遭受嚴重的破壞，以及火災和電子電氣系統摧毀。

　　在克服直擊雷的危害中，信號機械室的建筑物采用法拉第籠進行電磁屏蔽。

　　(法拉第籠由屋頂避雷網、避雷帶、引下線和接地系統構成。)

　　信號設備設安全地線、屏蔽地線和防雷地線，這些地線均由共用接地系統的地網引出;室內信號設備的接地裝置構成網狀;接地導線上不設開關、熔斷器或斷路器。

　　室外信號設備的金屬箱、盒殼體必須接地，屏蔽電纜的金屬屏蔽層也接地。

　　這樣就可以有效、及時地把雷電迅速的釋放到大地中，保護信號設備少受損害。

　　(2)感應雷

　　感應雷則是在云層與云層之間發生放電釋放電荷，不直接對地放電，在電源和數據傳輸線路及金屬管道金屬支架上產生感應過電壓。

　　過電壓以電氣浪涌的方式危及電子設備，包括破壞印刷電路印制線、元件和絕緣過早老化壽命縮短、破壞數據庫或使軟件誤操作，使一些控制元件失控。

　　根據雷電感應電動勢在信號設備形成的機理，我們采用了很多方式方法，例如：信號電源輸入端設有電源防雷箱;控制臺、繼電器架、分線盤、機房設置接地匯集線。

　　接地匯集線采用大于30 mm×3mm紫銅排，并相互連接成條形、環形或網格形，環形設置時不構成閉合回路。

　　鐵路車站設置的信號機外電線路包括進站信號機、預告信號機、出站信號機、通過信號機、進路信號機外電線路，每線應加裝防雷保安器，作為縱向防護。

　　軌道電路的室內防雷，在軌道電路室內送、受電端的分線盤對應端子上分別安裝防雷保安設備進行橫、縱向防護。

　　軌道電路的室外防雷，在軌道電路室外送、受電端變壓器軌道側也分別在安裝了防雷保安設備，對軌道電路進行橫、縱向防護。

　　在電碼化電路區段，在發送通道分線盤對應端子上，每個發送通道也分別安裝防雷保安設備，對電碼化設備進行橫、縱向防護。

　　通過對設備的橫向、縱向防雷措施，對雷電感應電流及時進行疏導，使之盡快中和、釋放或引入大地，并充分利用法拉第籠進行隔離，從而有效地防止了雷電感應脈沖電壓的危害。

　　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的要求，為更有效地防止雷電干擾，不僅對信號機械室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。

　　參 考 文 獻

　　[1] 李景春. 淺談鐵路信號防雷施工[J]. 鐵道通信信號. 2007(10)

　　[2] 陳愛全. 鐵路信號設備的雷電防護[J]. 河北能源職業技術學院學報. 2009(02)

　　[3] 解志軍. 淺談信號產品雷電防護[J]. 鐵路通信信號工程技術. 2006(06)

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