铁路信号设备防雷害浅析

桂志艳

摘要：在我国铁路高速发展的今天，做好铁路信号设备的防雷工作至关重要，防雷工作的好坏将直接关系整个运输部的安全运输生产及设备和人身安全，因此，在整个防雷体系中，应从外部到内部统筹综合考虑，保障铁路运输安全稳定的进行。

关键词：铁路信号设备；防雷技术；防雷措施

中图分类号：X731文献标识码： A

一、雷电对铁路信号设备的危害的原因

1、室外信号设备在遇到雷电时，尤其是严重的雷击过后，产生的巨大电流会沿着钢轨或电缆线路传递，很容易使室内设备严重受损。

2、信号设备很多属于地面突出物，而雷电脉冲将在信号设备上产生过电压和过电流，进而损害信号设备。

3、室外信号设备等存在很多接地系统，如果接地的电阻出现不均衡的分布时，在遭遇雷击过后就会出现很大的电位差，这就极易造成信号设备的损害甚至是人员伤亡。

二、雷电对铁路信号设备造成的危害

1、直击雷

直击雷是雷击危害最主要的一种形式，由于直击雷是带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，所以它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内交通信号灯控制系统摧毁，影响铁路交通安全。

2、感应过电压

雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。 雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器，避雷带、避雷线、避雷网或避雷针、引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪，严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。

3、雷电波侵入

雷电不直接放电在交通灯和设备本身，而是对布放在外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。

三、铁路信号设备防雷的重要性

1、目前，铁路上的安防监控设备都是电子产品，这些安防监控设备主要具有高密度、高速度、低电压和低能耗的优点，但其对雷电的过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，因此，安防监控设备非常容易受到雷电的损害，结果会给整个监控系统带来损害，导致系统失灵，造成难以估摸的经济损失和安全方面的危险。因此，提高铁路信号防雷设备的标准性，是减少灾害发生的根本。铁道部在原有铁路防雷标准基础上，发布了《铁路信号设备电磁兼容及雷电电磁脉冲防护实施意见》。其实施意见吸取了我国铁路信号多年的防雷经验，并借鉴国外成熟的防雷措施，包括地网设置、屏蔽设置等诸多综合防护措施，大大提高了铁路信号设备的防雷标准，进一步增强了设备防雷的可操作性。同时实施意见还防雷设计、管理、验收、质量责任、雷害处理、设备的采购等细节内容，基本形成了信号设备雷电防护的综合框架。目前，铁道部已经发布了《信号设计规范》，正在抓紧制定《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术规范》，努力提高信号设备防雷的设计和建设水平，进一步减少雷害发生。

2、近年来我国雷电事故越来越多。随着社会经济的发展，信号系统已普遍被应用，但由于其防雷设备的不完善，造成的雷电事故逐渐增多。每年的6-8月份是雷电的高峰期，雷电事故明显增多，由雷电造成的设备故障影响铁路运输安全现象较多，直接影响铁路正常运输，造成一定的经济损失。仅6月份，全路因雷击造成信号设备故障147件，故障延时117个小时。由以往事故案例总结，发生雷电事故的原因主要是因为缺少标准的避雷措施和设备，工作人员缺乏专业的避雷知识。因此，铁路部门应建立工作责任，提高防雷措施，整治铁路信号防雷设备，积极处理问题，尽可能保证铁路运输的安全性。

三、铁路信号设备防雷措施

1、合理配置避雷针，严防直接雷的危害

避雷针保证雷电不会直接击中变电所内的设备，高压线路的避雷器，保证雷电不会通过高压电力线侵害到变电所内部，在变电所内设备的安装位置和电缆的铺设要在防雷系统的保护范围内，保证系统不会遭受雷电直接侵害，系统的弱电电缆前端要采用相应的电涌保护器进行保护，防止感应过电压或者二次反击高压对设备的侵害。另外还要注意智能化系统的电缆和设备要与避雷针保持足够距离，防止出现干扰。

2、注意信号数字设备防雷接地的规范性

在现代铁路信号设备中，机柜内的设备比较多，使得数字地线、模拟地线、信号地线以及功率地线的不断增多。在这样一种情况下，必然也需要采取良好的措施对其进行控制和处理。

3、可以采取接地体或者接地线技术

接地体可分为自然接地体和人工接地体，设计中通常采用人工接地体，以便达到所规定的接地电阻，并避免外界其他因素的影响。接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。防静电保护和防干扰屏蔽装置的主接地线一般采用多股铜芯电缆，分接地线采用多股铜芯软线。

4、 室内设备防雷措施

（1）在我国对于高压的部分有专用的关于怎样使高压避雷的措施。因此我们在此主要就研究380V的低压线路应该进行怎样的过电压保护。根据国家的规定要对这样的电压进行三级的保护，在安装这些保护是一定要注意运用合适优良的保护器。

（2）在信号的线路接入口设置电流保护装置。这样就可以避免因为电流的进入而给予电子设备带来的危害。

（3）在数据通信和测控技术的接口电路中，采用一些光纤电缆作为数据的传输线。因为在这些电路中都是比较敏感的，特别的容易出现问题。

（4）对于弱电设备的电源设置保护装置。对于这些弱电设备来说，雷电主要就是通过电源的线路对他们造成侵害的，因此对于他们的保护就是一定要在核心的一个室内电子机柜的电源入口安装一种电压保护的装置。

（5）当遇到强大的电击的时候，注意使用等电位连接的方法对于信号设备进行保护。因为当雷击的时候，强大的电流就会经过一些接地的物体进入大地，并将这些电流以放射的形式分布在这些接地的物体的周围，一旦有电子设备进行接入，就会对于电子设备产生极大的伤害。为了要消灭这种等电位差就一定要事情等电位连接的原理为建筑物建立一种法拉第笼，对于这种等电位差进行一种屏蔽，只有这样才能够对于雷电引起的等电位差起到一个破坏的作用，保护信号设备。

5、室外信号设备直击雷防护和屏蔽

（1）与信号系统设备的连接采用屏蔽电缆， 电缆屏蔽必须良好接地， 或者非屏蔽电缆穿金属管敷设， 金属管与土壤直接接触。

（2）在室外信号系统设备集中的区域安装避雷针， 防止雷电直击设备本身、电缆和轨道。避雷针的安装位置必须考虑能够避免站场内的信号系统设备遭受雷击， 还要防止避雷针引雷后的雷电感应。尤其避雷针的地线一定要与站场内的钢轨、电缆径路有一定的安全距离(一般大于20m)， 以避免雷电反击。

（3）将室外信号系统设备置于与大地连接的金属箱、盒(最好是铁质)内， 金属箱、盒必须良好接地， 使得信号系统处于雷电电磁脉冲屏蔽中。

近几年来，随着信号设备技术的发展，逐步实现由继电联锁向微机联锁的自动化控制转换，对雷电干扰提出了更高所在建筑物进行了天网、地网的防护，又特别对微机联锁设备的专的要求，为更有效地防止雷电干扰，不仅对信号机械室用机房进行了又一次法拉第笼式屏蔽，更有效地解决了雷电感应电动势对微电子设备的干扰。

但铁路信号的雷电防护是一个复杂、永久的课题，如何做到有效的防护，还需进一步的研究、探讨和实践。

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