分析铁路信号设备的防雷

2016-08-10习洁

大科技 2016年8期

关键词：铁路信号避雷针雷电

习洁

（中铁一局集团电务工程有限公司陕西西安 710054）

分析铁路信号设备的防雷

习洁

（中铁一局集团电务工程有限公司陕西西安 710054）

近年来，随着现代社会科学技术的迅速发展，我国铁路设备信息化程度逐渐提高，此情况下，人们获得信息的期限也在不断缩短，在铁路设备中，也已经具备并采用了先进的铁路信号传输设备，但如果遇到雷雨多发季节，通常都会受到雷电袭击，进而对铁路信号设备正常运行造成一定的影响。基于此，本文首先分析了雷电类型与雷电侵入铁路信号设备的主要途径，其次对雷电防护装置进行了一定的阐述，最后详细探讨了铁路信号设备防雷措施，以确保铁路信号设备的安全运行。

铁路信号；设备；防雷措施

1 引言

根据相关调查结果显示，多雨季节通常都会出现雷声，而雷声在很大程度上影响着铁路运输设备的正常运行，并且还会引发诸多安全问题。基于此，为了确保铁路信号设备的安全运行，必须构建有关防雷规章制度，同时还要积极落实有效的防雷措施，安装相关防雷设施，综合治理雷电对铁路信号设备安全运行的危害。

2 雷电类型分析及雷电侵入铁路信号设备的主要途径

2.1 雷电类型

2.1.1 直击雷

通常情况下，如果雷电直接击中了电力线路或是电子设备，则雷电就会以强电压的形式直接作用在设备表面，之后，大电流就会瞬间进入设备，此种现象就是人们所说的直击雷。直接雷的电压较高，电流也相对较强，且因为是直接击中对象的，还具有较大的破坏力，但此种现象发生的概率不高。

2.1.2 感应雷

在附带正电的积雨云遇到携带负电的积雨云的过程中，底层的雷云会与发生大地感应，从而形成一种静电场。当此类静电场遇到其他电子设备周围存在的大型物体时，会与雷云形成一种感应电场，在雷击时，会通过其他物体，例如信号传输电路或是其他类型的导线物体，通过传输作用，直接进入信号设备，最终形成过电压或是过电流的雷电，此种现象也就是人们所说的感应雷。

由此可知，雷云对地面或是其他传导物体放电的电流及电压直接决定了感应雷自身所附带的电压幅值与电力幅值。除此之外，感应雷还直接关联着雷击点对地放电位置，例如感应雷出现地点处的土壤电阻率、传导距离等，均与其存在直接的关联。基于此，感应雷的影响因素有许多，此情况下，要想对感应雷的影响进行准确的评估与计算，难度十分大。

2.1.3 传导雷

传导雷是指在更大的范围内，几公里或是几十公里内，雷电击中电力或是信息通讯线路，之后沿着传输线路直接侵入设备。其中，地电位反击是传导雷的一种表达方式，当雷电直接击中周围建筑物或是其他物体、地面时，地电压会瞬间升高，并且还会在附近地域形成一种巨大的跨步电压。通常情况下，通过接地系统或是建筑物之间的线路，雷电可能会直接侵入建筑物，并且会与建筑物内部设备形成地电位反击。

2.2 雷电侵入信号设备的主要途径

通常情况下，当雷电击中设备之后，往往会直接进入其交流电源内部，进而产生雷电冲击波，之后将高压电线电流直接传输至高压变电器处，这样一来，设备最终就会受到雷电电击，尤其是一些之前没有安装避雷器的设备，其受到电击的严重程度会更高，有时候甚至还会破坏设备，特别是一些低电压设备，极容易遭受侵害。

同时，对于轻轨电路，其通常是将钢轨作为传输线路使用的，但由于其高程超过地面，极容易遭受雷电的危害。对于此种类型的轻轨电路，应当采取必要的、合理的措施预防、处理雷击危害。

此外，如果雷电进入设备内部电缆线部位，则会直接入侵计算机设备，例如室内与室外电缆线部位，只要出现了雷电情况，上述部位极容易被雷电击中，从而威胁到设备的安全运行。

3 雷电防护装置分析

3.1 避雷针

避雷针通常采用镀锌圆钢或是镀锌焊接钢管制作而成，其一般在构架、支柱或是建筑物上进行安装，且其下端部位需要通过引下线与接地装置焊接。但因为避雷针要比被保护物体要高，并且还要直接连接大地，所以当雷云先导接近时，其与雷云间的电场强度是最大的，此时可将雷云放电的通路吸引到避雷针处，并通过引下线与接地装置，将雷电流安全地泄放到大地中去，以此来使得被保护物体不受到直接雷击。此外，对于避雷针的保护范围，通常以其能够防护直击雷的空间来表示。而对于避雷针保护范围的计算，通常需要按照《建筑物防雷设计规范》中规定的方式进行。

3.2 避雷线

通常情况下，在架空线路上方部位架设避雷线，可以对架空线路或者是其他物体不受到直接雷击危害。但因为避雷线不仅架空还会接触地面，所以又被称为架空地线。此外，避雷线原理、功能基本与避雷针相同，其保护范围也需要按照《建筑物防雷设计规范》规定的方式进行计算。

3.3 避雷带和避雷网

对于避雷带与避雷网，其主要用于保护较高建筑物不受到雷击危害。其中，避雷带的安装通常是围绕着屋顶周围的（图1），并且还需要超过屋面高度100～150mm，支持卡间距离达1～1.5m。

图1 避雷带设置示意图

此外，避雷网的布设是沿着除了屋顶周围的区域进行，如果有需要，在屋顶上方，还需要采用圆钢或扁钢纵横连接成网。对于避雷网网格尺寸，具体如图2所示。但相同的是，避雷带与避雷网都必须要通过引下线与接地装置进行连接，此种连接方式的可靠性较高。

4 铁路信号设备的防雷措施

4.1 外部防雷措施

4.1.1 埋设网状接地

图2 避雷网网格尺寸

当在信号建筑物附近进行网状接地的埋设作业时，必须要确保接地电阻小于1Ω，对于此时涉及的外部防护措施，主要包括：①向大地输入大部分电流。②为了有效规避过电压危害设备情况的发生，当雷电输入大地时，需要对雷电流的分流进行高度的关注。③通常情况下，电位差会对设备造成较大的危害，此情况下，为了避免此类危害的出现，应当平衡建筑物各点点位。④当建筑物遭受雷击时，地点的点位会严重危害到设备运行，此时需要确保建筑物接地处于良好状态。

4.1.2 安装屏蔽接地栅

所谓屏蔽接地栅，其又被人们称为法拉第笼，其主要是在信号顶面与附近进行建设的，并且还要利用具有良好导电性能的镀锌铜条作为主要材料，然后与接地网进行必要的连接。在信号建筑物内部，通常具备诸多小功率信号电路的电气设备、遥控与低压电子逻辑设备，此情况下，必须要安装特定的屏蔽网。同时，依据有关标准规定，网格规格必须要不超过3m×3m，且其所有均压环都需要采用避雷带等电位进行连接作业。

通过采取以上雷击防护措施，可将主要雷电流引入大地，并且还能够实现雷电流分流的目的，从而有效规避局部电压对设备的危害。除此之外，其还能够确保建筑物不同点电位的均衡，从而有效规避电位差对设备造成的损害。

4.2 内部防雷措施

4.2.1 实行等电位连接

为了有效连接等电位，需要将室内设备中的各种金属管线、窗栅、底线均连接地栅相，这是一种不规则的法拉第笼做法，具有良好的屏蔽效果。当出现雷击现象时，引下线与接地体会将雷电流引入大地，之后还会在接地体附近形成一种放射性的点位分布，此时，如果有其他电子设备靠近，就会出现上万伏的入侵电压发电现象。实施等电位连接措施的主要目的在于消除此种具有较大危害的电位差，但需要采用过压保护器对接地线、信号线等设备进行单位连接操作。

4.2.2 串接过电流保护器件

为了通过信号设备浪涌电压产生的过电流，有效规避过电流进入微电子设备的危害，在信号入口处，必须要进行过电流保护器件串接操作。电磁干扰、无线电高压、雷电干扰与静电干扰的是信号设备电压的主要来源。铁路信号设备因其自身具备的特征，几乎都是在户外缆线处进行铺设的，所以通常会受到巨大的雷电干扰，基于此，必须要落实安全的、可靠的防护措施。