铁路通信综合防雷整治施工技术探究

徐 杰

（中铁十九局集团电务工程有限公司，北京 102600）

0 引 言

铁路通信设备在铁路交通运输系统中发挥着关键性作用。铁路通信信号设备是铁路交通运输网络的基础，是铁路完成全面集中统一指导管理的主要应用介质，是保障行车安全、提升交通运输工作效率和改善管理能力的核心设施。由于部分通信信号设备安装设置在户外，增加了雷击几率，因此全方面落实通信信号设备的防雷工作意义重大。

1 雷电概述

雷电对电气设备的作用影响如下文所述。

（1）直击雷损害。直击雷的电压最大有效峰值一般能够达到几万伏更有甚者几百万伏，电流最大有效峰值能够达到几十千安培甚至几百千安培，雷电会直接损害到电气设施，很大的雷电流在数微秒时间里流下地，使地运行电位快速抬高，导致雷击意外突发事故，损害人身和设备安全[1]。

（2）传递雷损害。远位置的雷电击中连接线路或者电磁感应形成的超高电压，由室外电源连接线路和信号连接线路传至建筑物内，损害电气设备。雷电击中道路地面物品特别是建筑物时，雷电流泄放过程里经进出建筑物的金属传输管道、电源和信号连接线路向外传递，进而对其他建筑物内部的连接线路及设备设施造成损害。

（3）感应雷损害。云层相互之间的频繁对外放电，就会形成超强的电磁波，在电源线和信号线上的信号脉冲电压，最大有效峰值能够达到50 kV。感应入侵的重要渠道，包含供应电源线、联系电话线、有线联网电视、房屋的建筑外墙结构或结构柱子[2]。

2 铁路通信综合防雷的实施

铁路通信防雷治理是一项整体性项目工程，在实行防雷项目工程时，要对内部6个组成部分有一定了解掌握，即直击雷的安全保护、等运行电位链接举措手段、屏蔽举措手段、标准的综合布线、安装设置电涌安全保护器以及改善科学的接地系统。除此之外，铁路通信综合防雷还包括3项专业技术方式。（1）外界防直击雷系统可以高效控制雷电，对通信设备形成的影响，其作为防雷的第一专业技术方式，可以高效阻挡雷电入侵，保障通信设备的持续性。（2）过电压安全保护设备的主要作用是控制雷电入侵时，形成的过电压，降低过电压对通信设备导致的损害，促使通信设备在高速铁路建设时有效发挥作用。（3）等运行电位链接的定位目标在于完成多个通信设备稳定运行，为了保障多个通信设备同时运行工作，需要采用合适的模式对通信设备展开链接全面处理，在这一个过程里应该完成通信设备的等运行电位链接，减少设备运行工作差异，保障防雷举措手段有效发挥最大作用[3]。

3 雷电基本防护控制点

3.1 控制雷击点

在展开方案综合设计时，需要把滚球法作为参考标准，选择最适合的避雷针，实现准确的安装设置过程，让避雷针的主要作用有效发挥在每一个控制点，尽可能规避信号天线。

3.2 引导雷电进入地网

为了预防雷电引流而造成侧向跳火的真实情况产生，严令拒绝和周围设备、信号传输控制电缆等产生电磁感应。

3.3 等电位连接

为了严令拒绝运行电位反击实际状况的产生，一般选择运用等运行电位链接的模式。根据产业参考标准以及规范，运用协同接地和等运行电位链接一同运用的模式，避免运行电位反击问题现象产生，对设备导致损害[4]。

3.4 防护电源浪涌冲击

在电源展开接线的地方，安装设置了质量合格的电源避雷设施，可以减少雷击浪涌所导致的冲击负荷。此外，对连接线路展开接地，安装设置满足设计基本需要的信号避雷器，以阻拦雷击浪涌和设备链接，保障设备的正常运行。

4 综合防雷基本方法

4.1 综合防雷系统的组成

雷电综合防护系统通常由建筑物外界防雷、内部防雷和共同使用接地系统几部分构成。外界防雷主要应用在防直击雷，内部防雷系统可以充分降低和预防雷电流在安全保护分布空间内所形成的电磁作用效果。经过在雷电安全保护设备的前部安装设置恰当的避雷器，使设施、连接线路和大地产生了一个等运行电位体。降低和预防雷电流在安全保护分布空间内所形成的电磁作用效果。安全保护举措手段包含等运行电位链接系统、按照区级分设备安装设置了浪涌安全保护器、合理布线设计等项目工程。铁路综合防雷示意设计流程如图1所示。

图1 铁路综合防雷示意设计流程图

4.2 通信机房建筑内部防雷

通信设施机房内部防雷常用平衡系统运行电位，严格制约过电压振荡幅值，降低和预防雷电流在安全保护分布空间内所形成的电磁感应。主要的专业技术手段有设备接地汇条线、等运行电位连接线、光传输控制电缆外藏及合理布线设计以及增加安装浪涌保护器（Surge Protection Device，SPD），包含电源系统和各类通信设备的安全保护等项目。

4.3 通信机房外部防护

通信机房建筑外部防护举措手段，包含安装设置避雷铜、设立地网以及通信铁塔接地和安全保护等专业技术手段。依据“法拉第”均压理论，将通信设施机房建筑物综合系统设计成一个屏蔽式组成结构，构成一个综合接地网。保障建筑楼层结构内各个点运行电位分散平均，完善通信设备所处场地设施机房电磁环境基本条件。

4.4 直击雷防护

通信设备直击雷安全保护一般运用避雷针。

普通避雷针就是一条铁棒，将一端磨尖，使用引线把运行电位转化到针尖，由于针尖高度高于建筑物，因此会先于建筑物产生上行工作先导，碰到雷云自动形成的下行工作先导，将雷电引进地下，对建筑物形成安全保护作用，规避其受到雷击的损伤。

预对外放电型避雷针是对雷云自动形成的空间电场进一步使用，将周围空气展开电离作用，在分布空间电场的主要作用下，空气离子向雷云迅速接近，增长引雷的可行性，与此同时增加避雷针的全面保护作用范围，安全保护程度提高。这类避雷针具备先进的组成构造，属于纯结构型预对外放电避雷针。这类避雷针的中间不存在任何电子元部件设备，不会产生老化衰败问题，因此可行性能获取大大提高，而且不需要展开保护，减少资金投入。

预对外放电型避雷针与普通避雷针对比优势明显，可以形成“预对外放电时间”，即预先自动形成上行工作先导的时间，这是对预对外放电型避雷针展开功能评测的核心参考标准。铁路交通运输产业在停靠车站雷击安全保护中，所选择的都是科学的IF3预对外放电型避雷针对直击雷展开安全保护。一般对场站地区中受到直击雷损害几率较大的核心要点地区展开安全保护。

IF3预对外放电型避雷针的具体特征如下文所述。

（1）具有快速的抢先预对外放电时间，即可以满足符合优先将雷入地，增加避雷针的全面保护地区，这是全球作用范围里具备迅速抢先时间方面的预放电避雷针。

（2）和普通避雷针安装设置在同一高度，涵盖的全面保护地区有效面积更大，安全保护工作效率明显提高。

（3）在避雷针的内部具体组成构造中不富含电子元部件设备，安全参数更高，高效减少问题故障产生比例，不会产生老化衰败，无需展开保护。

（4）物质材料选择十分优质，应用防腐作用效果最优的316L不锈钢，规避其生锈问题现象。

（5）避雷针质量较轻，负载小，不需要支撑物。

5 结 论

在中国铁路快速发展的阶段，落实铁路通信设备的防雷任务工作，是保障铁路交通运输的重点。而通信综合防雷是系统项目工程，在整个防雷系统中，需要从外界到内部全方位思考，采用不同专业技术方式高效减少雷电对设备的侵害。