铁路站场通信信号综合防雷技术应用

铁路站场通信信号综合防雷技术应用【摘要】随着铁路通信信号设备自动化程度越来越高，设备的安全性在铁路系统中也是越来越重要，本文分析铁路站场防雷状况，探讨了综合防雷技术的应用。

【关键词】铁路站场；通信信号；综合防雷

随着科技的发展和应用，铁路站内设备越来越先进。雷击发生时，雷击放电诱发雷击电磁脉冲过电压和过电流，经站场电源系统、通信信号传输通道、接地系统及建筑物直击雷防护系统，通过传导、感应的方式损坏站内通信信号设备及网络通信设备，造成损失巨大，直接威胁铁路正常的安全运输生产。

一、对铁路站场雷电防护的分析

铁路站场设备遭受过电压和过电流攻击的途径可分为直击雷、感应雷、传导雷、操作过电压四种。结合站场设备的分布特点及雷电攻击的途径类型，铁路站场雷电防护存在以下特点。

1．铁路站场占地面积较大，站场主要设备（如数字微波通信、车站数字通信分系统、站场广播机、无线列调通信、平面调车通信、信号微机联锁等设备）集中在信号楼、通信楼。信号楼、通信楼的避雷针应能满足对整个信号楼、通信楼区域的保护，有效防止直击雷的袭击。

2．铁路道轨是接受直击雷和传导雷感应雷的良好导体。与道轨连接的相关铁路信号设备，如信号机、轨道电路箱、道岔电动转辙机等，将受到雷击的严重威胁。

3．信号楼微机联锁及通信机房、通讯机房等重要区域的户外线路可能遭受到直击雷后，线路中的大电流串入各机房内部，从而引起对内部设备的损坏。当雷雨云之间、雷雨云对大地之间放电时，雷闪电流的高频电磁场对暴露在空间或室内的电源线、信号线、数据线上产生远远超过设备抗电强度的感应雷击过电压，使设备损坏。

从以上分析中可以得出：为了提高铁路站场建筑物安全及机房设备及计算机、通信网络的运行可靠度，整个站场的雷电防护系统一定要有良好的避雷针、下引线和统一的接地网，采取完善的直击雷防护措施。同时必须在车站的供电系统、天馈系统、信号采集传输系统、程控交换系统、计算机网络系统、机房接地系统等进行可靠有效的防护，在拦截、分流、均衡、接地、布线、布局等方面作完整的，多层次的综合防护。

基于以上分析，公司选用了法国gueret预放电型避雷针作为直击雷防护避雷针，选用德国obobettermann系列电源及数据信号防雷器件，对主要机房设备和重要终端进行雷击电磁脉冲防护。

二、直击雷防护

（一）避雷针

普通避雷针，通常即为一根铁棒，将端部磨尖，通过接地引下线将地电位引至针尖，利用针尖的高度，比被保护物优先产生上行先导，与雷云的下行先导相遇，从而达到引雷入地的效果，保护其它建筑物免受雷击的侵害。

预放电型避雷针利用了雷云产生的空间电场强度，预先使周围的空气电离，空气离子在空间电场的作用下加速接近雷云，从而使迎面先导大大提前与雷云的下行先导相遇，使得引雷的可靠性和半径提高大大保护，增强了保护性能。公司所属车站选用先进的gueretif3预放电型避雷针作为直击雷防护避雷针，对站场可能遭受直击雷的重点区域实施直接雷的防护。

（二）直击雷防护方案

铁路站场直击雷防护重点区域是信号楼和户外岔群咽喉区设备。

1．信号楼直击雷防护。利用被保护建筑物信号楼，高度约为15米，在信号楼顶部安装if3避雷针，针的安装高度超出楼顶5米。经计算，保护半径可达121米。楼顶预埋350mm×350mm×10mm厚钢板，便于焊接避雷针底座，从底座延相反方向焊接引出两条引下线，引下线采用大于8mm的圆钢沿楼外墙引下入地，与楼的接地环相连。防雷接地装置接地电阻小于1欧。将避雷针与接地装置贯通。保护信号楼及场区附近的铁轨避免由于直击雷击中铁轨雷电流窜

入信号楼，对设备及人身安全造成危害。

2．户外岔群咽喉区直击雷防护。铁路站场岔群咽喉区的特点是设备分布较为集中，岔群咽喉区段长度约145米，在岔群咽喉区附近各建立12米高的铁塔，塔顶安装if3避雷针。经计算，保护半径可达111米。引下线采用截面大于12mm×4mm的镀锌扁钢。防雷接地装置接地电阻小于10欧。

三、雷击电磁脉冲防护

（一）防雷器

选用世界一流的德国obobettermann系列电源防雷器件，对铁路站场主要机房设备和重要终端进行雷击电磁脉冲防护。

（二）雷击电磁脉冲防护方案

1．对缆线布放和接地系统的要求

铁路站场主要设备集中在信号楼。雷击电磁脉冲防护的重点是信号楼内的敏感电子设备。在进行电源和信号线防雷器配置时，根据有关规范要求，应从以下几个方面进行设计考虑。

（1）电力电缆应埋地引入建筑物，电缆埋地部分不应小于15米。室外各种通信、信号电缆应采用具有双层金属防护层的电缆，其外层金属防护层在顶部及进入机房入口处的外侧应就近接地。当采用单层屏蔽电缆或无屏蔽线缆时，应穿金属管或金属线槽引入建筑物内，金属管（或线槽）的两端就近接地，金属管（或线槽）的连接处应有效跨接。

（2）信号楼采用共用接地系统。因此，一栋楼内的电子设备应共用一组接地装置，应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。

2．信号楼雷击电磁脉冲防护

信号楼主要包括微机联锁设备、无线列调及平面调车车站电台、计算机服务器、站场广播机及车站数字通信分系统等设备。

针对信号楼电源线分两路电缆引入，供电方式为tt制式。在总配电箱安装两套obo3*mc50-b+l*mcl25b第一级电源防雷箱，在交直流配电屏电源入线端加两套v20-c／3+npe电源防雷器及在车站综合柜入线端安装一套v20-c／i+npe电源防雷器为第二级电源防雷器。需要注意的是第一级与第二级防雷器之间的线路应保持5m

以上的距离。无线列调及平面调车车站设备，在天馈线进入调度机房入口与设备联接处安装ds-n馈线防雷器，注意设备机壳及防雷器地线良好接地。防雷器前端均串接20a动力型空气开关。

由于信号设备的保护地与工作地严格分开，雷击发生时，两个地线系统可能出现瞬间电压差，造成电子设备及人身的损坏和伤害。为了达到有效的防雷保护，在两个地之间安装obo地极保护器480。其特点是：正常工作状态下，两地相互无干扰；雷击状态下，480迅速导通，两地电压均衡，消除反击电压；响应时间小，纳秒级导通；安装方便，直接连接于两接地汇流排之间。

四、应用效果

通过对墟沟北站铁路站场应用该综合防雷方案，站场通信、信号设备雷电防护效果可靠，确保了站场设备运用安全、联络控制不中断。实现了安全可靠、技术先进、经济合理的原则，达到了防御或减轻雷电灾害、提高防雷安全度的目的，铁路安全运输生产上一个新台阶。