铁路信号防雷技术

浅谈铁路信号防雷技术
摘要：随着我国铁路行业的飞速发展,铁路信号系统也逐步向着
科学化、技术化、信息化、安全化的方向发展。

雷电严重威胁着铁路信号系统设备的正常运行,严重的还会造成巨大的安全事故和经
济损失，如何加强铁路信号设备的防雷能力成为当前铁路部门亟待解决的重大问题。

本文就雷电对铁路信号造成的危害，雷电入侵铁路信号设备的途径进行分析,并提出铁道信号设备防雷原则和信号
设备防雷的技术措施,以确保铁路信号系统的正常运行。

关键词：铁路信号；雷电；防雷技术.
abstract: with the rapid development of china railway industry, railway signal system also gradually towards scientific and technology, informationization, secure the direction of development. lightning poses a serious threat to railway signal system the normal operation of the equipment, serious still can cause great safety accidents and economic loss, how to strengthen the railway signal equipment lightning protection ability become the railway departments to solve the significant problems. in this paper the thunder and lightning damage to railway signal, lightning invasion of railway signal equipment way to carry on the analysis, and put forward the railway signal equipment lightning protection principles and signal equipment lightning protection
technology measures to ensure the normal operation of the railway signal system.
keywords: railway signal; lightning; lightning protection technology.
中图分类号：u284文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013）
前言
铁路通信是利用有线通信、无线通信、光纤通信等技术和设备，传输和交换处理铁路运输生产和建设过程中的各种信息。

雷电是造成铁路通信系统破坏的一种灾害形式，影响较大。

目前为了保证行车安全，加强信号设备管理，检测信号设备的运用质量和更好的进行科学的故障分析，所以大量的防雷新技术、新设备在铁路信号系统尤其是区间信号系统中得到广泛的应用，使铁路信号安全得以保障。

一、雷击对铁路信号造成的危害
（一）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。

（二）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）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。

二、雷电侵入信号设备的主要途径
（一）由交流电源侵入雷电冲击波侵入高压电线路传至高压变压
器，若未装设避雷器或其失效，容易侵入低压设备。

（二）轨道电路
轨道电路用钢轨作为传输线，它一般高出地面，容易遭雷击。

（三）由电缆侵入
铁路信号的室内、室外设备通过电缆连接起来，雷电从电缆侵入，并传输至室内设备。

三、铁道信号设备防雷原则
铁道信号设备防雷应从单纯一维防护转为三维防护，包括：防直
击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应。

防地电位反击以及操作瞬问过电压影响等多方面作系统综合考虑。

多级分级（类）保护原则：即根据电气、微电子没备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定保护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬问过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都
应做多级层保护。

按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为两类，外部防护和内部防护。

外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护，可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施，这种防护措施人们比较重视、比较常见．相对来说比较完善。

内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压（雷电或电源系统内部过电压）的防护，其措施有：等电位联结、屏蔽、保护隔离、合理线和设置过电压保护器等措施．这种措施相对来说是比较新的办法，也不够完善，针对弱电没备防雷的特性机理，对雷电浪涌及地电位差的防护进行探讨。

从emc（电磁兼容）的观点来看．防雷保护由外到内应划分为多级保护区。

最外层为０级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部（建筑）防雷系统保护，越往里则危险程度越低。

保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成，从０级保护区到最内层保护区，必须实行分层多级保护，从而将过电压降到没备能承受的水平。

一般而言，雷电流经传统避雷装置后约有50％是直接泄入大地，还有５０％将平均流入各电气
通道（如电源线，信号线和金属管道等）。

简而言之可归纳为以下三条：（１）利用人工引雷装置直接将雷电流引入地，防止直击雷损坏建筑或没备；（２）阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）；（３）限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。

四、铁路信号防雷的主要技术措施
（一）搭接
搭接或称为均衡连接、等电位连接。

就是把各种金属物用粗的铜导线焊接起来，或把它们直接焊接起来，以保证各个分系统的电位相等。

完善的等电位连接可消除因“地电位骤然升高”而产生的反击现象。

等电位概念是雷电防护最重要的理论基础。

（二）传导
这是防范“直接雷击”的措施。

传导的作用是把闪电的巨大能量引导到大地耗散掉，不使它对防雷保护的对象产生破坏作用。

但是，引导闪电入地的导流线有巨大的作用，会产生感应电磁场，也可能损坏设备。

所以，它必须与其它防雷措施联合起来，才能使被保护设备处于安全状态。

（三）分流
其做法是凡从室外来的导线（包括电力电源线、电话线、信号线或者这类电缆的金属外套等）都要并联（串联）一种避雷器接至地线，不仅是在入户处、在每个需要防雷保护的仪器入机壳处都要安
装，它的作用是把循导线传入的过电压波通过避雷器瞬态分流入地，这也是普遍意义的“防雷”。

针对不同的局（站）需要考虑进行不同的“拦截方式”。

（四）接地
它是搭接、传导、分流、屏蔽等防雷措施的基础，接地的妥当与否，直接影响到防护的效果，是防雷工程的难点和重点。

（五）屏蔽
就是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，就是把闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道阻隔起来，这需要考虑实际情况和依据经济原则来选择，确定屏蔽材料的厚度，各种屏蔽都必须有效的接地。

五、铁路信号防雷技术措施控制要点
（一）信号设备接地
1、地线的设置(1)控制台、电源屏、组合架（柜）等带电机具的机架机壳，电流互感器次极绕组和铁心等应设置安全地线。

以防止因绝缘破损等带电影响人身安全。

(2)防雷装置要求安装地线泄放雷电流的处所。

(3)距接触网5m范围内的金属结构物，装设地线。

(4)电力牵引区段的电缆金属护套设屏蔽地线，以消除感应电压影响。

2、对接地装置的一般要求
（1）信号设备的各种地线不得与电力、房屋建筑和通信地线合用。

（2）信号地线的合用。

同一地点相同性质的地线才可以合用。

（3）接地装置的接地电阻电阻值越小越好，，合用时必须小于1。

3、接地体和接地引线
（1）接地体
接地体材质：常用镀锌钢材和铜板材质。

最好采用铜板材料。

接地体的埋设：垂直埋设0.5m---3m；水平延伸1m—15m；两者综合；接地体距离设备或建筑物应大于1500m。

（2）接地体的引接线长度越短越好，电阻越小越好，有利于雷电流的扩散
4、降低接地电阻的措施
（1）增加钢管、角铁数量，埋设多根接地体（2）添加化学将阻剂（二）电源线路防雷
电源防雷系统主要是为了防止雷电波通过电源线路而对计算机
及相关设备造成危害。

为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压过大，或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备，以及防止线缆遭受二次感应，依照gb50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）和gb50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，应采取分级保护、逐级泄流原则。

一是在大楼电源的总进线处安装放电电流较大的首级电源避雷器，二是在重要楼层或重要设备电源的进线处加装次级或末级电源避雷器。

为了确保遭受雷击时，高电压首先经过首级电源避雷器，然后再经过次级或末级电源避雷器，首级电源避雷器和次级电源避雷器之间的距离要大于5米，如果两者间距不够，可采用带线圈的防雷箱，这样可以避免次级或末级级电源避雷器首先遭受雷击而损坏。

结束语
目前,我国的铁路信号设备已大部分更换成依托计算机信息技术的现代化微电子产品,极大的提高了信号系统运行的安全性和可靠性。

然而雷电对于铁路信号的破坏仍然存在，因此铁道信号设备防雷应从单纯一维防护转为三维防护，利用搭接、传导、分流、接地、屏蔽等技术措施，实现铁路信号的正常运作，保证铁路行车安全。

参考文献
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