铁路信号设备雷害研究与有效保护

铁路信号设备雷害研究与有效保护

张翔

包头电务段内蒙古包头014040

摘要：在我国，铁路事业的建设与发展日益加速，铁路信号设备的雷害防护也日益受到重视与关注。因其不仅对保证铁路的安全运行起到关键性作用，同时在信息技术推动下，铁路信号设备中越来越多地应用了微电子产品，这使其面临的雷害威胁日益加重。为此，通过对铁路信号设备雷害进行相关研究，并由此展开有效保护措施探讨，希望可以对当前存在的不足之处加以改善，同时也能对铁路信号设备的雷害防护工作起到一定作用。

关键词：铁路；信号设备；雷害；保护

伴随着电气化铁路的快速发展，为了保证行车的安全和提升运输的效率，铁路信号设备同时也得到了发展，因为微电子的设备其工作是在弱电环境下，较易因电磁脉冲而受影响，严重的可被击穿。微电子的器件其工作时的电压只有几伏，传递信息的电流只有微安，对于外界干扰非常的敏感，然雷电流所形成的瞬间变电磁场对于微电子的设备直接形成的干扰与损害特别的严重。虽然电子盒在设计和生产的时候具备屏蔽防护的功能，但其抗干扰的能力仍较弱，需对系统实施整体的防护。

1铁路信号设备雷害分析

1.1雷电的电磁冲击

雷电形成电磁脉冲，直接击中装置信号设备的物体或是周边的建筑物和地面突出的物体及大地，这种雷电一般称其是感应雷，是因为云层的相互放电或云地间施电所形成的，雷电的电磁脉冲会在信号系统当中形成过电压与过电流或是过压情况，所形成的电磁感应会对地底的电力线路形成影响，从而造成磁感应内的相应铁路信号破损。

1.2雷电的直接冲击

雷电之后因为大量的电荷积聚，形成了雷暴的情况，在其影响的范围当中直接性的入侵到钢轨、地面的构架和铁路的信号线缆中。被超强电流击中的地方和大地间会产生高压，并同时瞬间放射出较大能量的热能。此情况会对设备形成毁灭性的损坏，但其出现率比较小，因为其波及范围小、发生率低，所以现时期针对雷暴的防护研究并无意义。

1.3雷电的感应

雷电感应属于一种常见的现象，其是因为雷电形成的电流碰到导体以后形成大电流或大电压，铁路信号设备通常在一千米内便会受雷电感应的破坏，通常从电源的端口，天线的端口、信号的钢铁架或铁路信号线端口形成破坏，最终给整个铁路信号系统带来影响。雷电感应除对设备形成破坏打击，还会使信号设备产生放电，形成更大的威胁。

1.4雷击浪涌

伴随电子信号设备的普遍应用与发展，雷击后的电磁脉冲所形成的暂态过电压，通过传导耦合与感应的方式侵入铁路建筑信号系统当中，暂态过电压顺着信号或是电源的线路，在各设备间实行传输，形成感应的电流并同时形成浪涌，包含静电和磁感应的两种浪涌。静电浪涌是因为带负电荷的雷同带正电荷的钢铁设备形成感应从而释放出电流，对设备产生破坏，磁感应的浪涌是因为闪电在空间中形成和时间有相联性的磁场，在通信线路中形成破坏。

2铁路信号设备雷害防预的措施

2.1铁路信号设备外部的防雷措施

2.1.1安装避雷针

重点是在室外的铁路信号设备比较集中的地点安装，防止雷电对线缆和信号设备及钢轨形成直接冲击。避雷针位置的选择需满足可以让集中区域当中的铁路信号设备都能免受雷击，并且保证避雷针不会形成雷电感应，为了防止电磁感应避雷针地线与集中区内电路的布线需要保持大于20米的距离。

2.1.2埋设接地网

接地网或是网状的接地都是埋设于铁路信号建筑物四周的，需要设备的接地电阻应不超过1Ω。这样做会把电流都导入大地，还可以预防过电压威胁到铁路信号设备。通常选用铜包钢质地的物体实施垂直的接地，间隔距离在0.5米左右，用直径10到12毫米的镀铜钢实施水平的接地，依据有关的规定与具体情况，所埋置的接地网其电阻需与贯通的地线进行连接，阻值需小于10Ω。

2.1.3设置屏蔽的接地栅

屏蔽接地栅指的是法拉第笼，把其安装于铁路信号源四周，其材料是导电性能较佳的镀锌铜条，同时把接地网与其实行连接。铁路信号源因为是由众多小功率的信号电气设备、遥控和低压的电子系统所组成，所以需增加装置指定的屏蔽网。结合屏蔽网的标准，网络均压环都需应用避雷带，且规格一定不可大于3m×3m,达到等电位的连接。

2.1.4增高防雷塔

在铁路信号建筑物体外设备集中的场地和信号楼周边加设防雷塔。防雷塔其安装需防止线缆交叉，防雷塔和线缆之间的距离需要达到国际标准规定的，地上与地下的距离需不可超过3米。

2.2铁路信号设备内部防雷措施

2.2.1分级保护

对于380伏的低压线路，依据我国有关规定，需实施三级过电压的保护。一级保护是把避雷装置安装于高压的变压器后端与二次低压设备其总配电盘之间的电缆内芯线的两端；二级保护把避雷装置安装到二次低压装置的总配电盘到二次低压装置的配电箱之间的电缆内芯线的两端；三级保护是把避雷装置安装于较重要的信号设备前端。这一方法对于防护器性能有较高的要求，是阻碍此措施执行的关键性因素。

2.2.2串接过电流的保护装置

感应雷，电磁和无线电、静电对于铁路信号设备形成的干扰就是浪涌产生的主要原因。铁路信号设备时常出现在外围布置的电线电缆中，这些电缆便是雷电影响的直接目标，需进行充分的保护，为了不让信号系统中的浪涌电压形成过电流，防止其对微电子设备的损害，需要在信号线路的入口处串接过电流的保护装置。

2.2.3应用光纤传输

光纤其主要的特点便是传输中受电磁干扰比较小，具备良好的健壮性。计算机接口、输出输入的设备使用光纤传输可以更能实时、安全的达成协议通信，防止雷电干扰。

结束语：

总体来说，在铁路运营中铁路信号设备是其系统中不可少的、比较重要的一类设备。针对铁路信号设备有关防雷的事项是各机构的研究重点，尽管近些年关于防雷的方法有了不同程度的进步，但对于雷击的事故和高铁的不断发展，有关防雷的研究与铁路信号设备的保护仍需持续的不断优化。

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