淺談信號設(shè)備防雷的重要性

馬博

摘 要：根據(jù)鐵路信號設(shè)備的特點以及有關(guān)雷電放電的特點，進(jìn)行了細(xì)致的分析，指出雷電對于鐵路信號設(shè)備所產(chǎn)生的危害。另外，針對鐵路建設(shè)中避雷針的使用方法和接地網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的設(shè)計、電路材料的選擇以及設(shè)備抗干擾的利用等方面詳細(xì)介紹有關(guān)防雷的措施設(shè)計和施工方法，使設(shè)計和施工同步發(fā)展提高，加強(qiáng)設(shè)備的抵抗雷擊的能力。

關(guān)鍵詞：鐵路交通；信號設(shè)備；防雷措施；接地設(shè)計

引言

電氣化鐵路在我國已經(jīng)得到飛速的發(fā)展，再加上鐵路信號系統(tǒng)對于微電子設(shè)備的廣泛使用，使得鐵路的信號系統(tǒng)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。眾所周知，微電子技術(shù)的使用條件是弱電環(huán)境，只有在弱點環(huán)境中，微電子設(shè)備才會發(fā)揮其功能，因此，該設(shè)備對于外界的干擾非常敏感，尤其是對雷電等電磁強(qiáng)度較大的現(xiàn)象，被干擾程度就更大。而雷電的過程中會有大量的電流產(chǎn)生，造成電磁場發(fā)生瞬間變化，所以，此時對于微電子設(shè)備的危害將會非常嚴(yán)重。

據(jù)統(tǒng)計，目前雷暴和臺風(fēng)以及暴雨已經(jīng)成為我國最嚴(yán)重的三大自然災(zāi)害，它們的發(fā)生將嚴(yán)重影響鐵路整個信號設(shè)備系統(tǒng)的正常工作。而雷電原因所導(dǎo)致的設(shè)備故障在我國所有的事故總數(shù)中占到一半以上，所以，鐵道部開始大力投入對防雷的建設(shè)，通過合理的防雷措施，提高鐵路信號設(shè)備的防雷保護(hù)工作。

1 鐵路信號設(shè)備受到的雷電影響

自然界中所有的脈沖放電過程雷電放電是最為強(qiáng)大的，它對鐵路信號設(shè)備所造成的危害有很多種形式，常見的有直接雷擊和感應(yīng)雷擊形式，也有雷電反擊的形式。因雷電所產(chǎn)生的電磁能量高達(dá)幾十萬伏特，雷電的這一特點是造成鐵路信號干擾的直接因素。由于雷電在瞬間釋放的電磁能量極高，電流甚至能達(dá)到二十萬安，并且持續(xù)時間很長，而鐵路上的鋼軌對于這個極大的脈沖有很大的阻抗功能，使雷電放電的電流大部分流入土地。但是，在接地電阻的影響下，雷電放電的電流就容易在入地點的周圍形成另一種強(qiáng)大的電流。

因雷電而引起的鐵路信號設(shè)備危害很常見，其中最為常見的危害有：

①信號設(shè)備很多屬于地面突出物，而雷電脈沖將在信號設(shè)備上產(chǎn)生過電壓和過電流，進(jìn)而損害信號設(shè)備。

②室外信號設(shè)備等存在很多接地系統(tǒng)，如果接地的電阻出現(xiàn)不均衡的分布時，在遭遇雷擊過后就會出現(xiàn)很大的電位差，這就極易造成信號設(shè)備的損害甚至是人員傷亡。

③室外信號設(shè)備在遇到雷電時，尤其是嚴(yán)重的雷擊過后，產(chǎn)生的巨大電流會沿著鋼軌或電纜線路傳遞，很容易使室內(nèi)設(shè)備嚴(yán)重受損。

綜上所述，對于鐵路信號設(shè)備進(jìn)行一定的防雷措施是很有必要的，只有完善信號設(shè)備的防雷措施，才能保證設(shè)備的安全運(yùn)用。

2 鐵路中的信號設(shè)備有關(guān)防雷措施

防雷是一項要求很高，操作復(fù)雜的工作，若要進(jìn)行有效的防雷措施，就需要從綜合防雷和具體防雷兩個方面進(jìn)行分析，我們不可能僅僅依靠幾種先進(jìn)的防雷措施加上先進(jìn)的防雷裝置就能完全避免雷擊現(xiàn)象的發(fā)生，完全消除過電壓等造成的對信號設(shè)備的影響。因此，必須根據(jù)雷害的破壞途徑進(jìn)行綜合分析，排除可能導(dǎo)致雷擊破壞的因素，利用綜合防雷的措施方法，避免雷擊對信號設(shè)備的損害。而常見的綜合防治方法有接閃法，也就是通過避雷針等避雷設(shè)備的使用最大限度的做到雷電向大地流入。此外還有均壓和屏蔽的防治方法，分流也是重要的防雷措施。

具體的防雷措施有以下幾種：

第一，埋設(shè)網(wǎng)狀的接地設(shè)備，這是鐵路信號防雷中的常用手段。在建筑物中埋設(shè)電力線纜，將信號樓與通信樓之間采用公用的接地系統(tǒng)，使每座樓中的電子設(shè)備能夠共同使用一組接地裝置，而形成統(tǒng)一的聯(lián)合接地網(wǎng)。下面我們可以進(jìn)一步分析接地設(shè)備的相關(guān)工作原理，首先，雷電在接地設(shè)備的作用下，將電流大量的引入大地；然后，把引入的電流在進(jìn)入大地時做到雷電分流處理，避免過電壓的出現(xiàn)；再次，均衡處理建筑物中各點之間的點位，嚴(yán)禁出現(xiàn)電位差進(jìn)而危害設(shè)備的現(xiàn)象發(fā)生；最后，必須做到建筑物能夠最大限度的接地，避免雷擊時對接地點電位造成影響而損壞設(shè)備。

第二，盡量采用光纖電纜數(shù)據(jù)通信和測控技術(shù)的接口電路，這種電路非常靈敏，并具有較強(qiáng)的抗電磁干擾的能力。例如，計算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備中設(shè)置在行車室的終端顯示器、打印接口等都可以采用這種材質(zhì)的電路，對數(shù)據(jù)接口電路來講，采用光纖電纜是最好的防雷措施。

第三，信號系統(tǒng)中的電壓來源主要靠感應(yīng)的雷電干擾和電磁干擾以及靜電和無線電干擾等作用而產(chǎn)生。而鐵路信號設(shè)備中尤其是那些鋪設(shè)在室外的電纜電線更容易受到雷電的干擾，造成進(jìn)一步的破壞，因此，必須對此做出一定的防護(hù)措施。常見的手段就是在信號設(shè)備接入口串接相應(yīng)的電流保護(hù)設(shè)施，最大限度的抑制雷電對信號設(shè)備產(chǎn)生的過電流，避免因過電流在微電子等設(shè)備中的流入而造成的破壞。

第四，采用避雷針來防護(hù)直擊雷的影響。避雷針通常為一根端部磨尖的鐵棒，通過接地引下線將地電位引至針尖，比被保護(hù)物優(yōu)先產(chǎn)生上行先導(dǎo)，與雷云的下行先導(dǎo)相遇，從而達(dá)到引雷入地的效果，使建筑物免受雷電的襲擊。預(yù)放電型避雷針利用了雷云產(chǎn)生的空間電場強(qiáng)度，使周圍的空氣發(fā)生電離，空氣離子在空間電場的作用下加速接近雷云，從而使迎面先導(dǎo)提前與雷云的下行先導(dǎo)相遇，使得引雷的可靠性和半徑提高，增強(qiáng)了保護(hù)性能，因此，可以用預(yù)放電型避雷針來保護(hù)鐵路信號設(shè)備。

鐵路信號設(shè)備的防雷問題是一個綜合性的工作，不但要注重設(shè)計的合理性，更要重視施工工藝技術(shù)。只有設(shè)計、施工共同發(fā)揮優(yōu)勢，才能確保鐵路信號設(shè)備的防雷可靠性，提高防雷質(zhì)量。

3 鐵路中信號設(shè)備的防雷分析

隨著我國現(xiàn)代科技水平的提高，鐵路信號設(shè)備不斷實現(xiàn)電子化，并且該趨勢進(jìn)步的幅度很大。微電子設(shè)備能否實現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行是現(xiàn)在面臨的重要問題。由于雷電所釋放的電脈沖而產(chǎn)生的過電壓以及過電流會嚴(yán)重破壞電源系統(tǒng)和信號的傳輸通道，進(jìn)而威脅鐵路的正常安全運(yùn)行，因此，加強(qiáng)完善信號設(shè)備的防雷工作是當(dāng)前重要的工作。

為有效的防止雷害影響造成的設(shè)備故障發(fā)生，給正常的運(yùn)輸生產(chǎn)秩序造成嚴(yán)重影響。在電源防雷方面，我們在電源屏前加裝交流電源防雷保安器，提高了信號兩路電源對由雷電所產(chǎn)生的靜電場、感應(yīng)場和幅射場的干擾能力；在地線整治方面，根據(jù)不同電阻率的土壤，采用不同的材料構(gòu)成接地網(wǎng)，使每個站的防雷地線都在規(guī)定范圍內(nèi)。在機(jī)房環(huán)境方面，采用法拉第籠進(jìn)行電磁屏蔽，有效抗御直擊雷，并降低雷電電磁干擾。經(jīng)過改造，目前，信號設(shè)備防雷能力得到提高，事故明顯減少，在防雷工作上取得了一定的成效。

4 結(jié)束語

現(xiàn)在，對于鐵路建設(shè)中的信號設(shè)備防雷工作的要求越來越嚴(yán)格。它已經(jīng)是鐵路部門集中注意的綜合性問題，要完善信號設(shè)備的防雷系統(tǒng)必須從接地網(wǎng)路結(jié)構(gòu)設(shè)計以及設(shè)備材質(zhì)的選擇等方面進(jìn)行同步實施。并在此基礎(chǔ)上做好防雷設(shè)計以及防雷施工工作，在兩方面共同的作用下，才會實現(xiàn)鐵路中信號設(shè)備的高效防雷效果。

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