鐵路站場通信信號綜合防雷技術(shù)應(yīng)用

魏巍　魏靜巍

摘要：隨著科技的發(fā)展和應(yīng)用，鐵路站內(nèi)設(shè)備越來越先進。雷擊發(fā)生時，雷擊放電誘發(fā)雷擊電磁脈沖過電壓和過電流，經(jīng)站場電源系統(tǒng)、通信信號傳輸通道、接地系統(tǒng)及建筑物直擊雷防護系統(tǒng)，通過傳導(dǎo)、感應(yīng)的方式損壞站內(nèi)通信信號設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，造成損失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運輸生產(chǎn)。本文對鐵路站場通信信號綜合防雷技術(shù)應(yīng)用進行了探討分析。

關(guān)鍵詞：站場；通信信號設(shè)備；雷擊；防雷

引言：鐵路站場應(yīng)用該綜合防雷技術(shù)，站場通信、信號設(shè)備雷電防護效果可靠。必須在車站的供電系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)、信號采集傳輸系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、機房接地系統(tǒng)等進行可靠有效的防護，在攔截、分流、均衡、接地、布線、布局等方面作完整的，多層次的綜合防護。

1.對鐵路站場雷電防護的分析

鐵路站場設(shè)備遭受過電壓和過電流攻擊的途徑可分為直擊雷、感應(yīng)雷、傳導(dǎo)雷、操作過電壓四種。結(jié)合站場設(shè)備的分布特點及雷電攻擊的途徑類型，鐵路站場雷電防護存在以下特點：

1.1鐵路站場占地面積較大，站場主要設(shè)備（如數(shù)字微波通信、車站數(shù)字通信分系統(tǒng)、站場廣播機、無線列調(diào)通信、平面調(diào)車通信、信號微機聯(lián)鎖等設(shè)備）集中在信號樓、通信樓。信號樓、通信樓的避雷針應(yīng)能滿足對整個信號樓、通信樓區(qū)域的保護，有效防止直擊雷的襲擊。

1.2鐵路道軌是接受直擊雷和傳導(dǎo)雷感應(yīng)雷的良好導(dǎo)體。與道軌連接的相關(guān)鐵路信號設(shè)備，如信號機、軌道電路箱、道岔電動轉(zhuǎn)轍機等，將受到雷擊的嚴(yán)重威脅。

1.3信號樓微機聯(lián)鎖及通信機房、通訊樓通訊機房等重要區(qū)域的戶外線路可能遭受到直擊雷后，線路中的大電流串入各機房內(nèi)部，從而引起對內(nèi)部設(shè)備的損壞。當(dāng)雷雨云之間、雷雨云對大地之間放電時，雷閃電流的高頻電磁場對暴露在空間或室內(nèi)的電源線、信號線、數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生遠遠超過設(shè)備抗電強度的感應(yīng)雷擊過電壓，使設(shè)備損壞。

從以上分析中可以得出：為了提高鐵路站場建筑物安全、機房設(shè)備及計算機、通信網(wǎng)絡(luò)的運行可靠度，整個站場的雷電防護系統(tǒng)一定要有良好的避雷針、下引線和統(tǒng)一的接地網(wǎng)，采取完善的直擊雷防護措施。

2.直擊雷防護

2.1避雷針

普通避雷針，通常即為一根鐵棒，將端部磨尖，通過接地引下線將地電位（通常認為零電位）引至針尖，利用針尖的高度（比被保護物高出許多），比被保護物優(yōu)先產(chǎn)生上行先導(dǎo)，與雷云的下行先導(dǎo)相遇，從而達到引雷入地的效果，保護其它建筑物免受雷擊的侵害。預(yù)放電型避雷針為先進的純結(jié)構(gòu)型預(yù)放電避雷針。它利用雷云在空中感應(yīng)的電場強度，使針頭的感應(yīng)電極（空中場強）與針尖（地電位）之間產(chǎn)生強烈的火花放電，使針頭周圍空氣電離，在電場的作用下形成一條向上的雷電先導(dǎo)，從而使迎面先導(dǎo)提前與雷云的下行先導(dǎo)相遇，形成主放電通道，從而大大提高了避雷針的效率，使保護半徑大大提高。由于其內(nèi)部無任何電子元件，避免了老化問題，所以更加可靠，不需維護。該類避雷針的特點如下：（1）最快的搶先預(yù)放電時間86us，即優(yōu)先引雷入地，保護半徑大大增加，為目前國際上中搶先時間最快的預(yù)放電避雷針。（2）在相同的安裝高度下，比普通避雷針的保護半徑大十幾倍，大大提高了防護效率。（3）避雷針內(nèi)部無電子部件，更加安全，減少故障隱患，無老化，不需維護。（4）選用了世界最好的防腐316L不銹鋼材料，永不生銹。（5）重量很輕，何載小，對支撐物的荷載要求低。

2.2直擊雷防護技術(shù)

鐵路站場直擊雷防護重點區(qū)域是通信樓、信號樓和戶外岔群咽喉區(qū)設(shè)備。

2.2.1通信樓直擊雷防護。利用通信樓附近的高約45米微波塔，在塔頂上安裝IF3避雷針，避雷針安裝高度超出塔頂2.5米。經(jīng)計算，避雷針對地面的保護半徑可達119米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。該避雷針可保護通信樓、部分鐵軌和場區(qū)部分咽喉區(qū)的部分信號機等鐵路設(shè)備，免受直擊雷的侵害。

2.2.2信號樓直擊雷防護。利用被保護建筑物信號樓，高度約為10米，在信號樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經(jīng)計算，保護半徑可達109米。樓頂預(yù)埋350mm×350mm×10mm厚鋼板，便于焊接避雷針底座，從底座延相反方向焊接引出兩條引下線，引下線采用大于8mm的圓鋼沿樓外墻引下入地，與樓的接地環(huán)相連。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。將避雷針與接地裝置貫通。保護信號樓及場區(qū)附近的鐵軌避免由于直擊雷擊中鐵軌雷電流竄入信號樓，對設(shè)備及人身安全造成危害。

2.2.3戶外岔群咽喉區(qū)直擊雷防護

鐵路站場岔群咽喉區(qū)的特點是設(shè)備分布較為集中，岔群咽喉區(qū)段長度約145米，在岔群咽喉區(qū)附近各建立12米高的鐵塔，塔頂安裝IF3避雷針。經(jīng)計算，保護半徑可達111米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于10歐。對咽喉區(qū)內(nèi)大部分的軌道電路箱、道叉電動轉(zhuǎn)轍機及信號機等設(shè)施進行了直擊雷的保護，免受直擊雷的侵害。

3.地下防雷施工以及工藝標(biāo)準(zhǔn)

機房的地網(wǎng)由兩部分組成，分別為鐵塔和機房，機房地網(wǎng)的應(yīng)用盡量以地樁等建筑物做基礎(chǔ)，將鐵塔基礎(chǔ)中的鋼筋以及其余地下金屬作為接地操作的執(zhí)行工具之一。機房的地網(wǎng)需要將建筑物包圍起來，成閉合的環(huán)狀，如果由于外部原因，不能形成環(huán)狀，則需將其鋪設(shè)成L型或者u型。機房地網(wǎng)中接地布置的電阻值不允許大于1歐姆，當(dāng)阻值的數(shù)值不能滿足要求時，可以通過加大地網(wǎng)外形尺寸的方式來解決，就是在地網(wǎng)周圍設(shè)置延長線或者環(huán)狀的接地設(shè)施。環(huán)形接地設(shè)施由兩類要素組成，分別為水平接地裝置和垂直接地裝置，水平接地裝置的四周是封閉狀的，其與地網(wǎng)保持在一個平面區(qū)域中，環(huán)狀接地裝置和地網(wǎng)間，環(huán)狀接地裝置相互之間的連通間隔為3米或者5米，或者在鐵塔四個邊界設(shè)置呈現(xiàn)輻射狀態(tài)的接地體，其長度約保持在10米30米之間，環(huán)形接地裝置可以根據(jù)周圍狀況以及地理條件確定外形尺寸。地網(wǎng)的材質(zhì)選擇需要首先由設(shè)計人員確定，再開展相應(yīng)的采購工作，通常選擇鍍鋅鋼板，厚度約為4mm，長度約為40mm，將端部四個腳的構(gòu)件通過焊接的方式進行連通，保證地網(wǎng)的外形尺寸小于3m×3m。

綜上所述，在開展鐵路通信綜合防雷工作時，需要全面分析鐵路的實際狀況，防雷措施中存在的缺陷，并及時針對問題和缺陷采取有效的解決辦法。建立一個全面可靠地防雷系統(tǒng)，保證鐵路內(nèi)部建筑以及通信設(shè)備的安全，避免設(shè)備和人員由于直接雷擊或者感應(yīng)雷擊而受到損害。