關(guān)于鐵路站場(chǎng)通信、信號(hào)綜合防雷技術(shù)分析

魏靜巍 魏巍

【摘 要】由于在汛期雷雨季節(jié)，雷電較多，雷電通過(guò)電線路、鋼軌襲擊信號(hào)設(shè)備，會(huì)直接影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，因此，鐵路部門切實(shí)提高防雷工作標(biāo)準(zhǔn)，做好防雷的相關(guān)技術(shù)工作，確保鐵路的安全運(yùn)行。本文對(duì)鐵路站場(chǎng)通信＼信號(hào)綜合防雷技術(shù)進(jìn)行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】鐵路站場(chǎng)；信號(hào)綜合；防雷技術(shù)

一、雷擊的種類

雷擊分類兩類，一類是直接雷擊，另外一類是感應(yīng)雷擊。直接雷擊就是雷電直接擊中建筑物、結(jié)構(gòu)物、樹木、動(dòng)物以及自然界中的任意一種物體，這是一種自然現(xiàn)象。直擊雷電在發(fā)生時(shí)，同時(shí)伴隨著能量的轉(zhuǎn)換以及混合力的相互作用。直擊雷產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)有可能直接摧毀建筑物、結(jié)構(gòu)架構(gòu)，更嚴(yán)重者將導(dǎo)致人員的傷亡。感應(yīng)雷擊也叫作二次雷擊，是通過(guò)雷云之間，或者雷云對(duì)地面產(chǎn)生放電作用，導(dǎo)致周邊的架空線路、填埋線路、金屬管線以及相應(yīng)導(dǎo)體上產(chǎn)生一定數(shù)值的感應(yīng)電壓，電壓通過(guò)導(dǎo)體傳導(dǎo)至設(shè)備處，損壞機(jī)械設(shè)備。

二、雷電基本防護(hù)控制點(diǎn)

防雷工作可以歸結(jié)為分流、平均電壓、接地和屏蔽等技術(shù)的聯(lián)合體，只有充分考慮這些技術(shù)手段，遵照技術(shù)規(guī)范，才能夠達(dá)到理想的效果。實(shí)際的防雷工作中，要制定合理的防雷方案，全面管理與防護(hù)，包括以下幾個(gè)方面。

1.控制雷擊點(diǎn)。設(shè)計(jì)要依據(jù)滾球法，合理選擇避雷針，之后進(jìn)行正確安裝，通過(guò)避雷針作用于不同的控制點(diǎn)，避免微波塔、天線等設(shè)施遭受雷擊。

2.正確引導(dǎo)雷電入地網(wǎng)。為了避免雷電流引發(fā)側(cè)向跳火，不與周圍的設(shè)備、電源、信號(hào)電纜產(chǎn)生電磁感應(yīng)，應(yīng)該使電子設(shè)備與雷電流之間保持一定的距離，也可以通過(guò)多層屏蔽線路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.設(shè)置低阻抗地網(wǎng)。將降阻設(shè)備、化學(xué)地極、銅帶聯(lián)合使用，能夠使沖擊接地阻值降低，將雷電能量釋放至大地。

4.等電位連接。為了避免電位反擊現(xiàn)象發(fā)生，可采用等電位的連接方式。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，采用聯(lián)合接地和等電位接地方式連接，避免電位反擊所造成的機(jī)械設(shè)備故障。

5.防護(hù)電源浪涌沖擊。電源的接線位置設(shè)置一些質(zhì)量過(guò)關(guān)的電源避雷裝置，能夠有效抑制雷擊浪涌產(chǎn)生的沖擊。同時(shí)，多利用接地的方式，安裝合格的信號(hào)避雷器，能夠避免雷擊浪涌信號(hào)進(jìn)入設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備故障。

三、鐵路通信防雷技術(shù)措施

（一）安裝防雷保安器

鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T3074-2003《鐵道信號(hào)設(shè)備雷電電磁脈沖防護(hù)技術(shù)條件》和TB1007-2006《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，所有與外線或鋼軌連接的含電子器件的信號(hào)設(shè)備，在線路與設(shè)備的端口處應(yīng)當(dāng)裝設(shè)專用防雷保安器。一般可對(duì)電源從室外進(jìn)入室內(nèi)的界面做第1級(jí)粗防護(hù)，泄放大部分雷電流；在機(jī)房電源、即電源屏等前做第2級(jí)粗防護(hù)或細(xì)防護(hù)；最后對(duì)用電設(shè)備，在UPS前做第3級(jí)細(xì)防護(hù).由于第3級(jí)細(xì)防護(hù)的保護(hù)對(duì)象直接是信號(hào)設(shè)備電源，因此要求細(xì)防護(hù)保安器在雷擊時(shí)殘壓較低。由于空氣間隙、氣體放電管并聯(lián)在電源線后，在雷擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生續(xù)流，導(dǎo)致電源短路；單純壓敏電阻器并聯(lián)在電源線后，由于電源正向波動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)劣化，導(dǎo)致電源短路，因此無(wú)人執(zhí)守的機(jī)房和區(qū)間信號(hào)設(shè)備的電源防雷器，不得單獨(dú)使用空氣間隙、氣體放電管，壓敏電阻器等元件。

原則上，信號(hào)電纜與信號(hào)設(shè)備的界面應(yīng)當(dāng)都置防雷保安器。由于車站信號(hào)設(shè)備的進(jìn)線很多，建議在電纜進(jìn)入信號(hào)樓時(shí)，設(shè)置防雷柜集中防護(hù)，以便維護(hù)、更換和有問(wèn)題時(shí)查找故障。防雷柜中的防雷保安器可以采用單級(jí)或多級(jí)。最后的殘壓應(yīng)當(dāng)限制在被保護(hù)信號(hào)設(shè)備端口的耐過(guò)電壓水平以下。ITU-TK20和K21建議，有條件的信號(hào)設(shè)備本身應(yīng)當(dāng)在內(nèi)部設(shè)置防雷單元，以增加信號(hào)設(shè)備本身的抗擾度。防雷保安器接入信號(hào)系統(tǒng)后，不得改變?cè)盘?hào)系統(tǒng)的性能，不得影響被防護(hù)設(shè)備的工作。

（二）采取屏蔽措施

為了減少外界雷電電磁干擾，除機(jī)房采用法拉第籠屏蔽措施外，室外電力電纜、通信電纜、塔燈電纜以及其他電纜進(jìn)入通信機(jī)房前一定要采取屏蔽措施。（1）架空電線由終端桿引下后應(yīng)改用屏蔽電纜，進(jìn)入室內(nèi)前應(yīng)水平直埋l0m以上，埋地深度應(yīng)大于0.6m，屏蔽層兩端應(yīng)接地；如非屏蔽電纜則應(yīng)穿鍍鋅鐵管，并平行直埋10m以上，鐵管兩端接地。（2）室外通信電纜應(yīng)采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地，電纜進(jìn)入室內(nèi)前應(yīng)水平直埋10m以上。（3）機(jī)房?jī)?nèi)的電力電纜（線）、通信電纜（線）宜采用屏蔽電纜，或敷設(shè)在金屬管內(nèi)。（4）特殊地段采用無(wú)金屬光纜。光纜線路雷害嚴(yán)重地區(qū)應(yīng)采用特殊結(jié)構(gòu)的防雷光纜，無(wú)金屬光纜適用于雷區(qū)和電力線感應(yīng)嚴(yán)重的地區(qū)。能減少和防止損傷，但由于沒(méi)有防潮層，在有水的地區(qū)潮氣容易滲透。由于沒(méi)有金屬件，維護(hù)中發(fā)生故障時(shí)，地下探測(cè)極為困難，因此僅限于特殊地段才采用金屬光纜。這些措施對(duì)防止干擾是十分必要的，過(guò)去沒(méi)有采取這些措施的，應(yīng)有計(jì)劃的逐步改進(jìn)，有的非屏蔽電纜，也有采取兩個(gè)半面的鐵管或金屬管合起來(lái)作為電纜屏蔽層，這是對(duì)已運(yùn)行中的非屏蔽電纜采取變通辦法，是否可行，具體情況需再做分析。

（三）通信鐵塔的接地與防護(hù)

（1）鐵塔地網(wǎng)應(yīng)采用40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼，將鐵塔四個(gè)塔腳地基內(nèi)的金屬構(gòu)件焊接連通，鐵塔地網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應(yīng)不大于3m×3m。（2）鐵塔地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)邊緣距離大于15m時(shí)，鐵塔地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)宜相互獨(dú)立，分開(kāi)設(shè)置。（3）鐵塔地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)邊緣距離在15m以內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用不少于2根40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼，在地下將鐵塔地網(wǎng)與機(jī)房外環(huán)形接地體焊接連通。熱鍍鋅扁鋼上應(yīng)均勻設(shè)置垂直接地體，間距宜為垂直接地體的長(zhǎng)度的2倍，以利于雷電流的充分泄放。（4）機(jī)房被包圍在鐵塔四腳內(nèi)時(shí)，鐵塔地網(wǎng)與機(jī)房的基礎(chǔ)地網(wǎng)應(yīng)聯(lián)為一體，機(jī)房外設(shè)環(huán)形接地體應(yīng)在鐵塔地網(wǎng)外敷設(shè)，并與鐵塔地網(wǎng)多點(diǎn)焊接連通。機(jī)房被包圍在鐵塔四腳內(nèi)時(shí)，機(jī)房頂可不再敷設(shè)避雷網(wǎng)、帶。（5）當(dāng)鐵塔地網(wǎng)的接地電阻值達(dá)不到要求時(shí)，可敷設(shè)輔助地網(wǎng)，適當(dāng)擴(kuò)大地網(wǎng)的面積。即在地網(wǎng)外圍增設(shè)1圈或2圈環(huán)形接地裝置。環(huán)形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，水平接地體周邊為封閉式，水平接地體與地網(wǎng)宜在同一平面上，環(huán)形接地裝置與地網(wǎng)之間以及環(huán)形接地裝置之間應(yīng)每隔5m相互焊接連通一次；也可在鐵塔四角設(shè)置輻射式接地體，延伸接地體的長(zhǎng)度宜限制在10-30m以內(nèi)。環(huán)形接地裝置的周邊可根據(jù)地形、地質(zhì)狀況決定其形狀。綜上所述，在開(kāi)展鐵路通信綜合防雷工作時(shí)，需要全面分析鐵路的實(shí)際狀況，防雷措施中存在的缺陷，并及時(shí)針對(duì)問(wèn)題和缺陷采取有效的解決辦法。建立一個(gè)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。

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