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    铁路站场信号通信综合防雷方案:信号设备防雷原理

    时间：2020-03-20 07:23:29来源：百花范文网本文已影响人
    随着现代化的进展，铁路站内设备越来越先进。雷击发生时，雷击放电诱发雷击电磁脉冲过电压和过电流，经站场电源系统、通信信号传输通道、接地系统及建筑物直击雷防护系统，通过传导、感应的方式损坏站内通信信号设备及网络通信设备，造成损失巨大，直接威胁铁路正常的安全运输生产。
    一、对铁路站场雷电防护的分析
    铁路站场设备遭受过电压和过电流攻击的途径可分为直击雷、感应雷、传导雷、操作过电压四种。结合站场设备的分布特点及雷电攻击的途径类型，铁路站场雷电防护存在以下特点。
    1.铁路站场占地面积较大，站场主要设备集中在信号楼。信号楼的避雷针应能满足对整个信号楼区域的保护，有效防止直击雷的袭击。
    2.铁路道轨是接受直击雷和传导雷感应雷的良好导体。与道轨连接的相关铁路信号设备，如信号机、轨道电路箱、道岔电动转辙机等，将受到雷击的严重威胁。
    3.信号楼微机联锁及通信机房等重要区域的户外线路可能遭受到直击雷后，线路中的大电流串入各机房内部，从而引起对内部设备的损坏。
    4.雷电防护的原则是“等电位”。由于机房存在多类接地系统，其冲击接地电阻不均衡，在雷击发生时，雷电流引起地电位差，造成“地电位反击”，使人员和设备遭受损害。
    5.操作过电压引起的危害，如储藏设备的开关、输电线路的短路、周围大容量设备运行时产生的工业干扰或操作过电压在电源线上会产生5000~6000V、3KA的浪涌过电压及浪涌电流，它们的窜入也会将信号楼内的设备产生很大的破坏后果。
    从以上分析中可以得出：为了提高铁路站场建筑物安全及机房设备及计算机、通信网络的运行可靠度，整个站场的雷电防护系统一定要有良好的避雷针、下引线和统一的接地网，采取完善的直击雷防护措施。同时必须在车站的供电系统、天馈系统、信号采集传输系统、程控交换系统、计算机网络系统、机房接地系统等进行可靠有效的防护，在拦截、分流、均衡、接地、布线、布局等方面作完整的，多层次的综合防护。
    二、直击雷防护
    （一）避雷针 避雷针分为普通避雷针和预放电避雷针，普通避雷针通常即为一根铁棒，将端部磨尖，通过接地引下线将地电位引至针尖，利用针尖的高度，比被保护物优先产生上行先导，与雷云的下行先导相遇，从而达到引雷入地的效果，保护其它建筑物免受雷击的侵害。
    预放电型避雷针利用了雷云产生的空间电场强度，预先使周围的空气电离，空气离子在空间电场的作用下加速接近雷云，从而使迎面先导大大提前与雷云的下行先导相遇，使得引雷的可靠性和半径提高大大保护，增强了保护性能。
    （二）直击雷防护方案  铁路站场直击雷防护重点区域是信号楼和户外岔群咽喉区设备。
    1.信号楼直击雷防护。利用被保护建筑物信号楼，高度约为10米，在信号楼顶部安装避雷针，针的安装高度超出楼顶5米。从底座沿相反方向焊接引出两条引下线，引下线采用大于8mm的圆钢沿楼外墙引下入地，与楼的接地环相连。防雷接地装置接地电阻小于1欧。保护信号楼及场区附近的铁轨避免由于直击雷击中钢轨雷电流窜入信号楼，对设备及人身安全造成危害。
    2.户外岔群咽喉区直击雷防护。铁路站场岔群咽喉区的特点是设备分布较为集中，岔群咽喉区段长度约150米，在岔群咽喉区附近建立12米高的铁塔，塔顶安装避雷针。引下线采用镀锌扁钢。防雷接地装置接地电阻小于10欧。对咽喉区内大部分信号设备等设施进行了直击雷的保护，免受直击雷的侵害。
    三、雷击电磁脉冲防护
    (一)防雷器 选用电源防雷器件，对铁路站场主要机房设备和重要终端进行雷击电磁脉冲防护。它具有以下特点。
    1.应用新型高能量密度的石墨电极材料，特性耐久不变。
    2.密封设计，安装方式没有限制，无电弧外泄，无须使用大体积的隔离金属箱。
    3.无须断电，所有模块都可取下检测和更换，可大量节约维护费用。
    4.容通电流大，反应速度快，插入损耗小。
    (二)雷击电磁脉冲防护方案  信号楼主要包括微机联锁设备、无线列调及平面调车车站电台、计算机服务器、站场广播机及车站数字通信分系统等设备。
    针对信号楼电源线分两路架空引入。在总配电箱安装两套第一级电源防雷箱，在交直流配电屏电源入线端加两套电源防雷器及在车站综合柜入线端安装一套电源防雷器为第二级电源防雷器。需要注意的是第一级与第二级防雷器之间的线路应保持5m以上的距离。无线列调及平面调车车站设备，在天馈线进入调度机房入口与设备联接处安装馈线防雷器，注意设备机壳及防雷器地线良好接地。防雷器前端均串接20A动力型空气开关。
    户外信号机、道岔、轨道电路与室内相连的信号线，是重要的引雷路径，需根据每一根信号线上电压的不同相应安装防雷器。防雷器前端均串接20A动力型空气开关。
    由于信号设备的保护地与工作地严格分开，雷击发生时，两个地线系统可能出现瞬间电压差，造成电子设备及人身的损坏和伤害。为了达到有效的防雷保护，在两个地之间安装地极保护器。其特点是：正常工作状态下，两地相互无干扰；
    雷击状态下， 迅速导通，两地电压均衡，消除反击电压；
    响应时间小，纳秒级导通；
    安装方便，直接连接于两接地汇流排之间。
    四、应用效果 通过应用该综合防雷方案，站场通信、信号设备雷电防护效果可靠，能确保站场设备运用安全、联络控制不中断。达到防御或减轻雷电灾害、提高防雷安全度的目的。
                西山煤电集团公司总调度室铁路管理科   曲晋锋

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