鐵路信號設備的雷電危害分析及保護探討

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1、鐵路信號設備的雷電危害分析及保護探討［摘要］該文對直擊雷、感應雷、雷電浪湧進行瞭分析，重點論述瞭感應雷、雷電浪湧對弱電設備的危害，綜合當今先進防雷技術理論，對鐵路信號設備防雷系統進行探討［關鍵詞］感應雷雷電浪湧雷電反擊抑制器件接地網等電位連接1概述伴隨著我國鐵路的飛速發展，為確保行車安全、提高運輸效率，鐵道信號設備也有瞭突飛猛進的發展。十幾年來，以計算機技術為代表的微電子設備大量應用，使信號設備的核心技術有瞭質的飛越。由於微電子設備是弱電環境工作，容易受電磁脈沖幹擾，甚至被擊穿損毀。一些微電子器件工作電壓僅

2、幾伏，傳遞信息電流小至微安級，對外界的幹擾極其敏感，而雷電流產生的瞬變電磁場對微電子設備的幹擾和損害尤為嚴重。盡管電子盒在設計、生產過程有屏蔽防護，但其成品抗幹擾能力依然很弱，需要對系統進行整體防護。過去為繼電設備設計的防雷系統無法滿足新的要求，本文嘗試論述新的防雷技術在鐵道信號領域的運用作一些探索2雷電電磁脈沖侵入信號設備的途徑雷電直擊裝置有信號設備的建築物及裝置有信號設備的場所附件的構築物、地面突出物或大地時，雷電電磁脈沖將在信號系統內産生過電壓和過電流。該現象亦稱空間電磁感應感應雷是雷電在雷雲之間或雷

3、雲對地放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設備間連接線產生電磁感應並侵入設備，使串聯在線路中間或終端的電子設備遭到損害。感應雷雖然沒有直接雷猛烈，但其發生的幾率比直擊雷高得多。感應雷可分為靜電感應雷、電磁感應雷兩類向信號設備供電的電源系統上遭受直接雷擊產生的電磁脈沖，或電源饋線附近遭受直接雷擊時感應在電源線上的雷電電磁脈沖，經電源饋線傳導，在信號系統電源設備上產生的過電壓和過電流雷擊信號設備場地建築物的避雷針（或避雷帶、避雷網）時,雷電流沿避雷針（或避雷帶、避雷網）引下線進入接地裝置引起地電位升高

4、，這時，在信號系統接地導體和其他導體間產生的反擊雷過電壓雷電浪湧是近年來由於微電子設備的不斷應用而引起人們極大重視的一種雷電危害形式，同時其防護方式也不斷完善。最常見的電子設備危害不是由於直接雷擊引起的，而是由於雷擊發生時在電源和通訊線路中感應的電流浪湧引起的在雷暴活動區域內，雷電直接通過建築物構架、信號傳輸線路、鋼軌對地放電所產生的電擊現象，即直接雷擊。直擊雷害發生概率很低，微電子設備抗直擊雷能力也很低，防護設備又非常昂貴，一旦發生也無法完全防護，所以本文不考慮直擊雷害防護,隻對以上其它5種感應雷擊危害實

5、施安全防護，重點探討浪湧和反擊過電壓防護3總的防雷原則鐵道信號設備防雷應從單純一維防護轉為三維防護，包括:防直擊雷，防感應雷電波侵入，防雷電電磁感應，防地電位反擊以及操作瞬間過電壓影響等多方面作系統綜合考慮多級分級（類）保護原則：即根據電氣、微電子設備的不同功能及不同受保護程序和所屬保護層確定保護要點作分類保護;根據雷電和操作瞬間過電壓危害的可能通道從電源線到數據通信線路都應做多級層保護按照防護范圍可將弱電設備的防雷措施分為兩類，外部防護和內部防護。外部防護是指對安裝弱電設備的建築物本體的安全防護，可采用避

6、雷針、分流、屏蔽網、均衡電位、接地等措施,這種防護措施人們比較重視、比較常見，相對來說比較完善。內部防護是指在建築物內部弱電設備對過電壓（雷電或電源系統內部過電壓）的防護，其措施有：等電位聯結、屏蔽、保護隔離、合理佈線和設置過電壓保護器等措施，這種措施相對來說是比較新的辦法，也不夠完善，針對弱電設備防雷的特性機理，對雷電浪湧及地電位差的防護進行探討從EMC（電磁兼容）的觀點來看，防雷保護由外到內應劃分為多級保護區。最外層為0級，是直接雷擊區域，危險性最高，主要是由外部（建築）防雷系統保護，越往裡則危險程度越

7、低。保護區的界面劃分主要通過防雷系統、鋼筋混凝土及金屬管道等構成的屏蔽層而形成，從0級保護區到最內層保護區，必須實行分層多級保護，從而將過電壓降到設備能承受的水平。一般而言,雷電流經傳統避雷裝置後約有50%是直接泄入大地，還有50%將平均流入各電氣通道（如電源線，信號線和金屬管道等）簡而言之可歸納為以下三條：（1）利用人工引雷裝置直接將雷電流引入地，防止直擊雷損壞建築或設備；（2）阻塞沿電源線或數據、信號線引入的過電壓波（內部保護及過電壓保護）；（3）限制被保護設備上浪湧過壓幅值（過電壓保護）這三道防線，相

8、互配合，各行其責，缺一不可4鐵道信號防雷方案4.1著信號樓埋設網狀接地，對地電阻必須小於1歐姆這是對設備的外部防護，首選是將主要的雷電流引入大地;其次是在將雷電流引入大地的時候盡量將雷電流分流，避免造成過電壓危害設備；第三是建築物各點的電位均衡，避免由於電位差危害設備；第四是保障建築物有良好的接地，降低雷擊建築物時接點電位損壞設備4.2使用良好導電的鍍鋅鋼條在信號樓頂面和四周構成屏蔽接地柵（法拉弟籠），與接地網良