关于铁路站场通信、信号综合防雷技术分析

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【摘 要】由于在汛期雷雨季节，雷电较多，雷电通过电线路、钢轨袭击信号设备，会直接影响铁路运输的安全，因此，铁路部门切实提高防雷工作标准，做好防雷的相关技术工作，确保铁路的安全运行。本文对铁路站场通信＼信号综合防雷技术进行了探讨分析。
【关键词】铁路站场；信号综合；防雷技术
一、雷击的种类
雷击分类两类，一类是直接雷击，另外一类是感应雷击。直接雷击就是雷电直接击中建筑物、结构物、树木、动物以及自然界中的任意一种物体，这是一种自然现象。直击雷电在发生时，同时伴随着能量的转换以及混合力的相互作用。直击雷产生的电效应、热效应、机械效应有可能直接摧毁建筑物、结构架构，更严重者将导致人员的伤亡。感应雷击也叫作二次雷击，是通过雷云之间，或者雷云对地面产生放电作用，导致周边的架空线路、填埋线路、金属管线以及相应导体上产生一定数值的感应电压，电压通过导体传导至设备处，损坏机械设备。
二、雷电基本防护控制点
防雷工作可以归结为分流、平均电压、接地和屏蔽等技术的联合体，只有充分考虑这些技术手段，遵照技术规范，才能够达到理想的效果。实际的防雷工作中，要制定合理的防雷方案，全面管理与防护，包括以下几个方面。
1.控制雷击点。设计要依据滚球法，合理选择避雷针，之后进行正确安装，通过避雷针作用于不同的控制点，避免微波塔、天线等设施遭受雷击。
2.正确引导雷电入地网。为了避免雷电流引发侧向跳火，不与周围的设备、电源、信号电缆产生电磁感应，应该使电子设备与雷电流之间保持一定的距离，也可以通过多层屏蔽线路来实现。
3.设置低阻抗地网。将降阻设备、化学地极、铜带联合使用，能够使冲击接地阻值降低，将雷电能量释放至大地。
4.等电位连接。为了避免电位反击现象发生，可采用等电位的连接方式。根据标准和规范的规定，采用联合接地和等电位接地方式连接，避免电位反击所造成的机械设备故障。
5.防护电源浪涌冲击。电源的接线位置设置一些质量过关的电源避雷装置，能够有效抑制雷击浪涌产生的冲击。同时，多利用接地的方式，安装合格的信号避雷器，能够避免雷击浪涌信号进入设备，进而导致设备故障。
三、铁路通信防雷技术措施
（一）安装防雷保安器
铁道行业标准TB/T3074-2003《铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件》和TB1007-2006《铁路信号设计规范》规定，所有与外线或钢轨连接的含电子器件的信号设备，在线路与设备的端口处应当装设专用防雷保安器。一般可对电源从室外进入室内的界面做第1级粗防护，泄放大部分雷电流；在机房电源、即电源屏等前做第2级粗防护或细防护；最后对用电设备，在UPS前做第3級细防护.由于第3级细防护的保护对象直接是信号设备电源，因此要求细防护保安器在雷击时残压较低。由于空气间隙、气体放电管并联在电源线后，在雷击时会产生续流，导致电源短路；单纯压敏电阻器并联在电源线后，由于电源正向波动时会出现劣化，导致电源短路，因此无人执守的机房和区间信号设备的电源防雷器，不得单独使用空气间隙、气体放电管，压敏电阻器等元件。
原则上，信号电缆与信号设备的界面应当都置防雷保安器。由于车站信号设备的进线很多，建议在电缆进入信号楼时，设置防雷柜集中防护，以便维护、更换和有问题时查找故障。防雷柜中的防雷保安器可以采用单级或多级。最后的残压应当限制在被保护信号设备端口的耐过电压水平以下。ITU-TK20和K21建议，有条件的信号设备本身应当在内部设置防雷单元，以增加信号设备本身的抗扰度。防雷保安器接入信号系统后，不得改变原信号系统的性能，不得影响被防护设备的工作。
（二）采取屏蔽措施
为了减少外界雷电电磁干扰，除机房采用法拉第笼屏蔽措施外，室外电力电缆、通信电缆、塔灯电缆以及其他电缆进入通信机房前一定要采取屏蔽措施。（1）架空电线由终端杆引下后应改用屏蔽电缆，进入室内前应水平直埋l0m以上，埋地深度应大于0.6m，屏蔽层两端应接地；如非屏蔽电缆则应穿镀锌铁管，并平行直埋10m以上，铁管两端接地。（2）室外通信电缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地，电缆进入室内前应水平直埋10m以上。（3）机房内的电力电缆（线）、通信电缆（线）宜采用屏蔽电缆，或敷设在金属管内。（4）特殊地段采用无金属光缆。光缆线路雷害严重地区应采用特殊结构的防雷光缆，无金属光缆适用于雷区和电力线感应严重的地区。能减少和防止损伤，但由于没有防潮层，在有水的地区潮气容易渗透。由于没有金属件，维护中发生故障时，地下探测极为困难，因此仅限于特殊地段才采用金属光缆。这些措施对防止干扰是十分必要的，过去没有采取这些措施的，应有计划的逐步改进，有的非屏蔽电缆，也有采取两个半面的铁管或金属管合起来作为电缆屏蔽层，这是对已运行中的非屏蔽电缆采取变通办法，是否可行，具体情况需再做分析。
（三）通信铁塔的接地与防护
（1）铁塔地网应采用40mm×4mm的热镀锌扁钢，将铁塔四个塔脚地基内的金属构件焊接连通，铁塔地网的网格尺寸应不大于3m×3m。（2）铁塔地网与机房地网边缘距离大于15m时，铁塔地网与机房地网宜相互独立，分开设置。（3）铁塔地网与机房地网边缘距离在15m以内时，应采用不少于2根40mm×4mm的热镀锌扁钢，在地下将铁塔地网与机房外环形接地体焊接连通。热镀锌扁钢上应均匀设置垂直接地体，间距宜为垂直接地体的长度的2倍，以利于雷电流的充分泄放。（4）机房被包围在铁塔四脚内时，铁塔地网与机房的基础地网应联为一体，机房外设环形接地体应在铁塔地网外敷设，并与铁塔地网多点焊接连通。机房被包围在铁塔四脚内时，机房顶可不再敷设避雷网、带。（5）当铁塔地网的接地电阻值达不到要求时，可敷设辅助地网，适当扩大地网的面积。即在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，水平接地体周边为封闭式，水平接地体与地网宜在同一平面上，环形接地装置与地网之间以及环形接地装置之间应每隔5m相互焊接连通一次；也可在铁塔四角设置辐射式接地体，延伸接地体的长度宜限制在10-30m以内。环形接地装置的周边可根据地形、地质状况决定其形状。综上所述，在开展铁路通信综合防雷工作时，需要全面分析铁路的实际状况，防雷措施中存在的缺陷，并及时针对问题和缺陷采取有效的解决办法。建立一个全面可靠地防雷系统，保证铁路内部建筑以及通信设备的安全，避免设备和人员由于直接雷击或者感应雷击而受到损害。
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