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淺析鐵路信號設備的防雷設計

文檔作者：尚淑芳文檔來源：山西省晉城煤業集團鐵運分公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月11日
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淺析鐵路信號設備的防雷設計
尚淑芳
(山西省晉城煤業集團鐵運分公司山西晉城048006)
·數字技術-
【摘要】隨著我國鐵路跨越式發展戰略的全面實施，和大批微電子化、智能化信號設備的應用，鐵路信號系統對防雷的要求更高
了。因此，有必要對鐵路信號防雷進行系統設計，利用現代雷電防護理論，采用合理的防護技術，對信號設備進行系統的防雷保護，
減少雷電影響，延長設備使用壽命，提高設備可靠性。
【關鍵詞】鐵路信號防雷設計
【中圖分類號]U284．7 【文獻標識碼】A
1雷電危害影響途徑
為更好的掌握鐵路信號設備的防雷設
計，首先應了解雷電影響鐵路信號設備的途
徑。
在雷暴活動Ⅸ域內，雷電直接通過建筑
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。商擊雷害發生
概率較低，微電子設備抗直擊雷能JJ也很低。
除去直擊雷危害外，一般為感應雷擊危害。當
雷電直擊在裝置有信號設備的建筑物或擊在
裝置有信號設備的場所附近的構筑物、地面
突出物或大地時，雷電電磁脈沖將在信號系
統內產生過電壓和過電流，這是雷電對鐵路
信號設備l三要的影響途徑。感應雷是雷電在
雷西之間或雷云對地放電時，在附近的戶外
傳輸信號線路(如信號電纜線)、埋地電力線、
設備間連接產生電磁感應并侵入設備，使串
聯住線路或終端的電子設備遭到損害。雷電
沖擊波向信號設備供電的電源系統侵入，侵
入高壓線傳軍高壓變壓器，若該變壓器未裝
避雷器或避雷器失效，雷電波幅值義較大，就
會擊穿變壓器初級、次級繞組間絕緣。這樣
數百f伏的雷電壓就會直接侵入交流低壓電
源，嚴蘑破壞低壓側的信號設備。向信號設
備的軌道電路侵入，軌道電路用鋼軌作為傳
輸線，它一般高出地面，有的鐵路旁有高山、
樹木，有的是大橋，也容易遭雷擊。雷電浪
涌是近年來由于微電子設備(如計算機聯鎖設
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于直接雷擊引起
的，而是由于雷擊發生時在電源和通訊線路
中感應的電流浪涌引起的。
2防雷設計分析
2．1直擊雷防護一避雷針
對于直擊雷防護一般采用避雷針防護。
普通避雷針，通常為一根鐵棒，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)，比被保護物優先產生上行先導，與
雷云的下行先導相遇，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
放電型避雷針利用了雷云產生的空間電場強
度，預先使周圍的空氣電離，空氣離子在空
間電場的作用F加速接近雷云，從而使迎面
先導提前與雷云的下行先導相遇，使得引雷
的可靠性和半徑提高，增強了保護性能。
2．2雷擊電磁脈沖防護一防雷器
應用新型高能量密度的石墨電極材料。
8 數字技術與應用
【文章編號]1007-9416(2010)03-0008-01
采用多電極堆，保證可控制的能量分配。并
聯電容控制對模塊達到低殘壓水平。密封設
計，安裝方式沒有限制，無電弧外泄，無須
使用大體積的隔離金屬箱。無需斷電，所有
模塊都可取F檢測和更換。安裝簡孽，支持
凱文接線，N／PE端的隧道式連接，免除凋線
的繁瑣。容通電流大，反應速度快，插入損
耗小。采用NPE模塊的防雷器nr在電網出現
故障時，即使在地阻值高或地線連接不良的
情況下，流經防雷器的電流町使前級保險絲
脫逃，防雷器與電嘲隔離，防止防宙器損壞。
3對鐵路站場雷電防護的分析
鐵路站場設備遭受過電壓和過電流攻擊
的途徑可分為直擊雷、感應雷、傳導雷、操
作過電壓4種。結合站場設備的分布特點及
雷電攻擊的途徑類型，鐵路站場雷電防護存
在以F特點：
(1)鐵路站場占地面積較大，站場主要設
備(如數字微波通信．乍站數字通信分系統，
站場廣播機、無線列凋通信、平面凋車通
信、信號微機聯鎖等設備)集中在估號樓，通
信樓。信號樓、通信樓的避雷針應能滿足對
整個信號樓、通信樓區域的保護，有效防止
直擊雷的襲擊。
(2)鐵路道軌是接受直擊雷和傳導雷感應
雷的良好導體。與道軌連接的相天鐵路信號
設備，如信號機、軌道電路箱、道岔電動轉
轍機等，將受到雷擊的嚴重威脅。
(3)信號樓微機聯鎖及通信機房、通訊樓
通訊機房等重要區域的戶外線路叮能遺受到
直擊雷后，線路中的大電流串入各機房內
部，從而引起對內部設備的損壞。當雷廂云
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窄間或室內的電源線，
信號線、數據線E產生遠遠超過沒備抗電強
度的感應雷擊過電壓，使設備損壞。
(4)雷電防護的原則是“等電位”。由于
機房存在多類接地系統，其沖擊接地電阻不
均衡，在雷擊發生時，雷電流引起地電位
差，造成“地電位反擊”，使人員和設備遭
受損害。
(5)操作過電壓引起的危害，如儲藏設備
的開關、輸電線路的短路、周圍大容量設備
運行時產生的工業T：擾或操作過電壓在電源
線上會產生5000-6000V，3kA的浪涌過電壓
及浪涌電流，它們的竄人也會對信號樓、通
信樓內的設備產生很大的破壞。
4鐵路信號雷電防護一般手段
(1)埋設嘲狀接地圍繞信號樓埋設網狀接
地，對地電阻必須小于l 0。這是對設備的
外部防護，首選是將主要的雷電流引入大
地；其次足在將雷電流引入大地的時候盡量將
雷電流分流，避免造成過電堆危害設備；第二三
是建筑物各點的電位均衡，避免由f電位差
危害設備；第四足保障建筑物有良好的接地，
降低雷擊建筑物時接地點電位損壞設備。
(2)構成群蔽接地柵使用導電良好的鍍鋅
銅條任信號廄面和四周構成屏蔽接地柵(法
拉第籠)，與接地網良好連接由j：信號樓內
有夫量低壓電子邏輯系統、遙控、小功率信
號電路的電器設備，需要加裝專門的屏蔽
網。根據鐵標有關防雷技術標準，應在整個
屋面組成不大于規定大小的網格，所有均壓
環采用避雷帶等電位連接。
(3)實行等電位連接室內設備的各類地
線、窗柵、金屬管線都要接在地柵E，實行
等電位連接。這樣也nr利用信號樓中的金屬
部件以及鋼筋構成不規則的法拉第籠，起別
一定或更好的屏蔽作用。
(4)并接過電壓保護器件電源線路入口
(室內核心電子機柜的單元電源入口也有必
要)并接過電壓保護器件，抑制電源浪涌電
壓，防止浪涌電雎竄人微電子設備造成損
壞。弱電設備的電源雷電侵害主要足通過電
源線路侵入。
(5)串接過電流保護器件信號線路入幾串
接過電流保護器件，抑制信號系統浪涌電壓
產乍的過電流，防止過電流竄入微電子設備
造成損壞。
(6)采用光纖電纜數據通信和測控技術的接
口電路，比各終端的供電系統電路顯然要靈
敏得多，如計算機聯鎖設備中設置在行車室
的終端顯示器、打印接U?？刹捎霉饫w電纜作
為數據傳輸線，岡光纜足靠光傳輸的，不是金
屬傳輸的，并具有抗電磁T擾強的特點，采用
光纖電纜是對數據接幾電路最好的防雷措施。
鐵路信號設備的防雷I．口J題是一個綜合性
的工作，不但要注重其設計，更要重視施工
工藝技術。好的設計需要合格的施工工藝來
實現。只有設計，施工共同提高，才能確保
鐵路信號的防雷質量，提高設備的可靠性。
[參考文獻】
【l】GB50057—94．建筑物防雷設計規范，
S1．2000．
【2】GB7450—1987，電予設備雷擊保護導《Ⅱ．
【3】TB／T3074-2003，鐵道信號設備雷電
電磁脈沖防護技術條件．

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