关于铁路站场通信信号综合防雷技术分析

摘要：阐述铁路站场应用该综合防雷技术，站场通信、信号设备雷电防护效果可靠。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。

关键词：站场、通信信号设备、雷击、防雷

Abstract: This paper introduces the application of the integrated lightning protection of railway station, station field communication, signal lightning protection effect is reliable. Must be at the station of power supply system, antenna system, signal acquisition and transmission system, program-controlled switching system, computer network system, computer room grounding system were reliable and effective protection, in the interception, shunt, equilibrium, grounding, wiring, layout and other aspects as complete, multi-level comprehensive protection.

Key words: station, communication signal equipment, lightning, lightning protection

中图分类号： TU856 文献标识码： A 文章编号：

1.引言

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。

2.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：

2.1 铁路站场占地面积较大，站场主要设备(如数字微波通信、车站数字通信分系统、站场广播机、无线列调通信、平面调车通信、信号微机联锁等设备)集中在信号楼、通信楼。信号楼、通信楼的避雷针应能满足对整个信号楼、通信楼区域的保护，有效防止直击雷的袭击。

2.2 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。

2.3 信号楼微机联锁及通信机房、通讯楼通讯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。当雷雨云之间、雷雨云对大地之间放电时，雷闪电流的高频电磁场对暴露在空间或室内的电源线、信号线、数据线上产生远远超过设备抗电强度的感应雷击过电压，使设备损坏。

从以上分析中可以得出：为了提高铁路站场建筑物安全、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。

3.直击雷防护

3.1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(通常认为零电位)引至针尖，利用针尖的高度(比被保护物高出许多)，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。

预放电型避雷针为先进的纯结构型预放电避雷针。它利用雷云在空中感应的电场强度，使针头的感应电极(空中场强)与针尖(地电位)之间产生强烈的火花放电，使针头周围空气电离，在电场的作用下形成一条向上的雷电先导，从而使迎面先导提前与雷云的下行先导相遇，形成主放电通道，从而大大提高了避雷针的效率，使保护半径大大提高。由于其内部无任何电子元件，避免了老化问题，所以更加可靠，不需维护。该类避雷针的特点如下：

（1）最快的抢先预放电时间86us，即优先引雷入地，保护半径大大增加，为目前国际上中抢先时间最快的预放电避雷针。

（2）在相同的安装高度下，比普通避雷针的保护半径大十几倍，大大提高了防护效率。

（3）避雷针内部无电子部件，更加安全，减少故障隐患，无老化，不需维护。

（4）选用了世界最好的防腐316L不锈钢材料，永不生锈。

（5）重量很轻，何载小，对支撑物的荷载要求低。

3.2直击雷防护技术

铁路站场直击雷防护重点区域是通信楼、信号楼和户外岔群咽喉区设备。

3.2.1通信楼直击雷防护

利用通信楼附近的高约45米微波塔，在塔顶上安装IF3 避雷针，避雷针安装高度超出塔顶2.5米。经计算，避雷针对地面的保护半径可达119米。引下线采用截面大于12mm×4mm的镀锌扁钢。防雷接地装置接地电阻小于1欧。该避雷针可保护通信楼、部分铁轨和场区部分咽喉区的部分信号机等铁路设备，免受直击雷的侵害。

3.2.2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IF3避雷针，针的安装高度超出楼顶5米。经计算，保护半径可达109米。楼顶预埋 350mm×350mm×10mm厚钢板，便于焊接避雷针底座，从底座延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。将避雷针与接地装置贯通。保护信号楼及场区附近的铁轨避免由于直击雷击中铁轨雷电流窜入信号楼，对设备及人身安全造成危害。

3.2.3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145米，在岔群咽喉区附近各建立12米高的铁塔，塔顶安装IF3避雷针。经计算，保护半径可达111米。引下线采用截面大于12mm×4mm的镀锌扁钢。防雷接地装置接地电阻小于10欧。对咽喉区内大部分的轨道电路箱、道叉电动转辙机及信号机等设施进行了直击雷的保护，免受直击雷的侵害。

4.雷击电磁脉冲防护

4.1信号楼雷击电磁脉冲防护

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，供电方式为TT制式。在总配电箱安装两套OBO3*MC50-B+l*MCl25B第一级电源防雷箱，在交直流配电屏电源入线端加两套V20-C/3+NPE 电源防雷器及在车站综合柜入线端安装一套V20-C/I+NPE电源防雷器为第二级电源防雷器。

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，分别选择V20-C系列防雷器进行防护：对于交流和直流220伏信号线采用V20-C/4+NPE电源防雷器进行防护；对于交直流10~24V信号线采用V20-C/1~75V进行防护；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OBO地极保护器480。其特点是：正常工作状态下，两地相互无干扰；雷击状态下， 480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。

4.2通信楼雷击电磁脉冲防护

针对通信楼电源分两路架空引入，引雷几率较大，低压电缆应地埋15m以上引入通信楼，在主配电箱安装两套3*MC50-B+1*MCl25-B第一级电源防雷箱。在数字微波入线端第二级电源防雷器V20-C/I+NPE。由室外引入的微波收发馈线均安装DS-N馈线防雷器。在电缆充气设备电源入线端安装第二级电源防雷器V20-C/I+NPE。在机房内安装等电位连接排 4801，机房内所有设备的机壳及防雷器接地线都连接至等电位连接排上。所有设备的机壳均可靠接地，所有接地线共用一组接地装置。接地电阻为1欧姆以下。防雷器前端均串接20A动力型空气开关。

参考文献：

1.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.GB50343－2004

2.《计算机信息系统雷击电磁脉冲安全防护规范》.GA267-2000

3.《电子设备雷击保护导则》.GB7450—87

4.《电子计算机机房设计规范》.GB50174-93

5.《计算站场地安全要求》.GB9361—88

6.《铁路信号设计规范》.TB10007－99

7.《铁路信号施工规范》.TB10206－99

本文作者简介：

作者姓名：何爱龙

出生年月：1970年11月12日

性别：男

民族：汉

籍贯： 天津市

工作单位：天津南环铁路电务有限责任公司

职称： 工程师

毕业院校：2007年1月，北京交通大学，交通信号与控制专业；

目前从事工作 ：铁路信号维修与管理

学位：大专

研究方向：铁路信号管理