浅谈信号设备防雷的重要性

浅谈信号设备防雷的重要性

根据铁路信号设备的特点以及有关雷电放电的特点，进行了细致的分析，指出雷电对于铁路信号设备所产生的危害。另外，针对铁路建设中避雷针的使用方法和接地网络结合的设计、电路材料的选择以及设备抗干扰的利用等方面详细介绍有关防雷的措施设计和施工方法，使设计和施工同步发展提高，加强设备的抵抗雷击的能力。

标签：铁路交通；信号设备；防雷措施；接地设计

引言

电气化铁路在我国已经得到飞速的发展，再加上铁路信号系统对于微电子设备的广泛使用，使得铁路的信号系统发生了质的飞跃。众所周知，微电子技术的使用条件是弱电环境，只有在弱点环境中，微电子设备才会发挥其功能，因此，该设备对于外界的干扰非常敏感，尤其是对雷电等电磁强度较大的现象，被干扰程度就更大。而雷电的过程中会有大量的电流产生，造成电磁场发生瞬间变化，所以，此时对于微电子设备的危害将会非常严重。

据统计，目前雷暴和台风以及暴雨已经成为我国最严重的三大自然灾害，它们的发生将严重影响铁路整个信号设备系统的正常工作。而雷电原因所导致的设备故障在我国所有的事故总数中占到一半以上，所以，铁道部开始大力投入对防雷的建设，通过合理的防雷措施，提高铁路信号设备的防雷保护工作。

1 铁路信号设备受到的雷电影响

自然界中所有的脉冲放电过程雷电放电是最为强大的，它对铁路信号设备所造成的危害有很多种形式，常见的有直接雷击和感应雷击形式，也有雷电反击的形式。因雷电所产生的电磁能量高达几十万伏特，雷电的这一特点是造成铁路信号干扰的直接因素。由于雷电在瞬间释放的电磁能量极高，电流甚至能达到二十万安，并且持续时间很长，而铁路上的钢轨对于这个极大的脉冲有很大的阻抗功能，使雷电放电的电流大部分流入土地。但是，在接地电阻的影响下，雷电放电的电流就容易在入地点的周围形成另一种强大的电流。

因雷电而引起的铁路信号设备危害很常见，其中最为常见的危害有：

①信号设备很多属于地面突出物，而雷电脉冲将在信号设备上产生过电压和过电流，进而损害信号设备。

②室外信号设备等存在很多接地系统，如果接地的电阻出现不均衡的分布时，在遭遇雷击过后就会出现很大的电位差，这就极易造成信号设备的损害甚至是人员伤亡。

③室外信号设备在遇到雷电时，尤其是严重的雷击过后，产生的巨大电流会沿着钢轨或电缆线路传递，很容易使室内设备严重受损。

综上所述，对于铁路信号设备进行一定的防雷措施是很有必要的，只有完善信号设备的防雷措施，才能保证设备的安全运用。

2 铁路中的信号设备有关防雷措施

防雷是一项要求很高，操作复杂的工作，若要进行有效的防雷措施，就需要从综合防雷和具体防雷两个方面进行分析，我们不可能仅仅依靠几种先进的防雷措施加上先进的防雷装置就能完全避免雷击现象的发生，完全消除过电压等造成的对信号设备的影响。因此，必须根据雷害的破坏途径进行综合分析，排除可能导致雷击破坏的因素，利用综合防雷的措施方法，避免雷击对信号设备的损害。而常见的综合防治方法有接闪法，也就是通过避雷针等避雷设备的使用最大限度的做到雷电向大地流入。此外还有均压和屏蔽的防治方法，分流也是重要的防雷措施。

具体的防雷措施有以下几种：

第一，埋设网状的接地设备，这是铁路信号防雷中的常用手段。在建筑物中埋设电力线缆，将信号楼与通信楼之间采用公用的接地系统，使每座楼中的电子设备能够共同使用一组接地装置，而形成统一的联合接地网。下面我们可以进一步分析接地设备的相关工作原理，首先，雷电在接地设备的作用下，将电流大量的引入大地；然后，把引入的电流在进入大地时做到雷电分流处理，避免过电压的出现；再次，均衡处理建筑物中各点之间的点位，严禁出现电位差进而危害设备的现象发生；最后，必须做到建筑物能够最大限度的接地，避免雷击时对接地点电位造成影响而损坏设备。

第二，尽量采用光纤电缆数据通信和测控技术的接口电路，这种电路非常灵敏，并具有较强的抗电磁干扰的能力。例如，计算机联锁设备中设置在行车室的终端显示器、打印接口等都可以采用这种材质的电路，对数据接口电路来讲，采用光纤电缆是最好的防雷措施。

第三，信号系统中的电压来源主要靠感应的雷电干扰和电磁干扰以及静电和无线电干扰等作用而产生。而铁路信号设备中尤其是那些铺设在室外的电缆电线更容易受到雷电的干扰，造成进一步的破坏，因此，必须对此做出一定的防护措施。常见的手段就是在信号设备接入口串接相应的电流保护设施，最大限度的抑制雷电对信号设备产生的过电流，避免因过电流在微电子等设备中的流入而造成的破坏。

第四，采用避雷针来防护直击雷的影响。避雷针通常为一根端部磨尖的铁棒，通过接地引下线将地电位引至针尖，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，使建筑物免受雷电的袭击。预放电型避雷针利用了雷云产生的空间电场强度，使周围的空气发生电离，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，增强了保护性能，因此，可以用预放电型避雷针来保护铁路信号设备。

铁路信号设备的防雷问题是一个综合性的工作，不但要注重设计的合理性，更要重视施工工艺技术。只有设计、施工共同发挥优势，才能确保铁路信号设备的防雷可靠性，提高防雷质量。

3 铁路中信号设备的防雷分析

随着我国现代科技水平的提高，铁路信号设备不断实现电子化，并且该趋势进步的幅度很大。微电子设备能否实现稳定的运行是现在面临的重要问题。由于雷电所释放的电脉冲而产生的过电压以及过电流会严重破坏电源系统和信号的传输通道，进而威胁铁路的正常安全运行，因此，加强完善信号设备的防雷工作是当前重要的工作。

为有效的防止雷害影响造成的设备故障发生，给正常的运输生产秩序造成严重影响。在电源防雷方面，我们在电源屏前加装交流电源防雷保安器，提高了信号两路电源对由雷电所产生的静电场、感应场和幅射场的干扰能力；在地线整治方面，根据不同电阻率的土壤，采用不同的材料构成接地网，使每个站的防雷地线都在规定范围内。在机房环境方面，采用法拉第笼进行电磁屏蔽，有效抗御直击雷，并降低雷电电磁干扰。经过改造，目前，信号设备防雷能力得到提高，事故明显减少，在防雷工作上取得了一定的成效。

4 结束语

现在，对于铁路建设中的信号设备防雷工作的要求越来越严格。它已经是铁路部门集中注意的综合性问题，要完善信号设备的防雷系统必须从接地网路结构设计以及设备材质的选择等方面进行同步实施。并在此基础上做好防雷设计以及防雷施工工作，在两方面共同的作用下，才会实现铁路中信号设备的高效防雷效果。

参考文献

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