鐵路信號設備的防雷與接地研究

摘 要：自然界中，雷擊事件和電磁干擾是有發生，對鐵路信號設備造成了一定的隱患，因而鐵路信號設備的防雷接地安全性至關重要。在設計的過程中，為了確保鐵路信號設備的安全，應當優化防雷接地設計的方案，提高自身工作的可靠性，最大程度的加強接地安全措施。

關鍵詞：鐵路信號設備 防雷 接地

中圖分類號：U22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0242-01

1 鐵路信號設備防雷接地重要性

當雷擊到鐵路信號設備的防雷接地系統時，所產生的雷電過壓、電磁脈沖以及雷電放電，而這些在通過電纜或者金屬管道時就會產生對各種弱電設備很嚴重的電磁干擾，進而影響到整個系統的正常運轉。其主要的影響有兩方面：（1）雷電流主要是利用集中基地裝置泄入大地來通過防雷接地網的，這樣就會產生一定量的沖擊電壓，嚴重的時候就會產生部分的部位反擊，甚至產生局部的放電現象，這些現象就會危及到設備的絕緣。（2）雷電流在通過避雷針接地將引下線入地的時候，將會在周圍產生很大的暫態電磁場，進而在鐵路信號設備的部件上也會產生暫態的電壓，從而影響到這些設備的正常運行。基于雷擊對鐵路信號設備造成的嚴重損害，開展鐵路信號設備防雷接地的研究就顯得尤為重要，鐵路信號設備的正常工作為鐵路的正常運營提供了安全保障，因而，防雷接地是其正常工作的基礎。

2 防雷接地措施

在鐵路信號設備工程實施和運行過程中，自然界的雷電和電子使用時產生的電磁干擾都有可能對設備的正常使用造成影響，破壞鐵路信號傳遞的質量。與建筑物接地和變電站接地技術不同，鐵路信號設備中使用的多為弱電設備，因而接地要求也有所不同。為確保工程系統中各項弱電設備可以不受其干擾的影響，可以正常的運行，從以下幾方面進行提高：（1）可以采取較多的分支接地的引下線，使其通過引下線的電流有所減小，從而減小由于電流流動產生電磁干擾的影響。（2）加強信號和信號之間，電源與電源之間的屏蔽，改善屏蔽的方式通常有增加距離和改善材質兩種，由于信號與信號之間，電源之間的干擾程度將隨著信號線間距的增加呈現指數級下降的趨勢，因而，在允許的情況下可以考慮適當增加設備信號線、電源線之間的間距。另外還可以采用磁特性較適當的配合雙層屏蔽，還可以采取特殊的屏蔽材料。（3）為了減小引下線對弱電設備的感應，就要改進泄流系統的結構，進而是原有的屏蔽網可以很好的發揮作用。（4）在電源入口處除了設置壓敏電阻等方面來限制過壓的裝置外，還在信號的接入處設置具有適當參數的限壓裝置或者應用光電耦合元件。（5）所有控制室進出的電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層一同用一個接地網。在通訊室和控制室設置等電位，等電位與所有的電氣設備的外殼匯流連接。

鐵路信號設備的防雷接地，其室內組合架、電源屏、控制臺、機架、機柜等設備的安全地線、防雷地線、工作地線、電纜屏蔽地線應均應以最短距離分別就近與接地匯集線連接。同一室內同一排各金屬機架、機柜間用40 mm2有絕緣外護套的RVV銅導線加連接。機房面積較大時，可以設置與共用接地系統單點連接的總接地匯接線，控制臺室、繼電器室、計算機房的接地匯集線（分接地匯集線）與總接地匯接線單點連接，分接地匯集線與總接地匯集線以及接地匯集線間的連接線，可用30 mm×3 mm銅排或40 mm2有絕緣外護套的RVV銅導線連接。計算機機房屏蔽層、金屬門框、暖氣等金屬管線、窗戶金屬屏蔽層以及防靜電地板金屬支撐架應當與環形接地裝置可靠連接，有條件的機房，還應與建筑物鋼筋連接.

3 鐵路信號設備防雷接地建議

鐵路信號設備中各項弱電設備易受電磁的干擾，由于受到了地電位差異以及靜電感應的影響，信號線的任一輸入端與地之間產生疊加的共共模干擾，同時還受到電磁感應被測信號產生了疊加的串謀干擾。通常采取接地和屏蔽相結合的防干擾措施，將其分屏屏蔽。可以從以下角度進行考慮：分流，均壓，接地，屏蔽和保護技術。分流：增加接地引下線數，從而減小每根引下線的電流，其感應范圍也就相對較小，由此產生的電磁干擾也會相應減小。均壓：使被保護對象的各部位盡可能構成等電位，從而杜絕電位差對電子設備造成的傷害。接地：良好的接地是質量安全的重要保證之一，良好的接地能夠有效消除電磁干擾的產生。屏蔽：良好的屏蔽對于防雷電脈沖也是有效的措施。保護：對電子裝置進行過壓和過流保護，是最直接也是最重要的措施之一，相對于建筑物接地，鐵路信號設備的防雷接地有自身的特點，其中屏蔽和保護是變最容易忽視的措施。結合國際上較為常用的防雷接地技術，可以采取以下措施。

（1）注意信號數字設備防雷接地的規范性。在現代鐵路信號設備中，機柜內的設備比較多，使得數字地線、模擬地線、信號地線以及功率地線的不斷增多。在這樣一種情況下，必然也需要采取良好的措施對其進行控制和處理。

（2）可以采取接地體或者接地線技術。接地體可分為自然接地體和人工接地體，設計中通常采用人工接地體，以便達到所規定的接地電阻，并避免外界其他因素的影響。接地線即接地體的外引線，連接被保護或屏蔽設施的連線，可設主接地線、等電位連接板和分接地線。防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可采用圓鋼或扁鋼，兩端按規定的搭接長度焊接達到電連接。防靜電保護和防干擾屏蔽裝置的主接地線一般采用多股銅芯電纜，分接地線采用多股銅芯軟線。

（3）合理配置避雷針，嚴防直接雷的危害。避雷針保證雷電不會直接擊中變電所內的設備，高壓線路的避雷器，保證雷電不會通過高壓電力線侵害到變電所內部，在變電所內設備的安裝位置和電纜的鋪設要在防雷系統的保護范圍內，保證系統不會遭受雷電直接侵害，系統的弱電電纜前端要采用相應的電涌保護器進行保護，防止感應過電壓或者二次反擊高壓對設備的侵害。另外還要注意智能化系統的電纜和設備要與避雷針保持足夠距離，防止出現干擾。

4 結語

綜上所述，鐵路信號設備的防雷接地是一項復雜的系統工程，做好系統的接地工作，必須在工程設計階段就要認真考慮，在設計時應根據實際情況采用最優方案，盡量減少感應，同時也要采取其他措施以保護敏感的弱電設備。在鐵路信號設備運行過程中，還需要定期做好防雷接地系統的檢測工作，確保防雷接地系統滿足要求，只有這樣鐵路信號設備才能安全運行，不受雷電或者干擾危害。根據防雷設計的整體性、結構性、層次性、目的性，及整個信號設備周圍環境、地理位置、土質條件以及設備性能和用途，采取相應的防雷接地防護措施。對處在不同區域的設備系統進行等電位連接，使處在不同層次的設備系統達到統一的接地效果。

參考文獻

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