淺析鐵路信號設備雷害防護

李小娟

摘 要：鐵路信號設備是組織列車運行、保證行車安全、提高運輸效率、傳遞信息、改善行車人員勞動條件的關鍵性設備，因此，保證鐵路信號設備的安全性及可靠性是一項重要工作。隨著科技的進步，鐵路信號設備多采用調度集中、計算機聯鎖、區間信號自動控制、微機監測等電子、微電子設備，但由于這些設備的耐過壓能力有限，一旦遭遇雷雨天氣，受到雷電高壓入侵，雷電所產生的電磁效應及熱效應都會對鐵路信號設備造成損害，從而影響到列車的安全運行。因此，對于鐵路信號設備來說，采用一定的技術手段進行雷害防護顯得尤為重要。

關鍵詞：鐵路信號設備；雷害；雷害防護

一、雷害

由于暖濕空氣的劇烈運動，天空中的云層可以帶電。帶異性電荷的雷云間會發生云間放電，天空中的雷云也會對大地放電，以達到中和云層中電荷的目的。帶電雷云放電這一極普通的自然現象即為雷電。相對于雷云之間的放電來說，雷云對地的放電會對地面物體產生更大的危害性。根據雷電侵入信號設備的方式，雷電分為直擊雷、雷電電磁脈沖感應、雷電波侵入、球雷四種。

1、直擊雷

直擊雷是直接擊在室外信號設備、架空線等物體上并流入大地的雷擊。直擊雷擊中的物體會產生高電壓，引起過電流，流過的雷電電流高達幾十千安甚至幾百千安，會對室外信號設備、架空線等產生嚴重破壞。一般來說，室內信號設備不會遭直擊雷侵害。

2、雷電電磁脈沖感應

雷電電磁脈沖感應即感應雷，是由于雷電產生的強大電場和磁場變化而引起的。雷電電磁脈沖感應會造成金屬部件之間產生電火花放電。當室外信號設備、架空線等遭受到直擊雷或是信號設備、架空線等物體附近遭受到直擊雷時，會在信號設備、架空線等物體內的金屬部件上感應出高電壓和過電流，從而對信號設備、架空線等造成損害。

3、雷電波侵入

當雷電直接擊中室外信號設備、架空線等或擊中信號設備、架空線等物體附近時，由于雷電電磁波的感應，會在信號設備、架空線等物體內的金屬部件上感應出高電壓和過電流。若這一高電壓、過電流沿著金屬部件傳入室內，會對室內信號設備及人身安全造成傷害。這一侵入方式就叫作雷電波侵入。

4、球雷

球雷常沿地面滾動或在空氣中飄動，能通過門、窗或其它縫隙進入室內，會在室內無聲消失或是引起劇烈爆炸，亦會對室內信號設備及人身安全造成傷害。

二、雷電侵入信號設備的途徑

各種信號設備，由于產生作用不同，工作所需條件亦不同，所以受到雷電侵襲的途徑也是各異的。雷電對信號設備的攻擊對象主要包括信號交流電源線、軌道電路、電纜。當信號設備被雷擊后，有可能會出現區間信號機燈光錯誤顯示，軌道電路出現閃紅，聯鎖顯示器出現黑屏，電源屏停電，道岔錯誤轉換，進路錯誤解鎖等故障，影響列車正常運行。

1、由信號交流電源線侵入

雷電沖擊波侵入交流電源線，產生的高壓電傳至高壓變壓器，若該高壓變壓器未裝設避雷設備或設備失效，會將其高、低壓間的絕緣擊穿，高壓輸電線上的雷電壓就直接加到了信號交流電源線中，從而傳輸給低壓側設備，對低壓側設備造成侵害，干擾設備的正常運行。

2、由軌道電路侵入

軌道電路是用鋼軌作為傳輸線來進行信息傳輸的，而鋼軌一般是高出地面的，很容易遭受到雷擊。當軌道電路遭受雷擊后，可能造成軌道電路發送、接收設備的損壞或是出現紅光帶。

3、由電纜侵入

鐵路信號室內、外設備通常是通過電纜連接起來的，雷電若擊中電纜，電纜會將高電壓、過電流通過電纜傳至室內，造成室內熔斷器熔斷或斷路器開路，室外信號燈絲斷絲等故障。

三、鐵路信號設備防雷

1、防雷原件

目前使用的防雷原件主要有金屬陶瓷放電管、防雷變壓器、金屬氧化物壓敏電阻器、瞬態電壓抑制器。金屬陶瓷放電管平常不導電。當雷電的過電壓將其擊穿后，通過金屬陶瓷放電管放電，雷電過電壓消失后恢復常態。金屬陶瓷放電管主要用于信號設備防雷電路粗保護環節。防雷變壓器采用了靜電屏蔽接地措施。它主要是在變壓器初級與次級之間接入了面積足夠大的金屬體作為屏蔽體，當雷電的過電壓經變壓器時，過電壓會通過金屬板屏蔽進入大地，從而起到防雷作用。金屬氧化物壓敏電阻器主要以氧化鋅為主。正常情況下，壓敏電阻呈現高阻值。當雷電入侵時，壓敏電阻呈低阻，過電壓會被抑制，從而起到過壓保護作用。一般作為電子設備和電磁設備的防雷原件。瞬態電壓抑制器是一種二極管。正常情況下，瞬態電壓抑制器呈高阻，對電路沒有影響。當產生雷電過電壓時，瞬態電壓抑制器導通，會將過電壓限制到一定值，起到保護信號設備的作用。瞬態電壓抑制器可作為雷電的細保護，主要適用于電子設備防雷。

近幾年鐵路信號防雷中使用較廣泛的防雷裝置是防雷保安器，又稱浪涌保護器。防雷保安器是一種用防雷原件或防雷原件組合制作而成的全封閉模塊，其安全性與可靠性更高。

2、鐵路信號設備防雷原則

防雷裝置和被防護設備之間的絕緣要匹配，將雷電過電壓限制到被保護的沖擊耐壓以下。正常情況下，防雷裝置不能影響被防護設備的正常工作；當受到雷電侵襲時，保證信號設備能正常動作。若采用多級防護時，各級防雷原件之間要合理配置。

3、防雷措施

鐵路信號防雷系統包括設備外部及內部雷電防護措施。其中外部雷電防護措施主要是為防御直擊雷所設置的，主要包括接閃器（避雷帶、網）、引下線、共用接地系統。內部雷電防護措施主要是為雷電流所產生的電磁傷害效應而設置的，包括室外電纜進戶屏蔽、電子設備機房法拉第籠、安裝防雷單元、布線、室內等電位連接、共用接地系統。

4、防雷的日常維護

信號設備防雷裝置維護分為周期性維護和日常性維護。周期性維護的周期為一年。周期性維護時，有劣化指示和報警功能的防雷保安器實行故障修，其它防雷保安器等防雷裝置應在每年的雷雨季節前進行一次檢測。日常性維護應在每次雷擊后進行。雷電活動強烈的地區，要增加防雷裝置的檢測次數。納入微機監測的防雷保安器實現免維護；需要日常檢查測試的，使用專用的儀器、儀表，嚴格按照供貨企業提供的測試方法及測試要求進行測試。

四、總結

防雷工作對于鐵路信號設備而言，是一項重要的長期工作。隨著科技的發展，信號設備的電子化、智能化程度提高，對防雷裝置的要求也相應提高。所以，工作人員要認真學習防雷相關文件，嚴格按照《維規（技術標準）》的要求進行防雷管理與維護，使防雷工作落到實處，從而使鐵路信號設備正常、穩定工作，確保運輸的安全。

參考文獻

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