鐵路通信綜合防雷整治施工技術探究

徐 杰

（中鐵十九局集團電務工程有限公司，北京 102600）

0 引 言

鐵路通信設備在鐵路交通運輸系統中發揮著關鍵性作用。鐵路通信信號設備是鐵路交通運輸網絡的基礎，是鐵路完成全面集中統一指導管理的主要應用介質，是保障行車安全、提升交通運輸工作效率和改善管理能力的核心設施。由于部分通信信號設備安裝設置在戶外，增加了雷擊幾率，因此全方面落實通信信號設備的防雷工作意義重大。

1 雷電概述

雷電對電氣設備的作用影響如下文所述。

（1）直擊雷損害。直擊雷的電壓最大有效峰值一般能夠達到幾萬伏更有甚者幾百萬伏，電流最大有效峰值能夠達到幾十千安培甚至幾百千安培，雷電會直接損害到電氣設施，很大的雷電流在數微秒時間里流下地，使地運行電位快速抬高，導致雷擊意外突發事故，損害人身和設備安全[1]。

（2）傳遞雷損害。遠位置的雷電擊中連接線路或者電磁感應形成的超高電壓，由室外電源連接線路和信號連接線路傳至建筑物內，損害電氣設備。雷電擊中道路地面物品特別是建筑物時，雷電流泄放過程里經進出建筑物的金屬傳輸管道、電源和信號連接線路向外傳遞，進而對其他建筑物內部的連接線路及設備設施造成損害。

（3）感應雷損害。云層相互之間的頻繁對外放電，就會形成超強的電磁波，在電源線和信號線上的信號脈沖電壓，最大有效峰值能夠達到50 kV。感應入侵的重要渠道，包含供應電源線、聯系電話線、有線聯網電視、房屋的建筑外墻結構或結構柱子[2]。

2 鐵路通信綜合防雷的實施

鐵路通信防雷治理是一項整體性項目工程，在實行防雷項目工程時，要對內部6個組成部分有一定了解掌握，即直擊雷的安全保護、等運行電位鏈接舉措手段、屏蔽舉措手段、標準的綜合布線、安裝設置電涌安全保護器以及改善科學的接地系統。除此之外，鐵路通信綜合防雷還包括3項專業技術方式。（1）外界防直擊雷系統可以高效控制雷電，對通信設備形成的影響，其作為防雷的第一專業技術方式，可以高效阻擋雷電入侵，保障通信設備的持續性。（2）過電壓安全保護設備的主要作用是控制雷電入侵時，形成的過電壓，降低過電壓對通信設備導致的損害，促使通信設備在高速鐵路建設時有效發揮作用。（3）等運行電位鏈接的定位目標在于完成多個通信設備穩定運行，為了保障多個通信設備同時運行工作，需要采用合適的模式對通信設備展開鏈接全面處理，在這一個過程里應該完成通信設備的等運行電位鏈接，減少設備運行工作差異，保障防雷舉措手段有效發揮最大作用[3]。

3 雷電基本防護控制點

3.1 控制雷擊點

在展開方案綜合設計時，需要把滾球法作為參考標準，選擇最適合的避雷針，實現準確的安裝設置過程，讓避雷針的主要作用有效發揮在每一個控制點，盡可能規避信號天線。

3.2 引導雷電進入地網

為了預防雷電引流而造成側向跳火的真實情況產生，嚴令拒絕和周圍設備、信號傳輸控制電纜等產生電磁感應。

3.3 等電位連接

為了嚴令拒絕運行電位反擊實際狀況的產生，一般選擇運用等運行電位鏈接的模式。根據產業參考標準以及規范，運用協同接地和等運行電位鏈接一同運用的模式，避免運行電位反擊問題現象產生，對設備導致損害[4]。

3.4 防護電源浪涌沖擊

在電源展開接線的地方，安裝設置了質量合格的電源避雷設施，可以減少雷擊浪涌所導致的沖擊負荷。此外，對連接線路展開接地，安裝設置滿足設計基本需要的信號避雷器，以阻攔雷擊浪涌和設備鏈接，保障設備的正常運行。

4 綜合防雷基本方法

4.1 綜合防雷系統的組成

雷電綜合防護系統通常由建筑物外界防雷、內部防雷和共同使用接地系統幾部分構成。外界防雷主要應用在防直擊雷，內部防雷系統可以充分降低和預防雷電流在安全保護分布空間內所形成的電磁作用效果。經過在雷電安全保護設備的前部安裝設置恰當的避雷器，使設施、連接線路和大地產生了一個等運行電位體。降低和預防雷電流在安全保護分布空間內所形成的電磁作用效果。安全保護舉措手段包含等運行電位鏈接系統、按照區級分設備安裝設置了浪涌安全保護器、合理布線設計等項目工程。鐵路綜合防雷示意設計流程如圖1所示。

圖1 鐵路綜合防雷示意設計流程圖

4.2 通信機房建筑內部防雷

通信設施機房內部防雷常用平衡系統運行電位，嚴格制約過電壓振蕩幅值，降低和預防雷電流在安全保護分布空間內所形成的電磁感應。主要的專業技術手段有設備接地匯條線、等運行電位連接線、光傳輸控制電纜外藏及合理布線設計以及增加安裝浪涌保護器（Surge Protection Device，SPD），包含電源系統和各類通信設備的安全保護等項目。

4.3 通信機房外部防護

通信機房建筑外部防護舉措手段，包含安裝設置避雷銅、設立地網以及通信鐵塔接地和安全保護等專業技術手段。依據“法拉第”均壓理論，將通信設施機房建筑物綜合系統設計成一個屏蔽式組成結構，構成一個綜合接地網。保障建筑樓層結構內各個點運行電位分散平均，完善通信設備所處場地設施機房電磁環境基本條件。

4.4 直擊雷防護

通信設備直擊雷安全保護一般運用避雷針。

普通避雷針就是一條鐵棒，將一端磨尖，使用引線把運行電位轉化到針尖，由于針尖高度高于建筑物，因此會先于建筑物產生上行工作先導，碰到雷云自動形成的下行工作先導，將雷電引進地下，對建筑物形成安全保護作用，規避其受到雷擊的損傷。

預對外放電型避雷針是對雷云自動形成的空間電場進一步使用，將周圍空氣展開電離作用，在分布空間電場的主要作用下，空氣離子向雷云迅速接近，增長引雷的可行性，與此同時增加避雷針的全面保護作用范圍，安全保護程度提高。這類避雷針具備先進的組成構造，屬于純結構型預對外放電避雷針。這類避雷針的中間不存在任何電子元部件設備，不會產生老化衰敗問題，因此可行性能獲取大大提高，而且不需要展開保護，減少資金投入。

預對外放電型避雷針與普通避雷針對比優勢明顯，可以形成“預對外放電時間”，即預先自動形成上行工作先導的時間，這是對預對外放電型避雷針展開功能評測的核心參考標準。鐵路交通運輸產業在停靠車站雷擊安全保護中，所選擇的都是科學的IF3預對外放電型避雷針對直擊雷展開安全保護。一般對場站地區中受到直擊雷損害幾率較大的核心要點地區展開安全保護。

IF3預對外放電型避雷針的具體特征如下文所述。

（1）具有快速的搶先預對外放電時間，即可以滿足符合優先將雷入地，增加避雷針的全面保護地區，這是全球作用范圍里具備迅速搶先時間方面的預放電避雷針。

（2）和普通避雷針安裝設置在同一高度，涵蓋的全面保護地區有效面積更大，安全保護工作效率明顯提高。

（3）在避雷針的內部具體組成構造中不富含電子元部件設備，安全參數更高，高效減少問題故障產生比例，不會產生老化衰敗，無需展開保護。

（4）物質材料選擇十分優質，應用防腐作用效果最優的316L不銹鋼，規避其生銹問題現象。

（5）避雷針質量較輕，負載小，不需要支撐物。

5 結 論

在中國鐵路快速發展的階段，落實鐵路通信設備的防雷任務工作，是保障鐵路交通運輸的重點。而通信綜合防雷是系統項目工程，在整個防雷系統中，需要從外界到內部全方位思考，采用不同專業技術方式高效減少雷電對設備的侵害。