铁路通信设备的防雷

(神华准格尔能源有限公司 大准铁路通信段，内蒙古 准格尔旗 010300) 
摘 要：简述了雷击的形式与特性以及雷电对通信设 备的危害,提出了铁路通信设备的防雷与接地措施，并进一步对防护的方法进行了论述。
关键词：通信设备；雷电危害；防护；接地
中图分类号：U285.8  文献标识码：A  文章编号：[H TK]1007—6921(2008)23—0128—01

随着科技的迅猛发展，已进入电子信息时代的各行各业都日益广泛地采用电子信息技术装备 自己，尤其在通信领域。由于近年来铁路通信大量采用了高可靠性的先进设备，集成度增高 ，电路电压低，对雷电较敏感，其抗雷能力随之减弱。这样雷害问题就日益突显出来，加强 铁路通信设备的雷电防护，是摆在我们面前的一项艰巨任务。
1 雷电的物理特性 

根据观测，地球上每秒钟要出现大约100次的闪电雷击。自古以来雷电就是一种令人畏惧的 自然现象，给人类社会造成了一定的危害，因此了解它的形成过程，寻求有效地防护措施意 义十分重大。 在春夏之交、夏秋之交冷暖空气活动频繁之际，上升暖空气在高处逐渐冷却 ，凝结出水滴或冻结的冰晶在重力作用下下降，水滴与速度较大的上升气流摩擦，分裂成带 不同电荷的大小不一的水滴。上升气流的“分选”作用致使云的上部充满了带正电的小冰晶 ，而下降速度较大的冰雹把负电带到了云的下部，持续的对流运动，使电荷越聚越多，便形 成了具有很强电场的雷暴云。云中的电荷分离后使云与云之间、云与地面之间、云的不同部 位之间的电位梯度加大了。当电位梯度大到一定程度，在雷暴云之间或在暴云对地之间放电 ，这种现象就是雷电。当通信设备的天线架设很高时，带电的云层会在天线上产生感应电荷 ，如果天线与大地之间有直流通路，电荷会通过土地随时泄放而不会积累起来。因此也不会 由于感应在天线与大地之间产生高电位而引起放电，否则就有可能遭受雷击。
2 雷电入侵的主要途径

雷击铁路通信设备的途径主要有：一是雷电冲击波通过户外传输线路侵入通信设备，由于闪 电脉冲放电峰值电流大，电流强，电流随时间变化率大，且放电过程所形成的频谱范围宽（ 1～100Hz）。因此，对架空通信光缆、电缆等通信线路都会产生强大的感应过电压和感应过 电流。一旦感应过电压和过电流被引入通信设备的内部，将产生严重干扰甚至毁坏通信设备 。另一种是雷击大地或接地体，引起地电位上升，对通信设备产生反击，损害通信设备。
3 通信设备的防雷措施

一般来说，建筑物的避免雷击的途径大致有四条：①疏导，即将雷云中的电荷疏导至大地， 从而避免直接雷击或感应雷击电流流经被保护的建筑物或设备，从而使这些建筑物或设备免 受雷击。②隔离，即将雷电信号和被保护物隔离开来从而避免雷击。③等位，即将铁塔地、 工作地、建筑物的公共地等置于同一电位。④消散，即释放出异性电荷和雷云中的电荷进行 中和，从而阻止雷电的形成。根据以上的四种避雷途径，具体到我铁路通信的防雷设计来说 ，其主要的防雷措施有以下几种方法。
3.1 通信站的接地电阻越小，过电压值越低，耐雷水平越高

接地电阻大则耐雷水平低，容易遭受雷击，损坏通信设备。所以大楼及通信站的接地装置的 电阻值必须引起重视，每年必须在雷雨季节前测量一次。接地电阻值要在标准范围内，一般 地区小于5Ω，高土壤电阻率地区小于10Ω。测量工作最好请专业同志来测量，因为测量接 地电阻要有一定的专业知识，一般不易测准。如果发现接地电阻高，超过标准，则应认真分 析研究其原因，确实是电阻值高，应该研究采取降低接地电阻的措施。特别是沿线通信站接 地电阻超标太多的，一定要请专门研究单位来协助研究提出改善防雷措施，降低接地电阻。 
3.2 通信机械室法拉第笼式接地系统

在规程中要求大楼及通信机械室接地引下线可利用建筑物主体钢筋，钢筋本身上、下连接点 应采用搭焊接，且其上端应与房顶避雷装置、下端应与接地网、中间应与各层均压网或环形 接地母线焊接成电气上连通的法拉第笼式接地系统。
3.3 设备的金属外壳、金属框架以及各种电缆的金属外皮等的接地螺栓应使用含银 环氧树脂导电胶粘合

如接地系统做得很好，但设备外壳、金属框等没有很好与接地系统连接，接触不好，当过电 压引进时，设备不处于绝对零电位的保护下，就有可能把设备击坏。因此一定要保证设备的 良好接地，用螺栓接地的一定要用含银环氧树脂粘合。
3.4 入户处加装合适的避雷器，使高电压脉冲分流入地

为了减少外界雷电电磁干扰，除机械室采用法拉第笼屏蔽措施外，室外电力电缆、通信电缆 、塔灯电缆以及其他电缆进入通信机房前一定要采取屏蔽措施，在所有电缆入户处加装合适 的避雷器，使得沿导线传来的高电压脉冲在避雷器处分流入地。
3.4.1 架空电线由终端杆引下后

应改用屏蔽电缆，进入室内前应水平直埋10m以上，埋地深 度应大于0.6m，屏蔽层两端应接地；如非屏蔽电缆则应穿镀锌铁管，并平行直埋10m以上， 铁管两端接地。
3.4.2 室外通信电缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地，电缆进入室内前应水平直埋10m以 上。
3.4.3 机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜采用屏蔽电缆，或敷设在金属管内。
3.5 引入机房的电缆空线对接地问题

为了防止引入的雷电在开路的导线末端产生反击，损坏设备。规程要求在配线架上电缆空线 对都要在配线架上接地。空线对接地防止过电压反击是有根据的，应该执行。方法很简单， 将空线对线端连接在一起，由一根导线与配线架的接地体连接就可以了。
3.6 限止侵入的过雷压幅值

限止侵入的过雷压幅值防止雷害事故，具体要求：
3.6.1 高压配电线路终端杆上三相对地应分别装设避雷器，配电变压器高、低压侧都应装 避雷器。
3.6.2 机房配电屏或整流器入端三相对地亦应装氧化锌避雷器。直流电源的正极在电源设 备侧和通信设备侧均应接地，负极在电源机房侧和通信机房侧应接压敏电阻。
3.6.3 总配线架的保安器性能要良好，应装有抑制电缆线过电压的压敏电阻等限幅装置。现在这些措施经多年的实践证明是行之有效的，通过2007年我通信段对点岱沟车站应用该综 合防雷方案，站场通信、信号设备雷电防护效果可靠，确保了站场设备运用安全、联络控制 不中断，但并不表示采取了这些措施就万事大吉，为了达到防御或减轻雷电灾害、提高防雷 安全度的目的，还需在实践中本着安全可靠、技术先进、经济合理的原则，不断地研究新问 题、解决新问题，才能将铁路通信的防雷工作推向一个新水平，使大准铁路安全运输生产上 一个新台阶。
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