本文選自省級期刊《數字技術與應用》，《數字技術與應用》雜志是天津市電子儀表信息研究所主辦的學術期刊。是一本反映數字技術、應用研究的專業刊物。國際刊號ISSN1007-9416，國內刊號CN12-1369/TN，郵發代號：6-251。
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　　摘要：鐵路通信設備在鐵路運輸系統中起到了重要作用。在雷電頻發的季節和地區，電子通信設備很容易遭受雷電及其電磁脈沖的破壞，所以在鐵路通信設備的安全防護中，防雷技術非常重要。本文介紹了鐵路信號設備雷電防護特點和雷電電磁脈沖侵入信號設備的途徑，并在此基礎上，提出了鐵路通信防雷的技術措施。

　　關鍵詞：鐵路,通信設備,防雷技術

　　前言

　　鐵路運輸系統在國民經濟中起到了重要作用,而現代化鐵路通信設備在現代化鐵路運輸系統中是必不可少的。信號設備是由電線路或鋼軌構成的電氣回路,在汛期雷雨季節，雷電較多，雷電通過電線路、鋼軌襲擊信號設備，會直接影響鐵路運輸的安全，因此，鐵路部門切實提高防雷工作標準，做好防雷的相關技術工作，確保鐵路的安全運行。

　　一、鐵路信號設備雷電防護特點

　　鐵路信號設備遭受雷擊過電壓和過電流的類型主要可分為三種，即：直擊雷、感應雷和傳導雷。結合信號設備的分布特點及雷電攻擊的途徑分析，鐵路信號設備雷電防護存在以下特點。

　　（1）信號設備占地面積較大，且很多設備分布在山區、曠野等易遭受雷電攻擊的地區。

　　（2）鐵路的鋼軌是雷電流的良好導體，與鋼軌連接的相關鐵路信號設備，如信號機、軌道電路、電動轉轍機等較容易受到雷電流的威脅。

　　（3）自動閉塞、半自動閉塞等信號條件線、控制線，在非電化區段大部分使用架空線，它們均架設于信號與通信混合線路或自動閉塞高壓信號線路上，由于它們暴露在曠野郊外，在雷雨季節容易遭受到雷電的襲擊，線路中的大電流會串入信號機房內部，從而引起對內部設備的損壞。

　　（4）雷電防護的原則是“等電位”，由于機房存在多類接地系統，其沖擊接地電阻不均衡，在雷擊發生時，雷電流引起地電位差，也容易造成“地電位反擊”，使人員或設備遭受損害。

　　二、雷電電磁脈沖侵入信號設備的途徑

　　（一）雷電直擊裝置有信號設備的建筑物及裝置有信號設備的場所附件的構筑物、地面突出物或大地時，雷電電磁脈沖將在信號系統內產生過電壓和過電流。該現象亦稱空間電磁感應。

　　（二）與信號系統設備相連的信號傳輸線路、鋼軌等設施上遭受直接雷擊時產生的電磁脈沖，或與信號系統設備相連的信號傳輸線路附近遭受直接雷擊時，感應在信號傳輸線上的電磁脈沖，經線路傳導侵入信號系統內的過電壓和過電流。

　　（三）向信號設備供電的電源系統上遭受直接雷擊產生的電磁脈沖，或電源饋線附近遭受直接雷擊時感應在電源線上的雷電電磁脈沖，經電源饋線傳導，在信號系統電源設備上產生的過電壓和過電流。

　　（四）雷擊信號設備場地建筑物的避雷針（或避雷帶、避雷網）時，雷電流沿避雷針（或避雷帶、避雷網）引下線進入接地裝置引起地電位升高，這時，在信號系統接地導體和其他導體間產生的反擊雷過電壓。

　　三、鐵路通信防雷技術措施

　　（一）安裝防雷保安器

　　鐵道行業標準TB/T3074-2003《鐵道信號設備雷電電磁脈沖防護技術條件》和TB1007-2006《鐵路信號設計規范》規定，所有與外線或鋼軌連接的含電子器件的信號設備，在線路與設備的端口處應當裝設專用防雷保安器。一般可對電源從室外進入室內的界面做第1級粗防護，泄放大部分雷電流；在機房電源、即電源屏等前做第2級粗防護或細防護；最后對用電設備，在UPS前做第3級細防護.由于第3級細防護的保護對象直接是信號設備電源，因此要求細防護保安器在雷擊時殘壓較低。由于空氣間隙、氣體放電管并聯在電源線后，在雷擊時會產生續流，導致電源短路；單純壓敏電阻器并聯在電源線后，由于電源正向波動時會出現劣化，導致電源短路，因此無人執守的機房和區間信號設備的電源防雷器，不得單獨使用空氣間隙、氣體放電管，壓敏電阻器等元件。

　　原則上，信號電纜與信號設備的界面應當都置防雷保安器。由于車站信號設備的進線很多，建議在電纜進入信號樓時，設置防雷柜集中防護，以便維護、更換和有問題時查找故障。防雷柜中的防雷保安器可以采用單級或多級。最后的殘壓應當限制在被保護信號設備端口的耐過電壓水平以下。ITU-TK20和K21建議，有條件的信號設備本身應當在內部設置防雷單元,以增加信號設備本身的抗擾度。防雷保安器接入信號系統后，不得改變原信號系統的性能，不得影響被防護設備的工作。

　　（二）采取屏蔽措施

　　為了減少外界雷電電磁干擾，除機房采用法拉第籠屏蔽措施外，室外電力電纜、通信電纜、塔燈電纜以及其他電纜進入通信機房前一定要采取屏蔽措施。（1）架空電線由終端桿引下后應改用屏蔽電纜，進入室內前應水平直埋l0m以上，埋地深度應大于0.6m，屏蔽層兩端應接地；如非屏蔽電纜則應穿鍍鋅鐵管，并平行直埋10m以上，鐵管兩端接地。（2）室外通信電纜應采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地，電纜進入室內前應水平直埋10m以上。（3）機房內的電力電纜(線)、通信電纜(線)宜采用屏蔽電纜，或敷設在金屬管內。（4）特殊地段采用無金屬光纜。光纜線路雷害嚴重地區應采用特殊結構的防雷光纜，無金屬光纜適用于雷區和電力線感應嚴重的地區。能減少和防止損傷，但由于沒有防潮層，在有水的地區潮氣容易滲透。由于沒有金屬件，維護中發生故障時，地下探測極為困難，因此僅限于特殊地段才采用金屬光纜。這些措施對防止干擾是十分必要的，過去沒有采取這些措施的，應有計劃的逐步改進，有的非屏蔽電纜，也有采取兩個半面的鐵管或金屬管合起來作為電纜屏蔽層，這是對已運行中的非屏蔽電纜采取變通辦法，是否可行，具體情況需再做分析。

　　（三）通信鐵塔的接地與防護

　　(1)鐵塔地網應采用40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼，將鐵塔四個塔腳地基內的金屬構件焊接連通，鐵塔地網的網格尺寸應不大于3m×3m。(2)鐵塔地網與機房地網邊緣距離大于15m時，鐵塔地網與機房地網宜相互獨立，分開設置。(3)鐵塔地網與機房地網邊緣距離在15m以內時，應采用不少于2根40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼，在地下將鐵塔地網與機房外環形接地體焊接連通。熱鍍鋅扁鋼上應均勻設置垂直接地體，間距宜為垂直接地體的長度的2倍，以利于雷電流的充分泄放。(4)機房被包圍在鐵塔四腳內時，鐵塔地網與機房的基礎地網應聯為一體，機房外設環形接地體應在鐵塔地網外敷設，并與鐵塔地網多點焊接連通。機房被包圍在鐵塔四腳內時，機房頂可不再敷設避雷網、帶。(5)當鐵塔地網的接地電阻值達不到要求時，可敷設輔助地網，適當擴大地網的面積。即在地網外圍增設1圈或2圈環形接地裝置。環形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，水平接地體周邊為封閉式，水平接地體與地網宜在同一平面上，環形接地裝置與地網之間以及環形接地裝置之間應每隔5m相互焊接連通一次；也可在鐵塔四角設置輻射式接地體，延伸接地體的長度宜限制在10-30m以內。環形接地裝置的周邊可根據地形、地質狀況決定其形狀。

　　（四）通信機房綜合防雷技術措施�藩���

　　1、防雷原則

　　①通信機房防直擊雷裝置設計時，根據雷電監測資料應按照首次雷擊電流考慮外部保護措施，應將絕大部分雷電流在室外直接引入地下泄放。②采用過電壓保護器阻塞沿電源線或數據線、信號線引入的過電壓波或限制線路上的電涌幅值。③電涌保護器通流容量的選取應參考近年的雷電監測資料。④作好機房內的靜電保護和等電位聯結措施。

　　2、線路防護

　　通信機房防直擊雷裝置設計時，根據雷電監測資料，應按照首次雷擊電流考慮外置設備，應在直擊雷保護范圍內，電源線、數據線、高頻信號線采用共地接地措施，進出線路安裝符合規范要求的專用電涌保護器，所有線路應采用屏蔽線并兩端接地或穿金屬管布置。�藩���3、防雷接地系統

　　通信機房接地網應聯成網狀并采用聯合接地系統工頻接地電阻。機房內應鋪設環形接地母線，所有設備外殼、電纜走線架等金屬構件就近與之相連。將“一點多址”微波饋線金屬外皮的上端、中間及下端分別就近與鐵塔相連，在機房入口處與接地母線相連，各微波塔接地電阻測試符合規范要求。

　　結束語

　　鐵路通信系統是保障鐵路運輸安全，實現鐵路現代化和信息化的重要基礎設施。防雷是一個十分復雜的系統技術問題,多個環節共同發揮作用，才能起到整體的防雷功效，只要存在一處簿弱環節,雷擊損壞設備的情況就隨時會發生。因此一定要提高防雷技術措施，除了文中提到的安裝防雷保安器、采取屏蔽措施，還可以采取以下措施：

　　改善室外通信站、保護電源系統、保護計算機系統、鐵路通信設備金屬部件與接地系統的完好連接、機械室安裝法拉第籠式接地系統等。

　　參考文獻

　　[1]鐵路信號設計規范(TB10007-2006)

　　[2]鐵道信號設備雷電電磁脈沖防護技術條件(TBT3074-2003)

　　[3]鐵路信號施工規范(TB-10206-99)

　　[4]鐵路電子設備用防雷保安器(TB/T2311-2002)

　　[5]林瑜筠.鐵路信號基礎[M].北京:中國鐵道出版社,2007.

　　[6]張擎.電氣集中工程設計指導[M].北京:中國鐵道出版社,2007.