中国铁路济南局集团有限公司济南电务段 山东 济南 250003

引言

随着我国经济实力不断加强，我国的铁路行业获得良好的发展,而随着我国铁路的发展，由微电子元器件和高精密集成电路组成的铁路信号设备广泛投入使用。在复杂电磁环境下，由于大规模集成电路的使用，遭受雷击浪涌的故障率逐步增加。为了保障铁路信号设备的可靠运行，减少在雷电环境中的损坏，通过试验模拟信号设备正常工作状态下的雷击环境，检测信号电子设备遭受雷击浪涌过电压的耐受能力，改进和提高设备雷电防护性能。

1 雷电对铁路信号设备的主要危害形式

雷电的出现易导致铁路信号设备异常，其主要包含两种形式：一是直击雷，此时铁路信号设备将受到严重的危害，甚至会对信号系统整体造成负面影响，使其处于瘫痪状态；二是感应雷，相比之下其破坏能力较小，主要与雷电的感应磁场有关，在形成较强的感应磁场后，导致原本处于正常运行状态的信号系统受损，主要表现为信号错误、信号干扰等，但普遍为浅层次的危害，并不会对铁路信号设备造成致命的损害。但也需意识到，感应雷电产生后会导致铁路信号设备的信息显示功能异常，呈现出偏离实际情况的错误信息，不利于铁路的正常运行[1]。

2 铁路信号设备的防雷方案

2.1 安装过电流保护设备

在铁路信号设备的入口处安装串接过电流保护设备，可以有效地防范雷电浪涌的问题。造成雷电浪涌的主要原因有无线电、电磁感应、静电以及感应雷等。在铁路信号设备的周围往往会有电缆电线，雷电容易对这些电缆电线产生干扰，进而影响到设备系统的整体运作。通过串接过电流保护设备的安装，可以对浪涌电压形成的过电流形成有效的控制作用，从而避免电子设备受到过电流的损害。

2.2 采取均压措施

产生雷电后，接闪装置在接收的时刻将发生明显的状态变化，即传导上下和传导下线两部分的电位相差异常悬殊，波及对地零电位的系统，导致其出现闪络效应，使该处也出现明显电位差，不利于电路设备的稳定使用，甚至会威胁到周边人员的安全。对此，均压环是较为合适的解决途径，将其与对地电位的导体对接后再进一步连接至接地装置，以削弱闪络现象。此方法对室内的金属设备而言具有适用性，若与接闪装置间距不合理（未满足规定的安全距离要求），此时可在粗导线等电位的作用下实现与接闪系统的连接。在遇到雷电时室内各设备的状态保持一致（相同电位），由此构成了等电位岛。在协调好室内各部件的电位后，则消除了彼此间电位差的问题。并且等电位岛有助于控制逆电位差。若要从根本上消除电位差，必须充分贯彻等电位岛的理念，确定各部件的实际状况后再对其采取等电位串联措施。例如，对于电源、关键的机柜等可为之配置过压保护装置，以达到等电位改造的效果。设备间形成的结合面也是重点考虑对象，对其采取等电位处理措施。形成各串联线路后需将其与母线连接。

2.3 实施分级保护方式

根据国家标准规定，需要对380V的低压线路实施三级过电压保护措施，主要采取安装避雷器或者保护器的方式，具体来说，一级保护的安装位置为高压变压器的后端到二次低压设备总配电盘间的电缆内芯线两端；二级保护的安装位置为二次低压设备总配电盘至配电间电缆内芯线的两端；三级保护的安装位置为关键信号设备的前端。通过这种方式，可对铁路信号设备形成有效的防护作用，要注意的是，需要采用较高性能的避雷器或者保护器，才能起到理想的效果。

2.4 增强雷电屏蔽设备

雷电屏蔽设备能够有效阻隔雷电与铁路信息设备之间的联系，在直接规避雷击方面的作用非常明显，但是一般的信号屏蔽设备在野外很容易受到影响出现失灵等方面的问题，所以需要保证雷电屏蔽设备具有良好的性能，能够保证设备在恶劣环境下的正常运行。铁路信号机械室内的相关设备本身为了阻隔雷电侵害会专门设置接地线路，可以根据实际的需要将接地线路按照网格式或者环形进行连接，这样能够在雷电入侵的时候引入一部分雷电进入地下，减轻雷电所造成的伤害。除了接地线路网络之外，还需要尽可能安置一些雷电屏蔽设备，有效隔绝铁路信号机械室的其他设备与地面或者墙体之间的碰触，这样就能够有效减少雷电入侵所造成的伤害；除此之外，还需要在铁路信号设备上安置专门的防雷安保器，主要作用就是警示和保护，有效保证铁路交通过程中的信号稳定运行。当出现雷击危险的时候便会发出警示的音效，同时还会自动展开信号防护工作，能够有效避免信号设备直接受到雷电的攻击，从而减少铁路信号设备出现损害的情况。

2.5 室外设备雷电电磁环境的改善

对于室外设备的雷电防护工作就较为简单，首先需要将信号设备安置在与大地连接的金属盒内，在这一过程中，一定要保证信号设备和大地已经相连，只有这样才能保证信号系统一直处于雷电电磁脉冲屏蔽当中。其次信号设备的电线一律使用屏蔽电线，并且需要定期检查屏蔽电线的老化、腐蚀情况，保证电线可以良好的接地。同时还应该在室外设置防雷单元和防雷地线，防雷单元较为简单，主要是防雷地线的分布问题。防雷地线也叫排流线，为了防止雷电将土壤击穿，产生电弧，需要将防雷地线埋设在电缆上方。在雷电击穿土壤时，首先会击中防雷地线，这时将会有很大一部分的雷电流要汇集泄流在防雷地线上扩散进入土地，减少了雷电流对线路的损坏。同时为了防止雷电反击情况的发生，工作人员还需要确保避雷针与钢轨、电缆之间的距离问题，保证距离超过雷电反击的距离，一般情况下在20米左右[2]。

3 结束语

伴随着社会快速发展，我国经济发展势头良好。当前铁路交通是人们生活中常见的出行方式，铁路交通的出行安全问题直接关系着众多乘客以及相关工作人员的人身财产安全。保证铁路交通的安全运行还需要重视雷电对铁路信号设备的损害及其影响。因此我们要加强对铁路信号设备的雷击故障的有效处理及预防，防止发生交通意外事故，增强铁路运行通畅性。