铁路通信设备的雷击危害及防护措施研究

铁路通信设备的雷击危害及防护措施研究

王冠楠

关键词：铁路通信设备；雷击危害；防护措施

引言：

随着铁路交通运输业的迅速发展，铁路已成为人们日常出行的重要工具。然而，近年来因雷击损坏铁路通信设备的事故越来越多，极大的影响了铁路的通信传输与铁路的运行安全,给人们的出行带来了重要安全隐患。随着越来越大规模的智能化铁路通信设备的应用，其电压要求越来越高，为了有效防止雷电产生的电磁脉冲带来的对通信设备的过电压及过电流危害，需要切实做好对通信设备的防雷工作，从细节着手，确保铁路通信设备的安全运行。

一、雷电对铁路通信设备的影响

（一）雷电产生的过程

雷电是一种自然的天气现象，主要是指带电的云和另一个带异种电荷的云碰撞产生放电，或者是带电的云与大地之间的快速放电。这通常是在炎热潮湿的气候以及温度上升不均匀的情况下造成大量空气中的水蒸气强烈上升，因为水珠分解为水滴，带上了电荷，造成云层中有电荷的水滴互相摩擦，汇集了大量电荷造成快速放电。

闪电放电是从云端先向下发展的过程，当云层中积累的电荷密度到一定程度，促使电场强度达到空气的击穿强度（2500—300kV/m），就会产生强烈的碰撞，形成导电路径。可是空气是不良导体，而闪电向下发展是间歇性的，每50s会停一次，平均速度约100~200km/s时，主放电完毕，剩余电荷将流入大地的导电通道，然后整个脉冲放电过程将完成。

（二）雷电对铁路通信设备的危害

1、雷电放电过程中，其直击配有通信设备的建筑物、构筑物及地面突出物时，雷电产生的电磁脉冲会在通信系统内产生过电压与过电流的问题，进而对通信设备造成危害，影响设备正常运行。

2、当发生雷击时，在户外传输通信电缆线、埋地电缆线以及通信设备间连接线上会产生电磁感应，而使得感应雷侵入通信设备，导致连接在线路或终端的电子设备遭到损害。

3、当铁路通信设备中未安装避雷器或避雷器失效时，雷电冲击波会趁机击穿变压器初级与次级绕组间的绝缘体，导致雷电压直接侵入回路，造成通信电源设备过电压与过电流问题的产生，严重危害了低压侧的通信设备的运行。

4、随着电子通信设备的广泛应用，雷电浪涌作为一种极为严重的雷击危害形式不断发生。最普遍的危害现象是当雷击发生时，电源与通信线路中感应的电流浪涌而引起电子设备故障，造成通信传输受阻。

二、铁路通信设备的防雷特性分析

在铁路站场中，主要包含数字微波通信系统、无线列调通信系统、信号微机连锁设备等，因而整个铁路站场的占地面积较大。在通信楼安装避雷装置时，应保证其满足对整个通信楼区域的直击雷防护。

对于通信机房等重要区域的户外电缆，其在遭受到直击雷危害后，线路中的大电流会对机房内的通信设备造成损坏，因此，在建立下引线和统一接地网时，要充分考虑雷电高频电磁场对设备产生过电压损害，科学的实施防护措施。

由于铁路通信机房内包含多类接地系统，冲击接地电阻不均衡。当发生雷击时，雷电流导致地电位差，进而造成了“地电位反击”现象，极大的危害通信设备和工作人员的安全，因此，在其雷电防护措施实施的过程中，一定要遵循“等电位”的防护原则。

三、铁路通信设备防雷保护的具体措施

（一）充分利用各种防雷设备

目前防雷设备主要有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器等。

1、避雷针

其是一种常见的避雷工具，主要用于保护面积较小的建筑物或工程设施。能够有效地预防直击雷。避雷针一般用镀锌圆钢或钢管制成，其顶端做成圆锥形，并根据针长不同设计不同圆钢直径。

2、避雷线

避雷线也叫架空地线，是悬挂在被保护物体上方的接地导线，其作用和避雷针一样,将雷电引向自己并通过接地系统导入大地，达到保护电气设备的目的。

3、避雷网、避雷带

与避雷线防雷装置相似，主要用于建筑物防雷保护。避雷网、避雷带材料可采用镀锌圆钢或扁钢。圆钢直径不小于8mm2扁钢截面积不小于48mm2厚度不小于4mm。

4、避雷器

主要有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器3种。目前使用最广泛的是氧化锌避雷器。氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性，残压随冲击电流波动时间的变化特性平稳，陡波响应特性好，没有间隙击穿特性和灭弧问题，其电阻片单位体积吸收能量大，还可以并联使用。

（二）改善铁路通信设备的室外环境

规范基站建设、规范等电位连接、并保证与通信系统的链接具有一个良好的接地系统目的，使雷电流通过低阻抗接地系统向大地泄放，从而保护建筑物、人员和设备的安全做好屏蔽，使得通信系统处于雷电电磁脉冲屏蔽中。现行铁路通信各光电缆之间必须做好屏蔽连接，而且要适当多处接地，从而达到防雷的目的。

（三）室内设备防雷措施

首先，是电源系统的保护，电源线路是雷电侵害主要通道之一，因此在电源线路入口、室内核心电子机柜的单元电源入口安装过电压保护装置，抑制电源浪涌电压，防止浪涌电压窜入微电子设备而造成损坏，并对低压线路进行过压保护。其次，对通信设备的保护，通信楼内要形成一个屏蔽网，也就是室内连接要均衡，即完善均压环。故除通信楼房建的天面要按规定做好均压环外，也要在机械室内通过铜条在墙角环相连接做好均压，以保护通信设备等电位连接，并与符合要求的地线可靠连接。在机械室安装法拉第笼，主要作用是机械室附近遭受雷击后，屏蔽雷电产生的强电场干扰，最大限度地减少雷电对室内通信设备的影响，保护铁路室内通信设备的安全、可靠运用。

三、结束语

结束语通信设备的防雷工作是一个重要课题，直接关系到通信设备和人身安全以及运输部门的运输生产安全，因此必须要高度重视：首先，要严格遵守安装设计规范，形成良好的工作环境。其次，各种雷电防护工具，要有效合理的使用。最后，提高铁路通信防雷工程以及防雷系统的总体设计，形成一个有机的整体。在建立雷电防护系统的同时，从外部到内部要综合考虑，确保铁路通信的正常运行。

参考文献：

[1]吴忠.铁路通信设备的雷击危害及防护措施[J].建材发展导向（上）,2017(1).

[2]张新军.铁路通信设备的雷击危害及防护措施[J].中国新通信,2015(8):52-53.