徐 杰

（中鐵十九局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，北京 102600）

0 引 言

鐵路通信設(shè)備在鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。鐵路通信信號設(shè)備是鐵路交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，是鐵路完成全面集中統(tǒng)一指導(dǎo)管理的主要應(yīng)用介質(zhì)，是保障行車安全、提升交通運(yùn)輸工作效率和改善管理能力的核心設(shè)施。由于部分通信信號設(shè)備安裝設(shè)置在戶外，增加了雷擊幾率，因此全方面落實通信信號設(shè)備的防雷工作意義重大。

1 雷電概述

雷電對電氣設(shè)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(dá)到幾萬伏更有甚者幾百萬伏，電流最大有效峰值能夠達(dá)到幾十千安培甚至幾百千安培，雷電會直接損害到電氣設(shè)施，很大的雷電流在數(shù)微秒時間里流下地，使地運(yùn)行電位快速抬高，導(dǎo)致雷擊意外突發(fā)事故，損害人身和設(shè)備安全[1]。

（2）傳遞雷損害。遠(yuǎn)位置的雷電擊中連接線路或者電磁感應(yīng)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(nèi)，損害電氣設(shè)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(jīng)進(jìn)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(jìn)而對其他建筑物內(nèi)部的連接線路及設(shè)備設(shè)施造成損害。

（3）感應(yīng)雷損害。云層相互之間的頻繁對外放電，就會形成超強(qiáng)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(dá)到50 kV。感應(yīng)入侵的重要渠道，包含供應(yīng)電源線、聯(lián)系電話線、有線聯(lián)網(wǎng)電視、房屋的建筑外墻結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)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(nèi)部6個組成部分有一定了解掌握，即直擊雷的安全保護(hù)、等運(yùn)行電位鏈接舉措手段、屏蔽舉措手段、標(biāo)準(zhǔn)的綜合布線、安裝設(shè)置電涌安全保護(hù)器以及改善科學(xué)的接地系統(tǒng)。除此之外，鐵路通信綜合防雷還包括3項專業(yè)技術(shù)方式。（1）外界防直擊雷系統(tǒng)可以高效控制雷電，對通信設(shè)備形成的影響，其作為防雷的第一專業(yè)技術(shù)方式，可以高效阻擋雷電入侵，保障通信設(shè)備的持續(xù)性。（2）過電壓安全保護(hù)設(shè)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(shè)備導(dǎo)致的損害，促使通信設(shè)備在高速鐵路建設(shè)時有效發(fā)揮作用。（3）等運(yùn)行電位鏈接的定位目標(biāo)在于完成多個通信設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，為了保障多個通信設(shè)備同時運(yùn)行工作，需要采用合適的模式對通信設(shè)備展開鏈接全面處理，在這一個過程里應(yīng)該完成通信設(shè)備的等運(yùn)行電位鏈接，減少設(shè)備運(yùn)行工作差異，保障防雷舉措手段有效發(fā)揮最大作用[3]。

3 雷電基本防護(hù)控制點(diǎn)

3.1 控制雷擊點(diǎn)

在展開方案綜合設(shè)計時，需要把滾球法作為參考標(biāo)準(zhǔn)，選擇最適合的避雷針，實現(xiàn)準(zhǔn)確的安裝設(shè)置過程，讓避雷針的主要作用有效發(fā)揮在每一個控制點(diǎn)，盡可能規(guī)避信號天線。

3.2 引導(dǎo)雷電進(jìn)入地網(wǎng)

為了預(yù)防雷電引流而造成側(cè)向跳火的真實情況產(chǎn)生，嚴(yán)令拒絕和周圍設(shè)備、信號傳輸控制電纜等產(chǎn)生電磁感應(yīng)。

3.3 等電位連接

為了嚴(yán)令拒絕運(yùn)行電位反擊實際狀況的產(chǎn)生，一般選擇運(yùn)用等運(yùn)行電位鏈接的模式。根據(jù)產(chǎn)業(yè)參考標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范，運(yùn)用協(xié)同接地和等運(yùn)行電位鏈接一同運(yùn)用的模式，避免運(yùn)行電位反擊問題現(xiàn)象產(chǎn)生，對設(shè)備導(dǎo)致?lián)p害[4]。

3.4 防護(hù)電源浪涌沖擊

在電源展開接線的地方，安裝設(shè)置了質(zhì)量合格的電源避雷設(shè)施，可以減少雷擊浪涌所導(dǎo)致的沖擊負(fù)荷。此外，對連接線路展開接地，安裝設(shè)置滿足設(shè)計基本需要的信號避雷器，以阻攔雷擊浪涌和設(shè)備鏈接，保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 綜合防雷基本方法

4.1 綜合防雷系統(tǒng)的組成

雷電綜合防護(hù)系統(tǒng)通常由建筑物外界防雷、內(nèi)部防雷和共同使用接地系統(tǒng)幾部分構(gòu)成。外界防雷主要應(yīng)用在防直擊雷，內(nèi)部防雷系統(tǒng)可以充分降低和預(yù)防雷電流在安全保護(hù)分布空間內(nèi)所形成的電磁作用效果。經(jīng)過在雷電安全保護(hù)設(shè)備的前部安裝設(shè)置恰當(dāng)?shù)谋芾灼?，使設(shè)施、連接線路和大地產(chǎn)生了一個等運(yùn)行電位體。降低和預(yù)防雷電流在安全保護(hù)分布空間內(nèi)所形成的電磁作用效果。安全保護(hù)舉措手段包含等運(yùn)行電位鏈接系統(tǒng)、按照區(qū)級分設(shè)備安裝設(shè)置了浪涌安全保護(hù)器、合理布線設(shè)計等項目工程。鐵路綜合防雷示意設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 鐵路綜合防雷示意設(shè)計流程圖

4.2 通信機(jī)房建筑內(nèi)部防雷

通信設(shè)施機(jī)房內(nèi)部防雷常用平衡系統(tǒng)運(yùn)行電位，嚴(yán)格制約過電壓振蕩幅值，降低和預(yù)防雷電流在安全保護(hù)分布空間內(nèi)所形成的電磁感應(yīng)。主要的專業(yè)技術(shù)手段有設(shè)備接地匯條線、等運(yùn)行電位連接線、光傳輸控制電纜外藏及合理布線設(shè)計以及增加安裝浪涌保護(hù)器（Surge Protection Device，SPD），包含電源系統(tǒng)和各類通信設(shè)備的安全保護(hù)等項目。

4.3 通信機(jī)房外部防護(hù)

通信機(jī)房建筑外部防護(hù)舉措手段，包含安裝設(shè)置避雷銅、設(shè)立地網(wǎng)以及通信鐵塔接地和安全保護(hù)等專業(yè)技術(shù)手段。依據(jù)“法拉第”均壓理論，將通信設(shè)施機(jī)房建筑物綜合系統(tǒng)設(shè)計成一個屏蔽式組成結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個綜合接地網(wǎng)。保障建筑樓層結(jié)構(gòu)內(nèi)各個點(diǎn)運(yùn)行電位分散平均，完善通信設(shè)備所處場地設(shè)施機(jī)房電磁環(huán)境基本條件。

4.4 直擊雷防護(hù)

通信設(shè)備直擊雷安全保護(hù)一般運(yùn)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(yùn)行電位轉(zhuǎn)化到針尖，由于針尖高度高于建筑物，因此會先于建筑物產(chǎn)生上行工作先導(dǎo)，碰到雷云自動形成的下行工作先導(dǎo)，將雷電引進(jìn)地下，對建筑物形成安全保護(hù)作用，規(guī)避其受到雷擊的損傷。

預(yù)對外放電型避雷針是對雷云自動形成的空間電場進(jìn)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(hù)作用范圍，安全保護(hù)程度提高。這類避雷針具備先進(jìn)的組成構(gòu)造，屬于純結(jié)構(gòu)型預(yù)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(shè)備，不會產(chǎn)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(hù)，減少資金投入。

預(yù)對外放電型避雷針與普通避雷針對比優(yōu)勢明顯，可以形成“預(yù)對外放電時間”，即預(yù)先自動形成上行工作先導(dǎo)的時間，這是對預(yù)對外放電型避雷針展開功能評測的核心參考標(biāo)準(zhǔn)。鐵路交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)在?？寇囌纠讚舭踩Ｗo(hù)中，所選擇的都是科學(xué)的IF3預(yù)對外放電型避雷針對直擊雷展開安全保護(hù)。一般對場站地區(qū)中受到直擊雷損害幾率較大的核心要點(diǎn)地區(qū)展開安全保護(hù)。

IF3預(yù)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(yù)對外放電時間，即可以滿足符合優(yōu)先將雷入地，增加避雷針的全面保護(hù)地區(qū)，這是全球作用范圍里具備迅速搶先時間方面的預(yù)放電避雷針。

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

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

（4）物質(zhì)材料選擇十分優(yōu)質(zhì)，應(yīng)用防腐作用效果最優(yōu)的316L不銹鋼，規(guī)避其生銹問題現(xiàn)象。

（5）避雷針質(zhì)量較輕，負(fù)載小，不需要支撐物。

5 結(jié) 論

在中國鐵路快速發(fā)展的階段，落實鐵路通信設(shè)備的防雷任務(wù)工作，是保障鐵路交通運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)。而通信綜合防雷是系統(tǒng)項目工程，在整個防雷系統(tǒng)中，需要從外界到內(nèi)部全方位思考，采用不同專業(yè)技術(shù)方式高效減少雷電對設(shè)備的侵害。