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浅谈铁路信号综合防雷整治

  随着现代化科技飞速发展,铁路信号设备电子化程度大幅提高,先进的设备在雷雨季节能否安全稳定的运用,是摆在我们面前的一个新课题。雷击放电诱发电磁脉冲过电压和过电流会经电源系统、信号传输通道等途径损坏信号设备,直接威胁铁路正常的安全生产。所以,加强信号设备防雷工作尤为重要。

  铁路信号设备雷电防护分析

  铁路信号设备遭受雷击过电压和电流的类型主要可分为三种,即:直击雷、感应雷和传导雷。结合信号设备的分布特点及雷电攻击的途径分析,铁路信号设备雷电防护存在以下特点。

  (1)信号设备占地面积较大,且很多设备分布在山区、旷野等易遭受雷电攻击的地区。

  (2)铁路的钢轨是雷电流的良好导体,与钢轨连接下来相关铁路信号设备,如信号机、轨道电路、电动转辙机等较容易受到雷电流的威胁。

  (3)自动闭塞、半自动闭塞等信号条件线、控制线,在非电化区段大部分使用架空线,它们均架设于信号与通信混合线路或自动闭塞高压信号线路上,由于它们暴露在旷野郊外,在雷雨季节容易遭受到雷电的袭击,线路中的大电流会串入信号机房内部,从而引起对内部设备的损坏。

  (4)雷电防护的原则是等电位,由于机房存在多类接地系统,其冲击接地电阻不均衡,在雷击发生时,雷电流引起地电位差,也容易造成地电位反击,使人员或设备遭受损害。

  从以上分析中可以看出:为了提高铁路信号设备安全性及机房设备、计算机的运行可靠度,整个车站信号设备的雷电防护一定要有良好的避雷设施、下引线和统一的接地网,采取完善的直击雷、感应雷防护措施。同时必须在供电系统、信号采集传输系统、计算机网络系统、机房接地系统等进行可靠有效的防护,在拦截、分流、均衡、接地、布线、布局等方面做完整的,多层次的综合防护。

  铁路信号综合防雷整治的原则

  铁路信号设备本身的电磁兼容性应符合《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限制》(TB/T3073-2003)规定要求。铁路信号防雷综合整治总的原则是:利用室内的金属物有机地构成一个法拉第笼,进行接地连接。站场综合防雷设计本着安全可靠、技术先进、经济合理的原则,达到防御或减轻雷电灾害、提高防雷安全度的目的。

  铁路信号综合防雷整治方案

  既有机房建筑物直击雷防护和屏蔽。信号机械室的建筑物采用法拉第笼进行电磁屏蔽,法拉第笼由屋顶避雷网、避雷带、引下线和接地系统构成。计算机联锁机房采用室内发拉第笼屏蔽。

  室外信号设备直击雷防护和屏蔽。包含信号设备的箱、盒、柜等壳体应具有良好的电气贯通和电磁屏蔽性能,壳体内设专用接地端子(板)。室外信号设备的金属箱、盒壳体必须接地,屏蔽电缆的金属屏蔽层应接地。

  接地系统:信号设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线,上述地线均由共用接地系统的地网引出;室内信号设备的接地装置应构成网状(地网);接地导线上严禁设置开关、熔断器或断路器。

  地网由各接地体、建筑物四周的环形接地装置相互连接构成。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成,应环绕建筑物外墙闭合成环,受条件限制时可敷设成U形或L形,机械室不是独立建筑、两侧有其他建筑时,在信号楼前后设一字形接地装置,但应尽可能沿建筑物周围设置,以便与地网连接的各种引线就近连接。垂直接地体可采用石墨电极、铜包钢、铜材、热镀锌钢材(钢管、圆钢、角钢、扁钢)或其它新型接地材料,电力牵引区段宜采用石墨接地体。

  贯通地线:贯通地线在信号机房建筑物一侧每隔2-3m用50m2裸铜线与环形接地装置连接,两端各连接两次,设置贯通地线的区段,站内的各种室外信号设备的各种地线均应就近与贯通地线连接。

  接地汇集线及等电位连接。控制台室、继电器室、防雷分线室(或分线盘)、机房和电源室(电源引入处)应设置接地汇集线。接地汇集线宜采用大于30mm30mm紫铜排,可相互连接成条形、环形或网格形,环形设置时不得构成闭合回路。

  电源室(电源引入处)防雷箱处、防雷分线室(或分线盘)处的接地汇集线应单独设置,并分别与环形接地装置单点冗余连接。

  室内走线架、组合架、电源屏、控制台、机架、机柜等所有室内设备必须与墙体绝缘,其安全地线、防雷地线、工作地线等必须以最短距离分别就近与接地汇集线连接。同一排不同的金属机架、柜之间用铜导线栓接后再就近与接地汇集线连接。

  走线架不得布置成环型,已构成闭合回路的可加装绝缘。在不构成闭合回路的前提下,必须保持走线架在电气上的连续性,接地汇集线栓接,连接螺栓采用8mm铜质,并不得少于3枚,组合架侧螺栓不少于2枚。

  机房面积较大时,可以设置与地网单点冗余连接的总接地汇集线。控制台室、继电器室、计算机房的接地汇集线可分别与总接地汇接线单点连接,也可相互连接后与总接地汇接线单点连接。

  机房分布在几个楼层时,各楼层可设置总接地汇集线,总接地汇集线间应采用50-95mm2的有绝缘外护套的多股铜导线加线鼻栓接。

  建筑物内所有不带电的自来水管、暖气管道等金属物体都必须与环形接地装置(或与建筑物钢筋、机房屏蔽层)做等电位连接。设置信号设备专用防雷保安器。信号电源系统防护,在电务综合开关箱的输入端设置I级电源防雷箱;在电源屏电源输入端设Ⅱ级防雷箱(将既有防雷箱改造)。既有模块电源屏已有防雷,不再增加。

  信号机包括进站信号机、预告信号机、出站信号机、通过信号机、进路信号机外线需采取防雷措施,信号机的所有去线、回线,在分线盘的相应端子上,每线加装防雷保安器,作为纵向防护。

  灯丝报警、站间或场间联系电路、半自动闭塞电路、方向电源电路。灯丝报警外线、站间或场间联系电路外线、半自动闭塞电路外线、自动闭塞区段的方向电路外线,在分线盘处对应的端子上,每线加装防雷保安器,作为纵向防护。防雷保安器型号按照电源参数不同选用的。

  轨道电源:轨道送电电源在分线盘处相应的端子上,每束(对线)加装防雷保安器,进行横纵向(横向/纵向)防护。

  轨道电路室内受电端:轨道电路室内受电端,在分线盘处对应的端子上,每个受电端(对线)分别安装防雷保安器,进行横纵向(横向/纵向)防护。二线制电码化电路区段,该防雷保安器也对电码化设备进行防护,防雷保安器选型要考虑由于移频信号叠加,使信号电压升高的因素。四线制电码化电路区段,轨道电路受电端防雷保安器型号不变。电码化发送通道在分线盘处对应端子上,每个发送通道(对线)分别安装防雷保安器,对电码化设备进行横纵向(横向/纵向)防护。

  轨道电路室内送电端:无电码化电路区段,不设轨道电路室内送电端防雷。二线制电码化电路区段,轨道电路室内送电端,在分线盘处对应端子上,每个送电端(对线)分别安装防雷保安器,对电码化设备进行横纵向(横向/纵向)防护。四线制电码化区段,不设轨道电路室内送电端防雷。电码化发送通道在分线盘处对应端子上,每个发送通道(对线)分别安装防雷保安器,对电码化设备进行横纵向(横向/纵向)防护。

  轨道电路室外送、受电端:分别在室外送、受电端变压器轨道侧安装防雷保安器,对轨道电路设备进行横向防护。计算机联锁系统的上位机位于微机房,而远端控制台显示器位于行车室,它们的图像输入信号端口由于线路很长,雷击时很容易造成雷电感应,一旦显示器遭到雷击损坏,将给铁路的安全运行造成很大的威胁,可在A、B上位机显示卡输出口前,分别串接一口视频口信号防雷保安器,相应地在远端显示器视频口前也串接一只同规格的视频口信号。

  综合防雷整治施工中应注意的问题

  隐蔽工程质量。施工部门和施工监管单位必须注意隐蔽工程的施工质量,因为一旦地网的某一点断开,就会造成等电位失效,所以,地网中的连接处应当采用焊接,并进行防腐处理。东北地区应当安装地线测试极,以保证冬季也能对地网的接地电阻进行正常的测试分析。

  各级防雷器的参数要匹配。防雷器的通流量在分区分级的配置中要实现匹配,若出现不匹配现象,就容易出现在雷电流侵入时,后一级断路器先于前一级断路器脱扣掉下,造成系统停电的严重问题。所以,要按以下原则进行配置:室外0区大于机械实1区,机械实1区大于机房2区,以电源防雷为例,信号楼引入之前为40KA以上,电源屏室前为20KA以上,微机房电源柜前为10KA以上。为了参数的一致,防雷箱内防护断路器与电源的断路器最好选用同一个厂家的产品。

  组合架的连接。机械室同一排组合架之间的等电位连接一般采用大于10mm的多股铜导线串联栓接,这种连接方式存在一定的缺点:如果某一个组合架的连接点接触不良就会导致所有组合架失去等电位连接。如果采用与同一排组合架等长的30mm3mm紫铜排与每个组合架并联连接,就能解决此问题。

  关于既有机房防雷贴面柜施工。既有机房防雷贴面柜施工中,一定要注意配线中的施工安全,引线要安装在分线盘前面的端子上,原有的螺丝背帽不动,应另外再加上一个螺丝帽,这样做可以避免因拆卸端子带来的不安全因素。为保证引线正确,应先写塑料管,后放线,塑料管的写法是:分线盘端子另一贴面柜防雷元件位置编号X-X。

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