浅谈兰州枢纽铁路信号设备防雷保护及接地方案

摘要: 随着铁路的跨越式发展,铁路信号设备也不断向更集成更智能的方向发展。信号设备在整个铁路系统中的作用也更加重要。就兰州枢纽根据地理位置、天气状况等因素合理选择避雷设施,保证铁路信号不被破坏,是保证铁路安全运营的关键所在。

关键词：枢纽铁路信号 设备防雷接地

前言

作为站场集中、信号设备密集的兰州枢纽项目工程，在工程中大量运用了计算机等电子设备，由于这些系统和设备耐过压能力有限，雷电高压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰或永久性损坏。为确保铁路行车安全，确保信号技术装备的可靠性，对信号设备采取雷电综合防护措施可以将雷电对电子设备造成的灾害降到最低限度，减少被保护的信号系统设备遭受雷击损害的风险，因此有效的信号防雷保护措施将显得尤为重要。同时，能够对驼峰专用电源进行合理的安装，积极的监测也是保证驼峰作业安全高效的前提。

1 信号防雷原则与方案

通常情况下，铁路枢纽站场设备遭受过电压和过电流攻击的方式主要是直击雷、雷电感应高电压、雷电电磁脉冲辐射。雷电防护的原则是等电位连接。等电位连接就是使过电压(或电流)以最短的距离就近与等电位连接网络连接，使过电压(或电流)尽快泄漏到大地，达到保护设备的目的。电磁兼容防护的原则是利用室内的金属物有机构成一个“法拉第笼”，进行接地连接。

1.1 信号防雷原则

(1)外部防雷

以信号楼避雷网、避雷带为接闪器，通过引下线和接地体把雷电流泻放到大地。

(2)内部防雷

屏蔽（隔离），等电位连接，合理布线，安装浪涌保护器（SPD）

1.2 防雷方案

(1)信号楼防雷

信号楼采用由屋顶避雷网、避雷带、引下线和接地系统构成法拉第笼进行防护。

由于本次新建信号房屋，引下线采用暗敷的方式，利用混凝土框架内垂直主筋作为引下线，主筋间用相同规格的钢材相互焊接成不大于5m*5m的网格，并保证电气连接的连续性。主筋上端与避雷带焊接，下端就近与接地网焊接。

在建筑物内所有不带电的水暖管道等金属物体都必须与接地装置做等电位连接

(2)室内外信号设备防护

兰州枢纽室外信号设备主要有轨道电路、信号机、转辙机、电缆、应答器、驼峰测长、测速、测重、减速器、可控停车器、有源踏板等组成。由于设备集中，在距设备或建筑物30m以外的地点安装避雷针，并单独设置避雷针的地线。

信号箱、盒、柜等壳体应具有良好的电气贯通和电磁屏蔽性能，壳体内设有专用接地端子(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。

信号机外线、站场间联系电路外线、自动闭塞电路外线、自动闭塞区段的方向电路外线轨道受电端均采取防雷措施，分线盘处对应的端子处加装防雷单元（SPD）进行横纵向防护。轨道电路室内送电端，对电码化设备进行防护。无电码化电路区段不设轨道电路室内送电端防雷。

(3)设备接地汇集线及等电位连接的方法

控制台室、信号机械室、计算机联锁机室、外电网引入口设置接地汇集线。信号电源防雷箱处、防雷分线柜、屏蔽接地汇集线和设备安全接地汇集线单独设置。

室内电源屏、分线柜、轨道柜、接口柜、组合柜、机柜等所有室内设备必须与墙体绝缘，对于同一排不同的金属机架、柜体之间用铜导线栓接后再就近与接地汇集线连接。

走线架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，接地汇集线应栓接。

由于枢纽各个站场机房面积较大，特设置与地网单点冗余连接的总接地汇集线。信号电源系统要进行三级防护，在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置Ⅱ级防雷箱。

(4)接地系统

信号设备各种汇集线均接地网，本次设了贯通地线，与地网环形接地装置连接，同时与场内各种室外信号设备的各种地线连接。相当于各种设备接地都汇集到一点上。然而现场室外设备在使用过程中难免破损造成电源接地。在驼峰场常见的有减速器控制电源220接地、信号设备控制电源220接地、室外车轮传感器破损后造成防雷元器件的接地、还有电源屏输出雷达自检电源的接地等。由于枢纽驼峰专用电源电路构成特点（以雷达和踏板控制采集电路为例），如果驼峰信号专用电源12伏通过各种途径接地的情况下就会给驼峰微机控制设备造成很大的危害。主要有：对减速器控制的精度不高（因为雷达信号采集受到干扰，微机判断不明确，造成车辆通过减速器时候微机控制系统对减速器控制失控频繁的输出控制命令，造成车辆最后的控制效果并不理想）；驼峰微机控制系统接收到错误的采集信号，误动信号设备（由于车轮传感器接地后受到干扰传递回来的信号，驼峰微机控制系统采集后以为溜放车辆到达这里会有一个错误的报警信息，跟随着也会有错误的控制指令发出如封锁股道、搬动道岔，给后续正常的溜放勾车造成很大的安全隐患，溜放车辆进错股道甚至于车辆脱线）

由于驼峰信号设备通过的车辆较复杂而且设备使用条件要求对计算机控制命令反应迅速，不仅有大量的开关量采集设备，而且有众多的模拟量采集设备。踏板和雷达抗外界的干扰能力很弱，外界的干扰对踏板和雷达的影响比较大。所以，对于计轴踏板、测速雷达专用电源模块在安装和平时维护增加监测。雷达系统防雷单元的安装底座若有接地和绝缘不良的问题，这时雷达会报自检故障，应及时查找信号的干扰源；对于踏板和雷达可以通过监测它们的专用电源来发现设备的问题。

在现场，各种信号设备的接地系统虽然连接在一起，但是可以在电源的安装上采用电源模块分开使用，就是用单独的电源模块给踏板和雷达送电，这样现场有设备电源接地也不会影响到其他设备，造成的危害也就比较小。加大对其电源的监测力度，就可以做到及时发现，及时处理。

2 结束语

以上主要是对兰州枢纽信号工程设计中就信号设备防雷及接地问题做了一个综合性的阐述，特别是部分驼峰设备特殊的电路特性，为了能够保证驼峰编组作业的安全及高效。还需要在设计和设备性能两方面要有所提高。