学兔兔 www.xuetutu.com 了 ｇ 睁舞 粤 ０ ０ ０ ≯０ －０ 誊■０ 叠： ◇ ０≥技术变簿 防雷及接地对 提高信号 系统可 靠性 的研究 朱有鹏 （中 国铁路 通信 信 号股份 有 限公 司济 南分公 司，济 南 ２５０１Ｏ０） 摘 要 ： 由典型 案例 入 手 ，从 防 雷及接 地技 术 对信 号 系统造 成影 响 的各 个方 面进 行 分析 ，并提 出一 些 解 决方 案 ，提 高防 雷及接 地 系统 的作 用 ，保 护 后 级信 号 系统 、提 高其 可靠性 。 关 键词 ： 防雷 ； 接地 ； 信 号 系统 ；可靠 性 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ ｔ ｈｅ ｔ ｙｐｉ ｃａｌｃａｓｅｓ，ｔ ｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌ ｙｚｅｓｔ ｈｅ ｉ ｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｆｌ ｉ ｇｈｔ ｎｉ ｎｇ ｐｒｏｔ ｅｃｔ ｉ ｏｎ ａｎｄ ｅａｒｔ ｈｉ ｎｇ ｔ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｉ ｅｓｏｎ ｓｉ ｇｎａｌｓｙｓ ｔｅｍｓ，ａｎｄ ｐｕｔ ｓｆ ｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｓｏｌ ｕｔ ｉ ｏｎｓｔ ｏｉ ｍｐｒｏｖｅ ｔ ｈｅ ｆ ｕｎｃｔ ｉ ｏｎ ｏｆｔ ｈｅ ｌ ｉ ｇｈｔ ｎｉ ｎｇ ｐｒｏｔ ｅｃｔ ｉ ｏｎ ａｎｄ ｅａｒ ｔｈｉ ｎｇ ｓｙｓｔ ｅｍ ＳＯ ａｓｔ ｏ ｐｒｏｔ ｅｃｔｔ ｈｅ ｐｏｓｔｓｔ ａｇｅ ｓｉ ｇｎａｌｓ ｙｓｔ ｅｍ ａｎｄ ｔｏ ｉ ｍｐｒｏｖｅ ａｖａｉ ｌ ａｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏｆ ｔｈｅｓｉ ｇｎａｌｓｙｓｔ ｅｍ ｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌ ｉ ｇｈｔ ｎｉ ｎｇｐｒ ｏｔｅｃｔ ｉ ｏｎ；ｅａｒ ｔ ｈｉ ｎｇ；ｓｉ ｇｎａｌｓ ｙｓｔ ｅｍ；ａｖａｉ ｌ ａｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ＤｏＩ：１０． ３９６９／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ６７３— ４４４０． ２０１２． Ｏ４． ０２１ 因为 云层 中的 暖 湿成 分 在 运 动 摩擦 中会 带 有 电 止 雷 电感应 造成 的雷 害 。 荷 ， 因此 ，带 异 性 电荷 的 云 层 间会 发 生 云 间 放 电 ， 并 且 雷 云也 会 对 大地 放 电， 以达 到 中和 云层 中 电荷 １ 防雷及接地原理 的 效果 。带 电雷 云放 电的 自然 现象 即为 雷 暴 。 雷暴 目前 ，应用 较 为广 泛 的 防雷 元 器 件 主 要 包 括 ： 的 本质 是 电现 象 ，因此 雷 暴 又 称 雷 电 。雷 电从 发生 电源 线 防雷 保安 器 、信号 线 防雷保 安 器 、 电源 线 防 到结 束 作 用 时 间极短 ，一 般 仅若 干 微 秒 ，是一 种 瞬 雷变 压 器 、轨道 防雷 变压 器 、 电源 防雷 低通 滤 波 器 态 现象 。 由于 通 常将 瞬 态 现 象称 为 浪 涌 ，因此 雷 电 等 。防雷保 安 器是 浪涌 保护器 （ ＳＰＤ）中用来 防护 雷 又被称 为 雷浪 涌 。 浪 涌 的一 种 。 由于 现 代 铁 路 信 号 系 统 设 备 采 用 了 大 量 微 电 子 设 备 ，微 电子 设 备 耐 过 电压 和 过 电流 的 能 力 很 从 原 理 上 来 说 ， 防雷 的 主 要 方 法 包 括 ：泄 流 、 限幅和 堵塞 。 低 ，在 发 生雷 电 时容 易 引 起设 备 损 坏 。导 致 铁 路 信 １）泄 流 ：通 常采 用金属 陶 瓷放 电管 等放 电器件 号 系 统 雷 害 的有 雷 电直 击 （ 或 称 直 击 雷 ）和 雷 电感 将 可 能进 入 电气 和 电子 设 备 的雷 电流 大部 分 泄放 到 应 （或称 感 应 雷 ）两 类 。雷 电直 击 是雷 云直 接 通 过 大地 中去 ，以减 少雷 过 电流烧 毁 电气或 电子设 备 。 地 面 设备 放 电并产 生 电效 应 、热 效 应 ，这 种 现 象 发 ２）限幅 ：采用 氧化 锌压敏 电 阻器 、瞬态二极 管 生 时 通常 伴 随极 高 的 瞬 间 电流 通 过 设备 ，从 而 造成 或 闸 流 管等 固体 器件 ，将 可 能进 入 电气和 电子设 备 设备 损 坏 ；雷 电感 应 是放 电的 强 大 电磁 场 在 邻 近信 的 雷 电压 幅值 限 制 到被 保 护设 备 可 以 耐受 的水平 以 号 系统 设 备 的导 线 或 系统 设 备 内产 生 的 电磁 感 应 脉 下 ，防止雷 过 电压 击 穿 电气和 电子设 备 。 冲— — 该 电磁 感 应 脉冲 产 生 的 过 电压 和 过 电流 幅值 相 对 并不 太 高 ，但 由于 微 电子设 备 的耐 过压 和 耐过 一 般 防 雷保 安 器 按 照 泄流 或 限幅 原理 设 计 ，也 有 的 防雷 保 安器 综合 了泄 流和 限幅原 理 。 流 能力 相 对 比较 低 ，容 易造 成 雷 害 。 比较 而 言 ，雷 ３）堵 塞 ：采 用 防 雷 变压 器 或低 通 滤 波器 的 方 电感 应 发 生 概 率 较 大 ，一 般 雷 电 直 击 点 周 围 半 径 法 。 防雷 变压 器 实 际是 一 种特 殊 的 隔 离变压 器 ，它 ｌｋｒ ｎ左 右 都会 产 生雷 电电磁脉 冲 。 因此 ，雷 电感应 可将 大部 分 雷 电堵 塞 在 外 线侧 ，只有 少量 雷 电漏 人 是铁 路 信 号 设 备 防护 的重 点 ，防雷 设 备 主 要 用 来 防 电气 或 电子 设 备 。 电源 防雷 低 通滤 波 器 的原 理 是 让 铁路通信 信号工程技术（ ＲＳＣＥ） ２０１ ２ 年８ 月 ，第９卷第４ 期 学兔兔 www.xuetutu.com ｉ 嫩 懒 晦 国 蜘 ≯ ≯ 誊 ≯ ◆一－ －◇ 。 交流 ５０Ｈｚ的 低频 交 流 电顺 利 通过 ，而 使频 率 较 高 的 雷 分 相 区 的时 刻 。至 此 ，基 本 判 断 为 牵 引 回流对 室 内 电有较大 的衰耗 ，起到堵塞雷 电的作用，减少了雷 设 备产 生 了不 良影响 。 电对 电气或 电子设 备 的威胁 。 ｅ．组 织 人 员将 全 站 信 号 机 点灯 电缆 进行 腾 卒 ， 为将 雷 电所 产 生 电流 排 泄掉 ，与 防雷 系 统 配套 之后 逐 个恢 复 。当恢 复 到 Ｓ信 号机 时 ，发现 有 明 显 使 用 的则 是接 地 系 统 。在 客 运 专 线建 设 中 ，一 般 采 干扰 信 号 进入 了室 内。但 经对 室 内分 线盘 及 Ｓ信 号 用综 合 贯 通地 线 。综 合 贯 通 地 线一 般 埋设 于 信 号 电 机 的组合 进行 配线检 查 时 ，并未 发现 问题 。 缆沟 （槽 ）下方的土壤 中，且距 电缆沟 （槽 ）底部不 ｆ．继 续 要 点 进 行 检 查 ， 随 即发 现 Ｓ信 号 机 的 少于 ３００ｍｍ ；上 、下 行 线路分 线 时 ，应分 别 敷设 ； 点 灯组 合 中， 内部 配 线有 错 ，将 本 应配 在 ２ＤＪ的 电 桥 梁 、 隧道 应 两侧 分 别 敷设 。贯 通地 线 通 过 引接 线 缆 错配在 １ ＤＪ的组合 上 ，从 而导致 关灯 模 式下 （１ ＤＪ 与 设 备 接地 端 子 连接 ，一般 要 求 贯 通地 线上 任 意一 落下 ）时 直接 与 ＬＫＺ电源连 接 ，将 室外干 扰信 号 引 点 的接 地 电 阻不得大 于 １Ｑ。 入 了室 内。 防雷 系统 与接 地 系统 配 套 使 用 时 ，方 可发 挥 作 原 因分 析 用 。 当任 何 一 个环 节 有故 障 时 ，都 会 对 信号 系 统 产 此 故 障 的 隐 蔽性 在 于 ：本 站为 无 岔 站 ，在 点 灯 生 意 想 不 到 的影 响 。 以下通 过 两 个 案例 ，分析 这 种 模 式 下 ，进 站 信号 机 Ｓ无 法 开放 Ｕ Ｕ 信 号 、无法 检 影 响 的真正 产生 原 因 ，并提 出避 免 的措 施 。 查 ２ＤＪ条 件 ，因此 试验 时 忽略 了此项 内容 ，未 发现 ２ 典型案例及分析 １）案例 ·：轨道 电路 出现异 常 红光带 现象 配 线错 误 。 另一 方 面 ，列 车 在 经 过分 相 区时 ，由于 升 、降 弓均 会 产 生较 大 的 瞬 问 电流 ，对 附近设 备 会 产 生 异 常 影 响 。因此 ，对 于 此 故 障 ，应 设 法 降 低综 合 贯 通 某 客 运 专 线 线 路 的 一 个 无 岔 站 ，在 冬 季 无 雷 地 线 的接 地 电阻 、使 瞬 间的 过压 和 过 流 最 大 限度 的 季 节 ， 突 然 出 现 轨 道 区 段 异 常 闪 红 现 象 。其 闪 红 被 释放 到 大 地 中 。在调 整 了本 站列 控 中心 接地 点位 无 规 律 、 持 续 时 间 极 短 （一 般 为 ２～ ３Ｓ），故 障 置 、增 加 接地 汇 流 排 的 数量 后 ，可 以监 测 到 干 扰 电 判断难度极大 。 流 的 幅值 明显减小 。 排查 方 法 ａ．通 过对 列 控 中心 加 装 ＣＡＮ 数 据 采集 设 备 ， 发 现 故 障 发生 时 ，列 控 中心 实 时采 集 到 了轨 道 继 电 器 的落 下状 态 ，且 持 续 时 间与 闪 红 的时 间 吻合 。基 本 排 除 了列控 中心软 、硬件 的故 障可 能性 。 ｂ． 由于 该 站 为 无 岔 站 、轨 道 继 电器 只有 列控 中心 采 集 ；并且 ，列控 中心 对 轨道 继 电器 是单 接 点 采集 ，故 障发生 时 ，继 电器 实 际动 作状 态无 法核 实 。 为 此 ，在 列 控 中心 上 增 加 所 有 ＧＪ的 后 接 点 采 集 。 发 现故 障发 生时 ，ＧＪ的前 、后 接 点均未 采 到 电压 。 ｃ．在列控 中心采集 电源 （ ＬＫＺ）上 加 装示 波器 ， 发 现 故 障 发 生 时 ，ＬＫｚ 串进 来 一 个 较 大 的 干 扰 脉 ２）案例二 ：车 载设 备收 到有 源应 答器 全零 报 文 现象 联调 联 试 期 内，某 站管 辖 范 围 内的一 组 有 源 应 答器 ，车 载均 报告 无法 收到 正常 报文 。 排 查方 法 ａ．排查 列控 中心 至 防雷柜 的对 室 外部分 ，均未 发现 配 线错误 的 问题 。 ｂ．分 别更 换 室 内 ＬＥＵ、应 答 器 尾 缆 、应 答器 本 身 ，故 障均不 消失 。 ｃ．接上 该 应 答器 的尾 缆 ，则 对 应 的 ＬＥＵ 故 障 灯 点 亮 ；移 除尾 缆则 消失 。 ｄ．拟 定 了一 张二 维 表 ，将 该 组 ４个 有 源 应 答 冲 。 由于 列 控 中心 的采 集 板是 由气 体放 电管 等 元件 器 及 ＬＥＵ 故 障 灯 点 亮 的 状 态 做 了 一 个 对 比分 析 ， 构成 的开关 电路 ，此干扰脉冲 的幅值足 以击穿放 电 结论 是没有 规律 可 循 。 管 、使 采集板 误 判 ＧＪ落下 。 ｄ．进 一 步 结 合 站 场 条 件 进 行 分 析 ， 发现 每 次 故 障发 生 时 ，均 为列 车 通 过上 行 进 站 口外方 的一个 ｅ．后将 主要 的排 查 点放 在 了防 雷元件 上 。 经过 了解 ，现 场所 采 用 的盾 牌 防 雷元 件 的 电路结 构如 图 １所示 。 铁路通信信号工程技术（ ＲＳＣＥ） ２０１ ２年８ｆ ｔ 学兔兔 www.xuetutu.com １ Ｉ ｅ — ａ Ｉ ｌ ｃ 喀 ｌ涵Ｉ ｜ ｌ； Ｉ － １ 零ｂ ０ ０ ０００ ０ － 叠 叠 尊 誊 濉 并且 需 用 ２． ５平方 电缆将 各 模 块 ３、４、３’、４’ 中任 意一 端 子 串接 （如 图 ２黑 粗 线所 示 ）后 与地 线 连接 ，可达 到最 好 的防雷 效果 。 ｒ 室 宴， 室 ３ 总结 口 外 士÷—Ｌ］ · ＿ Ｐｒ Ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ！内 ｌ 一 一 … 作 为 目前 客 运 专 线 普遍 采 用 的 综 合 贯 通 地 线 ， … 对 提 高 整 体 防雷 性 能 、 降低 泄 流 电阻起 到 了积极 作 ｉ 毒 — — — — — ＿ Ｊ — — — — — — — ＿』 ， 用 。但 由于 所 有设 备 均 挂 在一 个 地 网 中，不 可避 免 会 受 到 室外 设备 （特 别是 牵 引 回流 ）的影 响 。 因此 ， 一 方 面在 加 强 施 工管 理 、避 免 配 线错 误 导 致 室 内外 设备 直 接 贯 通 的情 况 出现 ；另 一 方 面 ，提 高综 合 贯 通地 线各 个 接地 点 的性 能 、降 低对 地 电 阻 ，也 是 提 高信 号系 统整 体可 靠性 的有 效手 段 。 除 此之 外 ，对 防雷 元 器 件 的正 确 使 用 ，也 是 非 常 重 要 的 。前 述 案例 中 的错 误 配 线方 式 ，可 导 致 室 外 雷 电直接 进 入 室 内、并对 室 内设 备产 生 较 大 的损 坏 。 使用 防雷 元 器件 ，还 要用 好 防雷 元器 件 。只有 这 样 ，才 能 有 效保 护 信 号设 备 ，使其 工 作 在 一个 安 全 、可 靠 的环 境 中。 参考文献 ［ １ 】ＧＢ５０ ３ ４３ 建 筑 物 电子 信 息 系统 防 雷技 术 规 范 【 ｓ ］ ． ［ ２】ＴＢ／Ｔ ３０７３—２００５铁 道 信 号 电器 设 备 电磁 兼 容性 试验 及 其 厂一＿ ＿ － ＼厂 ■ 、＼ ／ ，—卜＼ ／一 限制值 ［ ｓ】． ［ ３】ＴＢ／Ｔ ３０７４ ２００５ 铁 道 信 号 设 备 雷 电 电磁 脉 冲 防护 技 术 条 Ｏ ， ， Ｏ Ｏ ， Ｏ ， 件【 ｓ］． ［ ４ 】Ｔ Ｂ１ ０６ ２１ －２００ ９ 高速 铁 路 设 计 规 范 （试 行 ） ［ ｓ 】 ． ［ ５ 】Ｔ Ｂ１ ０ ２１ ６ －２００ ９客 运 专 线 铁路 信 号 室 外 工 程 安 装 规程 【 Ｓ 】 ． 巴 盆 巴 盆 苫 罾 暑 ∞ ∞ ｊ ∞ ０ ０ ［ ６ ］Ｔ Ｚ２ ２６ －２００ ８客 运 专 线铁路 信 号 工 程 施 工技 术指 南 【 ｓ ］ ． 巴 盆 ５ 盆 【 ７ ］铁 运 函 ［ ２０ ０６ ］ ２６号 铁 路 信 号 设备 雷 电及 电磁 兼容 综 合 防 吾星 ∞ 刍 ∞ 舄 ∞ ＾ 护 实施 指 导 意 见 ［ Ｓ 】 ． 一 ￣ ∞ 舄 ∞ ｌ 山 【 ８】铁 建 设 ［ ２００７］ ３９号 铁 路 防 雷 、 电磁 兼 容 及接 地 工 程 技 术 暂行 规 定 ［ ｓ】． ｛ 二 ） ①３ Ｏ ①３ Ｏ 应答器 应答器 ［ ９ 】运基信号 ［ ２ｏｏ － ｛ ］ ｓ￣ ５号 铁路信 号防雷举例设 计说 明 【 ｓ ］ ． ３ Ｏ ①３ Ｏ 应答器 （收稿 日期 ：２Ｏ１ ２一 Ｏ５一 Ｏ８） 应答器 图２ 盾牌防雷元件配线 图 Ｎｏ． ４ 朱 有鹏 ：防雷及接地对提高信号 系统可靠性 的研 究 ６