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驼峰站场综合防雷

文档作者：张亚生文档来源：通号工程局集团有限公司		点击数：	更新时间： 2021年11月04日
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驼峰站场综合防雷
张亚生
(通号工程局集团有限公司，北京 1 00070)
摘要：结合丰台西站驼峰四场的现状，提出驼峰站场综合防雷方案，并在现场实施，取得了很好的
防雷效果。
关键词：驼峰场；防雷；方案
Abstract：Combining with the present situation of Fengtai west station hump yards，the paper puts forward
the integrated lightning protection scheme for hump yards，which has been applied on site and obtained
perfect lightning protection effect．
Keywords：hump yard；lightning protection；scheme
DoI：10．3969~．issn．1673—4440．2014．03．010
1 简介
在驼峰整体防雷中，站场综合防雷起着相当大
的作用。驼峰站场防雷应整体规划、全面布局，这
样才能实现较好的防雷效果。
丰台西站驼峰四场近年来多次遭到雷电的侵
害，现场信号设备和自动化控制系统均受到严重破
坏。雷电侵害严重时使整个驼峰自动化系统处于瘫
痪状态，其经济损失多达数百万元，对丰台西枢纽
运输安全的影响巨大，如何做到对雷害的防控成为
当务之急。铁道部发布的“关于印发(《铁路信号设
备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见 (铁运
参考文献
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[2006]26号文)的通知”、“关于印发 铁路信号设
备雷电及电磁兼容综合防护举例设计 (运基信号
[2007]535号文)的通知”(简称26号文和535号
文)，对驼峰站场防雷具有指导性意见，因此，必须
结合现场实际提出可行的综合防雷方案。
2 雷害的形成
雷电是一种大气自然现象，地球上每天大约发
生800万次闪电，每次闪电在微秒级的瞬间释放出
大约55 kW ·h的能量。高层建筑物、各种通信铁
塔是最容易发生直击雷的地方。雷电的入侵途径如
图l所示。
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(收稿El期：2O1 4一O4．25)
铁路通信信号工程技术(RSCE) 2014年6月，第1 l卷第3期
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高达几十至几百干安的电流，会在一定范围内(距
雷击点1．5～2．4 km，越近电磁感应越强)产生剧
烈的电磁感应，使针、塔产生高电位对无屏蔽措施
的设备和人员发生反击，甚至将大电流引入建筑物
内；对无等电位措施的建筑物，会通过接地装置反
击人内；造成地表面电位分布不均匀，对人身产生
跨步电压和接触电压的危害；也会感应、电磁耦合
至附近的架空输电线路和通信线路上，形成暂态过
电压，再以雷电流的形式侵入，危害电子设备，此
即雷击的二次效应，是单纯采用常规避雷针所不能
彻底防护的。
雷电二次效应即巨大电磁感应危害的主要原因
是：雷电电流幅值高，放电时间短造成的，其高压
理论公式为：
df
U=R×i×L。×H× (1)
式中：
： 直击雷产生的过电压；
i：雷电流幅值，国家防雷规范中取100 kA ；
。： 单位长度金属引下线电感系数，一般为
1．67 gH／m ；
日：引下线高度或长度；
df
： 雷电流陡度，国家规范中取100kA／2．6 ；
R：接地电阻。
假设以10 m高的建、构筑物，接地电阻为
l Q，代人公式(1)，经计算可知在其顶端产生的
雷电过电压为700多kV，这样大的过电压造成的
地电位反击、高电位引入、感应等包害显而易见，
所以，在直击雷防护中，要优先选择新型防护装置。
新防护装置基本分为提前放电原理型和限流型，在
丰台西站四场采用国产SLE-V-l3型半导体少长针
消雷装置，如图3所示。
它的特点在于采用少长针的形式增大了中和电
流，采用半导体电阻抑制上行雷的发展，并大幅度
降低雷击的主放电电流和雷电流变化速率，从而克
服避雷针或其他防雷设备的不足，是目前世界上先
进的防雷装置。其特有的技术性能使过去不可能达
到的技术设想成为现实。这些技术性能已由数字计
算、计算机仿真、各种模拟试验以及黄石供电局用
磁钢棒测量和华中电管局雷电电流观测站的实测所
证实，并已在中国经历了40 000塔年以上的现场实
l| 摄卷 抵|
际运行，其运行结果满意，且已通过专家鉴定。
图3 半导体少长针消雷装置
消雷装置的功能如下。
1)能100％消减由地面向上发展的雷电；
2)在雷云下地面平均电场达到40 kV／m时，
能产生15 mA的中和电流，天顶有强雷云时，可发
出1～2 m左右的电晕火花，中和电流达安培级；
3)雷击的主放电电流受半导体电阻的限制，可
把数十到数百千安的主放电电流减弱到数十到数百
安培，并大大减弱雷电流的陡度；
4)保护范围大。其保护角为8O。，即其地面保
护范围为同高避雷针的l1倍；
5)半导体针可抗45 m／s的风速，环境工作温
度为-40℃ ～+50℃。
受现场条件限制，丰台西站四场30 G与杆塔
间距离为9 m，不能满足杆塔距离信号设备30 In
以外的要求。经过甄选，选择中光高科技研究所研
制的ZGU一3型优化避雷针。它的主要原理：优化
避雷针通过低电阻值的几个并联电感器和火花隙来
分开不同频率的电流沿几条通路入地，这些分支电
流通过火花隙的时间有差异，而且各分支电流因频
率不同，电感器呈现的阻抗也不同，所以使电流波
形发生不同的变化，以致闪电流经过优化避雷针这
个部分之后，各分支电流的合成电流波形发生很大
变化，整个波形被大大拉长，电流的峰值大大下降，
尤其是电流陡度 更大大减小。由于它采用直流电
阻很小的铜质电感器，闪电电流产生的焦耳热并不
很大，故优化避雷针的通流能力较大，这样就避免
了可能产生的对现场设备二次效应危害。
3．1．3 杆塔地线
丰台西站驼峰场建立在河套上，土壤成分主要
是沙石，这对避雷塔的地线是个很严峻的考验，按照
规范要求：综合地网的接地电阻值≤1 Q，且不宜使
用降阻剂。施工过程中采用的方法是：在基坑底部深
埋角钢，再用扁钢在基坑四周连接成矩阵型网带，将
铁路通信信号工程技术(RSCE) 2014年6月
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加
扁钢与角钢、}昆凝土中的钢筋焊接在一起，形成一个
完整的接地体，对接地阻值仍不达标的地网，采用
加大地网面积、增加接地体数量和换土的方法解决。
3．2 信号设备防雷
在室外众多的信号设备中，缓行器、电空转辙
机动作及表示电路、测长区段，在每年的雷害中均
未遭受侵害，考虑到资金原因不做防雷设计，只考
虑雷达、踏板和JwXC～2．3型交流闭路式驼峰轨
道电路的防护。如图4所示。
曩罗卜【LPZ0I J
设备侧 sPD 多普勒信
8 mm ___________________——
测速雷达 设备侧 SPD 自检信号
0— 220V电
SPD 0 0
图4 室外测速雷达的防护图
3．2．1 雷达、踏板设备防雷
现场8 mm 测速雷达多普勒信号线、自检线每
对线串联一只SPD，进行纵横向防护。
测速雷达的供电为220 V交流供电，在每对电
源线均加装3只SPD作纵、横向防护。
3．2．2 2．3型轨道电路防雷
26号文没有对JWXC一2．3型交流闭路式驼峰
轨道电路的防雷进行规范，535号文把防雷单元加
在了受电端的室内部分，根据历次雷击所损坏器件
(上接33页)
通信，RxLevel Down较低，可能导致通信质量有
所下降，但不影响正常通信。
在GSM-R单网覆盖模式下，由于系统无备用
网络，出现伪基站影响正常通信时，可对受影响基
站的频率配置进行修改，由于GSM—R可用频率较
少，为避免修改频率对邻区的干扰，可对受影响基
站的BCCH频率与TCH频率进行互换，并修改相
令 ／J、区的BA歹0表。
通过以上设置可降低伪基站对GSM—R系统的
干扰，避免空闲模式下出现脱网或有信号无服务的
问题，在专用模式下又能正常切换，保证了网络指
赣 嘹
的情况，其主要是轨道变压器和整流桥因大电流而
烧毁。使用的方法是在送电端的轨道侧并联安装
BVB SLP—O75VB型过压保护器作为两线间的横向
防护防雷单元，阻止雷电由线路进入轨道变压器箱，
同时轨道变压器箱和综合接地网连接起到屏蔽作用。
3．2．3 综合地网
由于丰台西站四场是建在河套基础上，地线
接地电阻值达标十分困难，因此按照站场形状，用
35 mm 铅包铜地线以Et字型把所有信号设备的防雷
地线连接起来；雷达箱安全接地方法是在雷达箱底
部打孔，用 10×30铜螺栓固定引出地线，把所有
雷达箱串接在一起。在地质较好地段埋设石墨接地
极，满足接地电阻值≤ 1 Q的要求。
4 结束语
驼峰站场的防雷是相当繁琐的工程，由于其地
势开阔，没有任何屏障，设备遭受雷害的概率大大
增加。在站场适当位置布设杆塔，选用适合的避雷
针和符合规范的综合地网，能够消减大部分雷电危
害。再辅以雷达、踏板、驼峰轨道电路等信号设备
的相关部位安装防雷单元，配合完好的综合地线，
驼峰设备的雷电防护就像织就了一张天网，基本上
得到了无缝隙覆盖。经过近几年雷电考验，驼峰设
备受雷电的损坏几乎为零。
(收稿日期：201 4-03-20)
标正常，可作为伪基站干扰的应急处理方法。
伪基站的存在不仅对GSM-R系统产生严重影
响，对GSM系统同样产生干扰，各使用GSM 制式
通信的维护部门应对网络信令加强监控与分析，确
认伪基站的使用单位与生产单位，限制伪基站的使
用频率，从根本上解除伪基站对GSM 系统的干扰。
参考文献
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[2】5GPP TS 24．008 Mobile radio interface Layer 3 specification；
Core network protocols；Stage 3[s]．
【5】5GPP TS 29．002 Mobile Application Part(MAP)specification[S】．
(收稿El期：201；5-01．1 5)
No．3 张亚生：驼峰站场综合防雷

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