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雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：閃電定位系統(tǒng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估雷災(zāi)調(diào)查

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）12-0217-02

1 引言

隨著近年來(lái)我國(guó)各省市閃電定位系統(tǒng)的建立與完善，閃電定位數(shù)據(jù)已在雷電臨近預(yù)報(bào)及雷電防護(hù)工作中得到廣泛應(yīng)用。在雷電臨近預(yù)報(bào)的應(yīng)用上，閃電定位資料作為雷電臨近預(yù)報(bào)的重要參數(shù)之一[1]，這方面的應(yīng)用和研究也較多[2]-[3]。在雷電防護(hù)的應(yīng)用上，雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的地閃密度、雷電流累積概率等參數(shù)均可從閃電定位數(shù)據(jù)中獲得，而且多年的地閃數(shù)據(jù)能突出反映被評(píng)估對(duì)象所在地理位置的實(shí)際雷電活動(dòng)規(guī)律，比經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算更為準(zhǔn)確；另外在雷災(zāi)調(diào)查與鑒定中，閃電定位數(shù)據(jù)是判斷災(zāi)害是否為雷電引發(fā)的一項(xiàng)重要參考依據(jù)。本文介紹了深圳市閃電定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、探測(cè)原理、探測(cè)參量與指標(biāo)等，總結(jié)了閃電定位數(shù)據(jù)在深圳市雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、雷災(zāi)調(diào)查與鑒定中的應(yīng)用，以期對(duì)雷電防護(hù)工作有一定的參考價(jià)值。

2 閃電定位系統(tǒng)介紹及其數(shù)據(jù)說(shuō)明

2.1 閃電定位系統(tǒng)介紹

深圳市閃電定位系統(tǒng)是由ADTD雷擊探測(cè)儀、中心數(shù)據(jù)處理站、圖形顯示工作站、數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)絡(luò)瀏覽服務(wù)器、通訊系統(tǒng)5個(gè)主要部分組成，能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)、高精度地提供雷電發(fā)生的時(shí)間、位置、極性、強(qiáng)度等雷電活動(dòng)參數(shù)。系統(tǒng)采用聯(lián)合雷電定位（IMPACT）原理，即測(cè)向定位是利用一對(duì)正交的磁場(chǎng)線(xiàn)圈，測(cè)定雷電所在的方位；時(shí)差定位是測(cè)定雷電信號(hào)到達(dá)各測(cè)站的時(shí)刻，并根據(jù)雷電信號(hào)到達(dá)各測(cè)站的時(shí)間差來(lái)計(jì)算確定產(chǎn)生雷電的位置。由5個(gè)探測(cè)站組成的雷電監(jiān)測(cè)定位網(wǎng)，可以覆蓋整個(gè)深圳市，該雷電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的探測(cè)參量與相關(guān)指標(biāo)（見(jiàn)表1）。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

閃電定位的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)采集并實(shí)時(shí)存入Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表中，該數(shù)據(jù)表包含了探測(cè)到的地閃的主要特征參數(shù)，如地閃時(shí)間、經(jīng)度、緯度、電流強(qiáng)度和陡度、電荷、能量、定位方式及誤差等。同時(shí)在入庫(kù)的時(shí)候給每條記錄都增加了一個(gè)地閃所發(fā)生區(qū)域的字段，構(gòu)成了完整的空間數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。

3 數(shù)據(jù)處理與分析方法

3.1 數(shù)據(jù)處理

本文采用2005-2012年共8年的閃電定位數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)功能導(dǎo)出數(shù)據(jù)表中時(shí)間、經(jīng)度、緯度、電流強(qiáng)度和陡度、定位方式6個(gè)字段。其中時(shí)間精確到秒，經(jīng)緯度精確到小數(shù)點(diǎn)后6位，電流強(qiáng)度和陡度精確到小數(shù)點(diǎn)后1位，定位方式選擇三站以上的定位數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)分析方法

本文主要介紹按閃電定位數(shù)據(jù)來(lái)繪制地閃密度圖，雷擊點(diǎn)臨近地閃定位圖、地閃的時(shí)間和地域分布特性等。運(yùn)用ArcGIS軟件的ArcMap組件，繪制地閃密度圖、雷擊點(diǎn)臨近地閃定位圖，并結(jié)合ArcToolbox中的空間分析模塊所提供的Analysis Tools、Data Management Tools、Spatial Statistics Tools功能進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和分析，其中Analysis Tools是用來(lái)把導(dǎo)出的深圳外切矩形數(shù)據(jù)與深圳邊界求交集，從而得到深圳界內(nèi)的地閃數(shù)據(jù)，Data Management Tools是用來(lái)進(jìn)行空間投影即原始數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成投影坐標(biāo)系，Spatial Statistics Tools是把處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)密度分析，即可得到地閃密度。[4]

4 雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用

4.1 全市地閃密度圖的繪制

雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算需計(jì)算建筑物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)與雷擊大地的年平均密度（Ng）直接相關(guān)。按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010的規(guī)定，Ng=0.1×Td，Td為年平均雷暴日，Td根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)、站資料確定，這樣全市的Ng值是相同的，但根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，雷電分布差異很大[5]。

利用ArcGIS軟件繪制了深圳市的年平均地閃密度分布圖（見(jiàn)圖1），圖中色標(biāo)由深藍(lán)色到深紅色，所表示的地閃密度依次升高。其地閃密度分布特征是：西部高于東部，高密度區(qū)主要分布在寶安區(qū)和市區(qū)的部分地區(qū)。

4.2 單個(gè)建筑物所在位置地閃密度取值

在雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，當(dāng)確定建筑物地理信息后，在ArcMap的地閃密度圖中可進(jìn)行標(biāo)注，所取實(shí)例為深圳西涌天文臺(tái)（見(jiàn)圖2），考慮到閃電定位存在的誤差，提取標(biāo)注點(diǎn)所在1km2單元格及周邊8格單元格的地閃密度數(shù)值，取其平均值作為地閃密度值（見(jiàn)表2）。

5 雷災(zāi)調(diào)查與鑒定中的應(yīng)用

當(dāng)雷擊事故發(fā)生時(shí)，根據(jù)發(fā)生時(shí)間及地理信息，查詢(xún)事故發(fā)生前后半小時(shí)，事故點(diǎn)附近1km、1.5km及3km內(nèi)的的閃電定位數(shù)據(jù)。在雷電災(zāi)害調(diào)查與鑒定時(shí)應(yīng)結(jié)合剩磁測(cè)量的結(jié)果和閃電定位的情況綜合考慮，給出判定結(jié)論。[7]

2013年8月30日上午5時(shí)左右，深圳某學(xué)校雷云過(guò)境后，消防監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓。依據(jù)閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，8月30日4：45-5：15該校3公里范圍內(nèi)共發(fā)生地閃7次（見(jiàn)圖3）。其中距離學(xué)校最近的一次地閃發(fā)生在4：57，學(xué)校西偏北方向約455m，此次地閃為負(fù)地閃，地閃強(qiáng)度為-51.8kA，平均陡度為-13kA/μs。根據(jù)閃電定位和剩磁測(cè)量結(jié)果，鑒定為雷擊建筑物附近產(chǎn)生閃電感應(yīng)導(dǎo)致電子設(shè)備損壞。

6 小結(jié)與不足

采用閃電定位數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)軟件的方法，分析了深圳市雷電活動(dòng)規(guī)律，并利用該規(guī)律在雷電防護(hù)中做了一些應(yīng)用，小結(jié)如下：（1）閃電定位數(shù)據(jù)可以為雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供準(zhǔn)確、符合建筑物所在地實(shí)際雷電活動(dòng)規(guī)律的地閃密度值，為評(píng)估的定量計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。（2）閃電定位數(shù)據(jù)可以為雷災(zāi)調(diào)查提供災(zāi)害發(fā)生時(shí)的閃電分布情況，結(jié)合剩磁測(cè)量的結(jié)果判斷災(zāi)害是否由雷電引起，并可找出可能引起雷災(zāi)的閃電位置及參數(shù)等。

由于目前閃電定位系統(tǒng)的探測(cè)精度和準(zhǔn)確度較低，導(dǎo)致采集到的閃電位置與實(shí)際發(fā)生的位置偏離很大，三站以下定位數(shù)據(jù)（不可信數(shù)據(jù)）占到全部數(shù)據(jù)的一半以上，并且探測(cè)得到的雷電流幅值與真實(shí)值也有誤差。因此，更有效的將閃電定位數(shù)據(jù)應(yīng)用到防雷減災(zāi)工作中，亟需提高閃電定位系統(tǒng)的探測(cè)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]姚葉青，袁松，張義軍，蔡輝，丁衛(wèi)東，郝瑩，邊富昌.利用閃電定位和雷達(dá)資料進(jìn)行雷電臨近預(yù)報(bào)方法研究[J].熱帶氣象學(xué)報(bào).2011（06）.

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雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估論文范文第2篇

關(guān)鍵詞:智能建筑防雷工程防雷減災(zāi)

中圖分類(lèi)號(hào):TU895文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2011)09(c)-0149-01

雷電,是眾多大氣現(xiàn)象中的一種,但雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁脈沖(LEMP),具有極大的破壞性。它具有發(fā)生范圍廣、頻率高、強(qiáng)度大等特點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快,特別是信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,自動(dòng)控制、通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等微電子設(shè)備和電子系統(tǒng)在各行業(yè)內(nèi)外得到日益增加的廣泛應(yīng)用,雷擊事故帶來(lái)的損失和影響也越來(lái)越大,為此必須要加強(qiáng)對(duì)防雷減災(zāi)技術(shù)應(yīng)用方面的研究。

本論文主要結(jié)合智能建筑的電子設(shè)備防雷需求,對(duì)智能防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)分析探討,以期從中能夠找到合理有效的防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用,并以此和廣大同行分享。

1傳統(tǒng)的防雷減災(zāi)技術(shù)應(yīng)用探討

由于閃電的電磁脈沖無(wú)孔不入地從空間各方面侵襲各種現(xiàn)代科技設(shè)備,所以現(xiàn)代的防雷措施必須采取全方位的防護(hù),層層設(shè)防,綜合治理,把防雷工程看作一個(gè)系統(tǒng)工程?？紤]到各行各業(yè)的不同特點(diǎn),傳統(tǒng)的防雷方法主要有如下幾種。

(1)避雷針:我們稱(chēng)為避雷針的裝置,其英文原名是“Lightning rod”,又稱(chēng)“Lightning Conductor”,其愿意并不是“避雷的針”,而是“閃電棒”,更正確地說(shuō),應(yīng)是“閃電傳導(dǎo)器”,即是指它的功能是把閃電傳導(dǎo)入地,這才是富蘭克林對(duì)它發(fā)明的避雷針的作用的愿意。他的這一看法及所采取的措施,迄今仍是正確的,有效的。

(2)接地:防止直擊雷害的完整一套系統(tǒng),良好的接地才能有效瀉放閃電的能量入地,降低引下線(xiàn)上的電壓。接地也是為其它防雷措施服務(wù)的,接地不好,電子設(shè)備的功能就不可能完善,所以它是整個(gè)防雷系統(tǒng)工程中最基礎(chǔ)的一環(huán),特別重要,也是最費(fèi)錢(qián)、費(fèi)工的一環(huán)。

(3)屏蔽:屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起來(lái)。從物理上看,就是把閃電的電磁脈沖波從空間的入侵通道全部阻斷,使得閃電無(wú)隙可乘。

2智能防雷減災(zāi)技術(shù)應(yīng)用探討

2.1 弱電系統(tǒng)的雷擊電磁脈沖的防護(hù)具體步驟

首先,根據(jù)電磁兼容理論,提高信息系統(tǒng)自身的電磁兼容性可從控制干擾源和提高信息系統(tǒng)自身抗電磁干擾能力兩方面考慮。其次,采用等電位聯(lián)合接地和屏蔽技術(shù)是信息系統(tǒng)雷電綜合防護(hù)最簡(jiǎn)易最經(jīng)濟(jì)的方法。第三,雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),強(qiáng)調(diào)雷電磁場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)。為減小雷電磁場(chǎng)對(duì)信息系統(tǒng)的侵襲,要求信息技術(shù)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處在雷電感應(yīng)能量最小區(qū),且不超過(guò)信息系統(tǒng)所要求的磁場(chǎng)環(huán)境條件要求。第四,為降低各類(lèi)金屬導(dǎo)體間的相互藕合,必須保證相互間的安全隔離距離。信息系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)線(xiàn)纜敷設(shè)縱橫交錯(cuò),易形成相互間的電磁干擾。因此,綜合布線(xiàn)系統(tǒng)的雷電防護(hù)也是信息系統(tǒng)雷電綜合防護(hù)工程中不可忽視的一個(gè)基本問(wèn)題。最后,選擇合理級(jí)數(shù)和技術(shù)參數(shù)的電涌保護(hù)器(SPD)也是信息系統(tǒng)雷電安全的重要保證。

2.2 直(側(cè))擊雷的防護(hù)

防雷保護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程,其第一道防線(xiàn)就是受雷(或稱(chēng)接閃)、引流(或稱(chēng)引下)、接地(散流系統(tǒng))。采用金屬材料作為接閃裝置攔截雷電閃擊,使用金屬材料做引下線(xiàn)將雷電流安全地引下并泄流入大地,是目前唯一有效的外部防雷方法。而智能建筑大多屬于一類(lèi)建筑,應(yīng)該按照一類(lèi)建筑物的防護(hù)措施設(shè)計(jì)。防直(側(cè))擊雷的完整裝置包括接閃器、引下線(xiàn)和接地裝置三部分。避雷針、避雷線(xiàn)、架空避雷網(wǎng)和避雷帶都是接閃器,智能建筑大多使用避雷帶和法拉第籠作為接閃器。建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)有縱橫交錯(cuò)的鋼筋,在沒(méi)有澆筑混凝土前就像一個(gè)大鐵籠子,可以將屋面的鋼筋引到女兒墻以上明裝避雷帶,利用多根垂直鋼筋為引下線(xiàn),利用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)鋼筋為接地裝置。而且結(jié)構(gòu)內(nèi)部縱橫交錯(cuò)、密密麻麻的鋼筋還可以對(duì)雷電空間電磁場(chǎng)起到初級(jí)的保護(hù)作用。

2.3 雷擊電磁脈沖的防護(hù)

雷擊電磁脈沖(LEMP)是由于雷云對(duì)大地間放電產(chǎn)生的雷電電磁脈沖感應(yīng)到附近的導(dǎo)體中形成的過(guò)電壓,這種過(guò)電壓可高達(dá)幾千伏,對(duì)微電子設(shè)備的危害最大。它的主要通道是通過(guò)電源線(xiàn)路、各類(lèi)信號(hào)傳輸線(xiàn)路、天饋線(xiàn)路和進(jìn)入建筑物的各種導(dǎo)體侵入設(shè)備和系統(tǒng),造成破壞。因此,對(duì)雷擊電磁脈沖的防護(hù),應(yīng)該在入侵通道上將雷電過(guò)電壓、電流瀉放入地,以達(dá)到保護(hù)的目的。主要方法有隔離、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)、接地等。目前主要采用各系列電涌保護(hù)器安裝在各系統(tǒng)或者設(shè)備的外連線(xiàn)路中,將地線(xiàn)按聯(lián)合接地的原則接入系統(tǒng)的地線(xiàn),避免造成電位反擊,從而真正起到安全保護(hù)接地的目的。

2.4 智能接地的保護(hù)應(yīng)用

(1)保護(hù)接地:保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼(或構(gòu)架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。即將建筑物內(nèi)的用電設(shè)備及設(shè)備附近的一些金屬構(gòu)件,用PE線(xiàn)連接起來(lái),但不能將PE線(xiàn)與N線(xiàn)連接。如果不作保護(hù)接地,當(dāng)電氣設(shè)備其中一相的絕緣破損,產(chǎn)生漏電而使金屬外殼帶上相電壓時(shí),人一接觸就引發(fā)觸電事故。實(shí)行保護(hù)接地后,設(shè)備的金屬外殼和大地已經(jīng)有良好的連接,只要接地電阻符合要求,發(fā)生漏電時(shí)可保障人身安全。

(2)防雷接地:以防雷害為目的的接地稱(chēng)為防雷接地,主要是為了把雷電流迅速導(dǎo)入大地。智能建筑內(nèi)有大量的電子設(shè)備(如通信自動(dòng)化系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)及閉路電視系統(tǒng)等)以及與之相應(yīng)的布線(xiàn)系統(tǒng)。建筑物的各層頂板、底板、側(cè)墻、吊頂內(nèi)幾乎被各種布線(xiàn)布滿(mǎn)。這些電子設(shè)備及布線(xiàn)系統(tǒng)一般屬于耐壓等級(jí)低、防干擾要求高、最怕受到雷擊的部分。不管是直擊、串擊、反擊都會(huì)使電子設(shè)備受到不同程度的損壞或嚴(yán)重干擾。因此,對(duì)智能建筑的防雷接地設(shè)計(jì)必須嚴(yán)密、可靠。智能建筑的所有功能接地必須以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ),建立嚴(yán)密、完整的防雷結(jié)構(gòu)。

3結(jié)語(yǔ)

雷電對(duì)于智能建筑而言,其危害性是巨大的,是不可估量的,因此必須要研究和應(yīng)用面向智能建筑的防雷減災(zāi)技術(shù)。本論文在分析了常用的防雷技術(shù)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)針對(duì)智能建筑的防雷要求,詳細(xì)探討了智能防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)于進(jìn)一步提高智能建筑的防雷減災(zāi)水平,無(wú)論是在理論上還是在實(shí)踐上都具有較好的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張小青.建筑物內(nèi)電子設(shè)備的防雷保護(hù)[M].北京:北京電子工業(yè)出版社,2000.

雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào)設(shè)備；雷電危害；防雷措施；雷電電磁沖擊；雷電直接沖擊 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U284 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0132-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.063

1 影響鐵路信號(hào)的一般雷害分析

1.1 雷電電磁沖擊

雷電產(chǎn)生電磁脈沖，直接沖擊地面或者沖擊安裝信號(hào)接收和發(fā)射的地面設(shè)施，這樣的雷電通常被稱(chēng)為感應(yīng)雷，是由于云層相互放電或者云地之間放電產(chǎn)生的，電磁脈沖會(huì)使信號(hào)回路和信號(hào)裝置發(fā)生過(guò)流或者過(guò)壓的情況，而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)會(huì)干擾地底深層的電力線(xiàn)路，戶(hù)外信號(hào)傳輸線(xiàn)和設(shè)備自身的電磁感應(yīng)，從而導(dǎo)致磁感應(yīng)范圍內(nèi)的相關(guān)鐵路信號(hào)設(shè)施連鎖破壞。

1.2 雷電直接沖擊

雷電發(fā)生之后由于大量電荷積聚，產(chǎn)生雷暴現(xiàn)象，在其波及的范圍內(nèi)直接入侵鋼軌、地面構(gòu)架、鐵路信號(hào)線(xiàn)纜。強(qiáng)大的電流會(huì)使擊中地點(diǎn)與大地產(chǎn)生高壓，并瞬間釋放巨大的熱量。這種情況會(huì)給設(shè)備造成毀滅性的傷害，但是出現(xiàn)的幾率很小，由于其波及的范圍小、發(fā)生的概率低的原因，目前對(duì)于雷暴防護(hù)的研究并沒(méi)有實(shí)際的意義。

1.3 雷電感應(yīng)

雷電感應(yīng)是比較普遍的一個(gè)現(xiàn)象，自古就有，是由于雷電產(chǎn)生的電流遇到導(dǎo)體之后產(chǎn)生強(qiáng)大的電流或者電壓，鐵路信號(hào)設(shè)備一般在1000米內(nèi)就會(huì)接受到雷電感應(yīng)的打擊，一般從電源端口、天線(xiàn)端口、信號(hào)設(shè)施鋼鐵構(gòu)架以及鐵路信號(hào)線(xiàn)口影響破壞，最終從外而內(nèi)的影響到鐵路信號(hào)系統(tǒng)。雷電感應(yīng)所波及的設(shè)備，除了遭到破壞性的打擊，還會(huì)造成信號(hào)設(shè)備的放電，產(chǎn)生更多的威脅。

1.4 雷擊浪涌

隨著電子信號(hào)設(shè)備的發(fā)展和廣泛運(yùn)用，雷擊產(chǎn)生的電磁脈沖產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)電壓，以傳導(dǎo)、感應(yīng)和耦合等方式入侵到鐵路建筑的信號(hào)系統(tǒng)中，暫態(tài)過(guò)電壓沿信號(hào)或者電源線(xiàn)路，在設(shè)備之間進(jìn)行傳輸，產(chǎn)生感應(yīng)電流并形成浪涌，包括靜電浪涌和磁感應(yīng)浪涌。其中靜電浪涌主要由于帶有負(fù)電荷的雷云與帶有正電荷的鋼鐵設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)釋放電流，破壞設(shè)備，磁感應(yīng)浪涌則是由于閃電在空間內(nèi)產(chǎn)生與時(shí)間具有相關(guān)性的磁場(chǎng)，作用于通信線(xiàn)路并造成破壞。

1.5 雷電的機(jī)械沖擊

當(dāng)雷擊作用于兩平行的導(dǎo)體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的安培力，物體或者導(dǎo)線(xiàn)會(huì)在安培力的作用下被劈開(kāi)、折斷或者受到拉伸而變形。根據(jù)相關(guān)公式推導(dǎo)，對(duì)于具有折彎的金屬構(gòu)件，比如導(dǎo)線(xiàn)或者金屬框架，在彎折處的夾角盡量保證大，最好是鈍角，這樣才能將雷擊產(chǎn)生的電動(dòng)力降低到最小，否則會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的折斷。雷電沖擊鐵路信號(hào)發(fā)射設(shè)施時(shí)，巨大的沖擊力會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的熱能，水汽在預(yù)熱之后膨脹，產(chǎn)生機(jī)械沖擊的力量極大，會(huì)直接作用到周?chē)脑O(shè)備，造成部件的破裂，阻斷鐵路信號(hào)的發(fā)生。

2 防止鐵路信號(hào)遭受雷電干擾的保護(hù)措施

2.1 鐵路信號(hào)設(shè)備的防雷要求

鐵路信號(hào)在列車(chē)的運(yùn)行、鐵路的實(shí)時(shí)狀態(tài)、鐵路信息的維護(hù)等環(huán)節(jié)起著至關(guān)重要的作用。鐵路信號(hào)收發(fā)和處理設(shè)備的防雷工作十分嚴(yán)苛。

對(duì)鐵路信號(hào)的防雷設(shè)備要求在進(jìn)入信號(hào)系統(tǒng)之后，不允許干擾到原設(shè)備的工作性能，在遇到雷電沖擊之后保證信號(hào)出現(xiàn)的破壞程度不足以威脅到列車(chē)行駛安全，鐵路的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備能夠繼續(xù)使用。防雷設(shè)備的放電特性應(yīng)與被防護(hù)設(shè)備在絕緣耐壓水平上一致，并且防雷設(shè)備的“V-S”曲線(xiàn)在一定的閾值范圍內(nèi)要低于被防護(hù)設(shè)備的“V-S”曲線(xiàn)。對(duì)于使用分層級(jí)防雷的設(shè)備時(shí)，要逐級(jí)驗(yàn)證其防護(hù)能力，對(duì)于第一級(jí)的防雷設(shè)備，一般采用大容量和快速的設(shè)備，同時(shí)保證在中級(jí)防雷設(shè)備的可靠性和連貫性，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)防護(hù)的效果。

2.2 鐵路信號(hào)設(shè)備遭遇雷害的一般原因和防雷分類(lèi)

近年來(lái)由于雷害頻發(fā)，針對(duì)具體鐵路信號(hào)設(shè)備的雷害事故分析，雷害的原因一般包括：信號(hào)樓外的信號(hào)設(shè)備沒(méi)有安裝避雷針、信號(hào)設(shè)備未接地、接觸網(wǎng)桿塔的引線(xiàn)與臨近的信號(hào)電纜未隔離、信號(hào)樓的接觸網(wǎng)位置較高忽略了接閃設(shè)備的安設(shè)、信樓在遇到雷擊閃擊時(shí)室內(nèi)屏蔽效果不達(dá)標(biāo)。針對(duì)雷害分類(lèi)和事故多況，將鐵路信號(hào)的防雷分為外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)兩個(gè)方面。

外部防護(hù)主要是對(duì)信號(hào)收發(fā)設(shè)施的自身進(jìn)行防雷保護(hù)，這一類(lèi)防雷舉措主要包括避雷針、屏蔽網(wǎng)、分流、接地等方法。內(nèi)部防護(hù)則是保護(hù)鐵路信號(hào)收發(fā)設(shè)施的內(nèi)部構(gòu)架，通常是采用合理布線(xiàn)、保護(hù)隔離、過(guò)電壓保護(hù)器、屏蔽、等電位連接來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備的雷電防護(hù)。

2.3 鐵路信號(hào)設(shè)備的外部防雷措施

2.3.1 安裝避雷針。主要是在室外鐵路信號(hào)設(shè)備較密集的地方安放，避免雷電直接沖擊線(xiàn)纜、信號(hào)設(shè)備和鋼軌。避雷針的位置選擇需要滿(mǎn)足能夠使密集區(qū)內(nèi)鐵路信號(hào)設(shè)備全部避免遭受雷擊，同時(shí)確保避雷針不會(huì)因?yàn)槔纂姷臎_擊產(chǎn)生雷電感應(yīng)。為了避免電磁感應(yīng)，避雷針的地線(xiàn)和密集區(qū)內(nèi)的電路布線(xiàn)要有大于20米的安全

距離。

2.3.2 埋設(shè)接地網(wǎng)。接地網(wǎng)或者網(wǎng)狀接地是埋設(shè)在鐵路信號(hào)樓四周的，要求所設(shè)置的接地電阻不大于1Ω。一是這樣做將電流大部分都輸入大地；二是為了防止過(guò)電壓對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備造成威脅。一般采用銅包鋼的物體進(jìn)行垂直接地，間隔在2.5m左右，采用直徑為10～12mm的鍍銅圓鋼進(jìn)行水平接地，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際的情況，埋設(shè)的接地網(wǎng)的電阻要和貫通地線(xiàn)連接，阻值在10Ω以?xún)?nèi)。

2.3.3 設(shè)置屏蔽接地柵。屏蔽接地柵就是法拉第籠，將其安裝在鐵路信號(hào)源的周?chē)?，主要材料是?dǎo)電良好的鍍鋅銅條，并將接地網(wǎng)和其進(jìn)行連接。鐵路信號(hào)源由于是由許多小功率信號(hào)電氣設(shè)備、遙控以及低壓電子邏輯系統(tǒng)構(gòu)成，因此需要加裝特定的屏蔽網(wǎng)。根據(jù)屏蔽網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，網(wǎng)格的均壓環(huán)全部使用避雷帶，規(guī)格必須小于3m×3m，實(shí)現(xiàn)等電位連接。

2.3.4 增加防雷塔。在鐵路信號(hào)樓外的設(shè)備密集場(chǎng)地、信號(hào)樓的周?chē)黾臃览姿?。防雷塔的安設(shè)應(yīng)該避免線(xiàn)纜的交叉，防雷塔與線(xiàn)纜間距的要求要滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)規(guī)定的地上和地下距離標(biāo)準(zhǔn)，一般不大于3m。

2.4 鐵路信號(hào)設(shè)備的內(nèi)部防雷措施

2.4.1 電位均衡連接。雷電入侵設(shè)備時(shí)，巨大的雷電電流流入大地，在接地建筑體四周放射形呈現(xiàn)電位。如果這個(gè)時(shí)候鐵路信號(hào)相關(guān)設(shè)備進(jìn)入到這個(gè)磁場(chǎng)范圍，就會(huì)被因?yàn)殡娢徊町a(chǎn)生的高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏的入侵電壓進(jìn)行沖擊而干擾破壞。為了消除這個(gè)破壞力極強(qiáng)的電位差，就必須進(jìn)行電位均衡連接。不管是電源線(xiàn)后者信號(hào)線(xiàn)還是金屬管道以及接地線(xiàn)等，都要采用過(guò)電壓保護(hù)裝置進(jìn)行電位均衡連接。內(nèi)部各級(jí)防護(hù)層的接口處同樣要根據(jù)這樣的要求進(jìn)行電位均衡處理，而且各個(gè)分布區(qū)間的需要分別電位均衡，并最后與主等電位連接棒均衡相接。比如鐵路信號(hào)的內(nèi)部設(shè)備的相關(guān)金屬管線(xiàn)和地線(xiàn)以及窗柵等都建議接在地柵上，實(shí)行電位均衡連接。鐵路內(nèi)部信號(hào)設(shè)施的金屬部件連同金屬骨架可以形成一個(gè)近似的屏蔽接地柵，解決了雷電引起的破壞力極強(qiáng)的電位差，保護(hù)了鐵路信號(hào)發(fā)生設(shè)備。

2.4.2 分級(jí)保護(hù)。針對(duì)380V低壓線(xiàn)路，按照國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行三級(jí)過(guò)電壓保護(hù)。一級(jí)保護(hù)是將避雷器或保護(hù)器加在高壓變壓器后端到二次低壓設(shè)備的總配電盤(pán)間的電纜內(nèi)芯線(xiàn)兩端；二級(jí)保護(hù)是將避雷器或保護(hù)器加在二次低壓設(shè)備的總配電盤(pán)至二次低壓設(shè)備的配電箱間電纜內(nèi)芯線(xiàn)兩端；三級(jí)保護(hù)是將避雷器或保護(hù)器加在重要信號(hào)設(shè)備的前端。該方法對(duì)防護(hù)器的性能提出了很高的要求，成為了影響該措施的關(guān)鍵。

2.4.3 串接過(guò)電流保護(hù)裝置。感應(yīng)雷、電磁、無(wú)線(xiàn)電和靜電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的干擾是浪涌的主要起因。鐵路信號(hào)設(shè)備經(jīng)常在布置電線(xiàn)電纜，這些電纜是雷電干擾的最直接對(duì)象，需要進(jìn)行十分嚴(yán)格的保護(hù)，為了抑制信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓產(chǎn)生的過(guò)電流，避免過(guò)電流對(duì)微電子設(shè)備的危害，建議一般在信號(hào)線(xiàn)路入口處串接過(guò)電流保護(hù)裝置。

2.4.4 使用光纖傳輸。光纖的特點(diǎn)是傳輸過(guò)程中受到電磁的干擾小，具有很好的健壯性，對(duì)于精確可靠度高的數(shù)據(jù)通信接口，諸如計(jì)算機(jī)的接口、輸出輸入設(shè)備等使用光纖傳輸能夠更加實(shí)時(shí)安全地完成協(xié)議通信，避免雷電的干擾。

3 結(jié)語(yǔ)

鐵路信號(hào)設(shè)備是鐵路運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)不可缺少、至關(guān)重要的設(shè)備。對(duì)于鐵路信號(hào)設(shè)備的防雷一直是相關(guān)機(jī)構(gòu)研究的重點(diǎn)，雖然在近幾年防雷措施取得了進(jìn)步得到了發(fā)展，但是面對(duì)雷擊事故，面對(duì)未來(lái)的高鐵快速發(fā)展，對(duì)于防雷措施的研究和鐵路信號(hào)的保護(hù)工作仍然還有很長(zhǎng)的路要走。本文闡述的內(nèi)部防雷措施和外部防雷措施，需要彼此相互配合才能⑽O戰(zhàn)檔階畹停鐵路信號(hào)設(shè)備防雷與保護(hù)是一個(gè)較為綜合性的問(wèn)題，需要在保障基礎(chǔ)防雷的前提下進(jìn)行更加深層次的研究。

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