防雷和接地装置

第五章 信号设备防雷,一、雷电侵入信号设备的主要途径 二、信号设备的防雷 三、防雷元件 四、外部防护电路 五、信号接地设备,主要内容,(1)由交流电源侵入 (2)由轨道电路侵入 (3)由电缆侵入,一、雷电侵入信号设备的主要途径,(1)信号设备的防雷要求 在有雷电活动的地区，交流电源的外线、电子设备、轨道检查装置、遥信遥控设备等与外线连接的信号设备均必须设防雷装置。 不同雷电活动的地区，应采用相应的防雷措施。,二、信号设备的防雷,二、信号设备的防雷,纵、横向防雷： 纵向防雷是指信号线、通信线或电源线等与大地间的防护： 横向防雷是指信号线、通信线或电源线等线间的防护：,横向、纵向防护原理图,纵横向防护原理图,(2)信号设备雷电防护的原则 防雷装置和被防护设备的绝缘应匹配，将雷电感应过电压限制到被保护设备的冲击耐压水平以下。 正常情况下，防雷装置不应影响被防护设备的工作，受雷电干扰时，应保证信号设备不得错误动作。 采用多级防护时，各级防护元件应配置合理。,二、信号设备的防雷,(3)信号设备防雷元件的安装和设备的要求 外部防护用防雷元件宜安装在线路终端。防雷元件与被防护设备之间的连接线应短，防雷电路的配线与其他配线应分开走线，不允许其他设备借用防雷设备的端子。 为了发挥防雷装置的作用，它应安装牢固可靠，还要考虑便于检测。 防雷装置应集中设置，可防止因防雷装置故障而影响其他信号设备的正常工作，同时便于维修、测试和检查。,二、信号设备的防雷,1、金属陶瓷放电管（一种充气管，安装在线路与大地之间） (1)金属陶瓷二极放电管 (2)金属陶瓷三极放电管 （3）放电管的主要电器参数 直流点火电压：在放电管电极间施加缓慢上升(即一定上升速率)的直流电压，使放电管击穿时的电压值。 标称直流点火电压：制造厂家标定的直流点火电压的规格值。,三、防雷元件,2、压敏电阻器 (1)氧化锌压敏电阻器: 具有通流量大，非线性特性好、残压低、响应时间快抑制过电压能力强；但可能出现短路故障。 (2)劣化指示氧化锌压敏电阻器: 通流量更大， 并具有热熔断器和报警装置，使其在失效时 能自动脱离使用线路，给出明显标志， 并进行报警。免测试,三、防雷元件,(3)压敏电阻器的主要电气参数 起始动作电压：当压敏电阻器通以1 mA直流电流时，其两端的电压值。由于该电压值位于压敏电阻器伏安特性曲线击穿区域的始端，故称为起始动作电压，以U1mA表示。 标称电压：表征压敏电阻器系列产品的电压规格，该电压值为同一规格压敏电阻器起始动作电压U1mA的中心值。 泄漏电流：压敏电阻器两端施加规定直流电压(75U1mA)时流过压敏电阻器的电流。,三、防雷元件,冲击通流容量：压敏电阻器不发生实质性破坏而能通过规定次数、规定波形的最大限度的电流峰值。 残压：压敏电阻器通过放电电流时，其两端的电压降称为残压。残压值由放电电流的峰值及波形而定，残压的大小用峰值表示。 残压比：残压与起始动作电压之比称为残压比。,三、防雷元件,(4)压敏电阻器的选用 选用压敏电阻器时，应考虑在不影响被保护设备正常工作的原则下，发挥其最好的防雷效果。安装在不同设备上时，对通流容量、切断续流能力、动作时间的要求和残存电压的大小，所采用的压敏电阻器应有区别。,3、瞬变电压抑制器,瞬变电压抑制器又称瞬变电压抑制器是一种齐纳二极管。它与普通稳压二极管相比，功率更大，影响速度快，保护性能好，但通流容量小。,3、防雷变压器（采用静电屏蔽原理） 普通变压器在初、次级绕组间存在级间电容。级间电容由三部分组成，即初级和铁心间的电容C1，次级和铁心间的电容C2，初级与次级间的电容C12。普通变压器的C12为几十皮法，电压转换系数在15左右。因此，初级绕组的纵向电压可通过电容耦合到次级。当雷电波侵入初级时，次级可感应出相当高的电压。,三、防雷元件,外部防护电路指信号设备外的防雷电路。主要包括连接电源或连接线路电压的设备的防护电路、灯丝继电器的防护电路、各种轨道电路的防护电路及驼峰信号设备的防护电路、调度集中和调度监督的防护电路，它们均由各种防雷组合单元组成。,四、外部防护电路,防雷保安器（SPD）组成及工作原理,绝大部分SPD都是由上述三种元件根据不同的场合和要求以不同的组合方式而构成。总体可分为并联和串联两种。,当暂态过电压加在SPD上时， a.气体放电管击穿导通，使设备承承受10V30V的电弧压降。 b. 压敏电阻或暂态抑制二极管导通，使设备两端电压得到限制，限制电压为保护元件的箝位电压.,串联式SPD：与设备串联，其内部通常有多级防护。,放电管G的直流放电电压高于压敏电阻MOV的参考电压，而压敏电阻MOV的参考电压高于TVS(瞬变电压抑制二极管)管的额定击穿电压。,工作原理： 当暂态过电压加在SPD上时，由于放电管G具有较高的放电电压和较长的响应时间、压敏电阻MOV具有较高的参考电压和比TVS管长的响应时间，它们均不能很快起作用，在它们未起作用前，TVS管将首先击穿导通进行限压，并流过暂态电流i2，随着电流的增大，电感L2上的压降也增大,这一压降和TVS管上的压降之和加于MOV端，促使MOV尽快动作，当MOV导通后，由于暂态电流被MOV分流，减轻了TVS管的压力（通流量）。同理，随着电流的增大，电感L1上的压降也增大，这一压降和MOV上的压降之和加于G端，促使G尽快放电，一旦G导通后，大量的雷电流都经过放电管G泄放。这种结构SPD的内部元件工作时有机协调，充分发挥出了各元件的优点而克服了其缺点。,1、连接交流电源的设备的防护电路 (1)交流220 V电源防护,四、外部防护电路,并联型单相电源防雷箱安装原理图,(2)交流380 V电源防护,25HZ相敏轨道电路防雷保安器配置原理图,Zpw-2000A自动闭塞分区防雷保安器配置原理图,五、信号接地设备,一、地线 信号设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线。信号设备的机架（柜）、控制台、箱盒、信号机梯子等应设安全地线，交流电力牵引区段的电缆金属护套应设屏蔽地线，防雷保安器应设防雷地线，安装防静电地板的机房应设防静电地线，微电子设备需要时可设置逻辑地线。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。,二、地网,地网由各接地体、建筑物四周的环形接地装置、基础钢筋构成的接地体相互连接构成。 接地体应设置永久性明显标志。 新建建筑物混凝土基础的钢筋必须焊接成基础接地网 环形接地装置一般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 接地电阻不得大于1欧姆，难以达到要求时，可采取深埋接地体、设置外延接地体、换土、在接地体周围添加经环保部门认可的降阻剂或其他新技术、新材料等措施,三、贯通地线,1、电气化区段、繁忙干线、铁路枢纽、编组场、强雷区和埋设地线困难地区及微电子设备集中的区段，应设置贯通地线,贯通地线任一点的接地电阻不得大于1。 2、贯通地线应采用截面积不小于铜当量35mm2、耐腐蚀并符合环保要求 3、贯通地线在信号机房建筑物一侧每隔2-3m用50m裸铜线与环形接地装置连接，两端各连接两次。 4、设置贯通地线的区段，铁路沿线及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,四、接地汇集线,1、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30 mm×3mm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 2、 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。其余接地汇集线可采用截面积不小于50 mm2有绝缘外护套的多芯铜导线或30 mm×3mm紫铜排相互连接后与环形接地装置单点冗余连接。 3、接地汇集线及接地汇集线间的连接导体、接地汇集线与地网的连接线必须与墙体绝缘。 4、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。,信号设备接地装置的接地电阻标准值,小 结,1、雷电侵入信号设备的主要途径 2、信号设备的防雷要求 3、防雷元件 4、信号设备接地装置,