防雷百科|铁路轨道衡系统防雷接地方法的实践
实施一个铁路轨道衡系统的雷电防护工程时，由于钢轨是铁路信号灯的回路线，因此不能直接接地，本文就如何通过特殊器件实现铁轨的接地实践与大家一起分享。
一、问题的提出 某铁路货运站自从轨道衡系统投入使用以来，其贴附于轨道上的轨道衡系统传感器及数据处理设备就经常被雷电击坏，影响轨道衡的正常使用。 该铁路货运站轨道衡系统由计算机、软件、高速采样通道、高精度传感器、及秤体组成。当列车通过测试区间时，货车的重量通过传感器按比例转换成电信号，并输入至采样通道进行放大、滤波和A/D转换，然后将数字信号送入计算机中进行数据处理，完成数据存贮、超载计算、显示及打印等，并通过网络与其它监控设备相联接﹙如下图所示﹚。 
轨道衡系统连接示意图 Fig1 Sketch map of rail weighbridge system connection 
二、现场勘察 该货运铁路是采用的内燃机车作为牵引动力，而该货运轨道衡系统的数据采集用16个传感器（4个剪力传感器、12个压力传感器），这些传感器都紧贴在铁轨上，采集到的信号通过穿钢管送至机房进行放大和A/D转换后由光纤送至终端。穿信号线的钢管及钢轨均未作接地处理，经实测穿信号线的钢管及钢轨的工频接地电阻高达百余欧姆，另外在轨道衡系统传感器安装处有些建筑物。据系统安装单位介绍，在雷雨季节时，轨道衡系统的数据采集传感器经常损坏，影响轨道衡系统的正常运行。由于轨道衡系统传感器安装处有建筑物，可以排除直接雷击造成轨道衡系统传感器损坏，因此可以肯定是由于钢轨在远端遭遇雷击后，其雷电流经钢轨传输至紧贴其上的传感器受到感应而损坏，故需要将采集信号的钢轨的接地电阻降至10以下。
三、制定方案 由于钢轨和穿信号线的钢管都未作接地处理，不能快速有效地将铁轨在雷击时感应的雷电泄放入地，而将紧贴在铁轨上的传感器损坏。拟做一个接地电阻小于 10的人工地网，将钢轨和穿信号线的钢管接入人工地网。但是通过询问铁路方得知：钢轨是铁路信号的回路，因此不能直接接地，前面已有防雷公司不能解决此问题而知难而退了。根据上述情况，只能采取动态接地的方法，即在钢轨与人工地网之间加入YLG-60的等电位避雷器，在无雷电时，YLG-60等电位避雷器处于休眠状态，也即断开状态；但当钢轨上雷电电压达到YLG-60等电位避雷器的启动电压时，YLG-60等电位避雷器迅速导通，将雷电泄放入人工接地网，达到动态接地的目的。 
YLG-60等电位避雷器实物图 Fig2 Physical map of YLG-60 equipotent bonding surge protection device YLG-60等电位避雷器参数：
标准直流击穿（启动）电压：550V—650V; 标准耐冲击电流:60KA; 标称耐工频负电流:60A; 冲击击穿电压: 不大于1200V; 响应时间: 不大于200nS 
YLG-60等电位避雷器与铁轨和扁钢连接图 （扁钢与钢轨绝缘） Fig3 Connecting map of YGL-60 equipotent bonding and rail and flat steel (The rail and flat steel are insulated.) 考虑到YLG-60等电位避雷器导通有一定的延时，即有一个小于200nS的响应时间，而波在金属导体中的传播速度V=1.5×108 m/s，则波在这个响应时间内向前行进的距离S为： S=V×T=﹙1.5×108 m/s﹚×﹙200×10-9 s﹚=30m 因此为了保证在YLG-60等电位避雷器导通前没有雷电流窜入轨道衡系统的数据采集 传感器，应在距传感器两端30m处的钢轨上安装YLG-60等电位避雷器，然后再接入人工接地网。选用YLG-60型号的等电位避雷器主要是考虑该型号器件是采用环氧树脂封装，在露天或埋于地下比较赖腐蚀。
四、方案实施 将YLG-60等电位避雷器用BVR16铜线通过100A铜鼻子连接好，为了保证连接的可靠性，铜线与铜鼻子采用了锡焊，YLG-60等电位避雷器一端用螺栓固定在钢轨上，而另一端则固定在人工接地网的扁钢上。为防止连接部分受潮后产生氧化而影响其泄放雷电流的效果，在所有连接部分都用玻璃胶封固。如图3所示。为防止YLG-60等电位避雷器被意外损 坏，待所有连接和玻璃胶封固并凝固后，将YLG-60等电位避雷器和接头部分埋在铁路的道渣里面。YLG-60等电位避雷器与钢轨连接如下图所示。 
YLG-60等电位避雷器与钢轨连接示意图 (钢轨与扁钢绝缘) Fig4 Connecting map of YGL-60 equipotent bonding and rail and flat steel (The rail and flat steel are insulated.)
五、结束语 本防雷工程经过5年雷雨季节的考验，轨道衡系统再无被雷击损坏，保障了轨道衡系统的正常运行。笔者以为在一些有雷电反击危险的地方，比如两个相邻而安全距离又不够的地网但又不便做等电位连接的场合，也适合用等电位避雷器做动态的等电位连接。
