CN203932946U - 铁路计量设备防雷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铁路计量设备防雷装置，属于电子设备防雷领域，为解决现有装置轨道电位对计量系统的影响和要求地网铺设过长等问题而设计。本实用新型铁路计量设备防雷装置安装在铁路计量设备上，铁路计量系统通过隔离接地装置在一点接入地网，用于电气化铁路计量设备的防雷电保护。本实用新型铁路计量设备防雷装置解决了电气化铁路轨道电位对计量系统的影响，防止对包括防雷装置在内的整体设备的损坏，适用于电气化铁路不断轨电子轨道衡和超偏载仪上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铁路计量设备防雷装置。
背景技术
铁路计量设备，尤其是不断轨电子轨道衡和超偏载仪等设备，是保证铁路运输安全的重要装置。雷击对这些设备的影响非常大，不但会导致其测量精度变差，有时甚至会损坏计量装置。所以必须在铁路计量设备上设置防雷系统，且该防雷系统绝对不能影响计量设备的系统参数。
现有电子衡器防雷系统的要点是整体系统等电位，要求整体系统的地线一点接地。即，要求控制室的地网延伸到传感器一端。但实际上此地线延伸长度大于30米后防雷效果急剧下降；即使不大于30米受铁路现场条件限制（例如：穿越正线等），施工难度极大。对于电气化铁路，由于轨道电位的存在，可直接影响计量效果甚至对整体计量系统造成破坏。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提出一种有效解决了电气化铁路的轨道电位对计量系统的影响以及对防雷装置破坏的问题的铁路计量设备防雷装置。
本实用新型的另一个目的是提出一种简化了地线连接的铁路计量设备防雷装置。
本实用新型的还一个目的是提出一种防雷效果更好的铁路计量设备防雷装置。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种铁路计量设备防雷装置，所述防雷装置安装在铁路计量设备上，铁路计量系统通过隔离接地装置在一点接入地网，用于电气化铁路计量设备的防雷电保护。
特别是，所述装置包括设置在传感器端防雷模块和钢轨之间的等电位隔离器、分别设置在传感器端和仪表端的由多个抗瞬变器件并联组成的防雷模块、、连接在传感器防雷模块和仪表防雷模块之间的连接线、以及连接所述仪表防雷模块的防雷箱，所述防雷箱内的隔离接地装置连接至地网，形成钢轨雷击时的放电通道。
特别是，钢轨与秤台基础地之间设置有等电位隔离器。
特别是，所述装置包括还包括设置在数据通讯接口的信号防雷器、以及分别设置在车号自动识别系统的数据传输接口和射频天线接口的防雷器。
特别是，所述防雷箱内集成有B+C串联防雷器、劣化指示电路、雷电记录仪和隔离接地装置。
特别是，供电系统上设置有防雷插座，所述防雷插座与所述防雷箱构成B+C+D三级供电防雷系统。
特别是，所述抗瞬变器件为瞬态电压抑制器、控制栅极型器件、控制维持电流型双向两端器件、或氧化物压敏电阻。
进一步，所述控制栅极型器件为可控硅整流器。
进一步，所述氧化物压敏电阻为ZnO压敏电阻。
特别是，两根钢轨共同连接至第一抗瞬变器件至第四抗瞬变器件的正端，所述第一抗瞬变器件至第四抗瞬变器件的负端分别连接至传感器的E+、E-、S+和S-端；传感器的E+、E-、S+和S-端分别通过电源线和连接线连接至仪表对应的E+、E-、S+和S-端；所述仪表的E+、E-、S+和S-端分别连接第五抗瞬变器件至第八抗瞬变器件的负端，所述第五抗瞬变器件至第八抗瞬变器件的正端共同通过隔离接地装置接至地网。
本实用新型铁路计量设备防雷装置整体系统通过隔离接地装置一点接入地网，具有更好的防雷效果，控制室的地网不需延伸到秤台（传感器端）一端，大大简化了整体系统的地线；特别是有效解决了电气化铁路轨道电位对计量系统的影响和对包括防雷装置在内的整体设备的损坏这一难题。
本实用新型铁路计量设备防雷装置不影响计量系统参数，防雷效果良好，通过简化地线系统而降低了施工难度，不受轨道电位影响，尤其值得在电气化铁路上的不断轨电子轨道衡和超偏载仪上推广应用。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例一雷电流传导原理图；
图2是优选实施例一防雷箱结构示意图；
图3是优选实施例一中传感器端和仪表端与防雷模块连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
铁路计量设备主要包括安装于钢轨上的轴销传感器、钢轨下的板式传感器、与传感器连接的多通道A/D转换仪表、计算机、打印机、数据通讯系统和车号自动识别系统。
优选实施例一：
如图1所示，本优选实施例提供一种铁路计量设备防雷装置，该装置包括设置在传感器端防雷模块和钢轨之间的等电位隔离器、分别设置在传感器端和仪表端的由多个抗瞬变器件并联组成的防雷模块、连接在传感器防雷模块和仪表防雷模块之间的连接线、以及连接仪表防雷模块的防雷箱，防雷箱内的隔离接地装置连接至地网，形成钢轨雷击时的放电通道。还包括设置在数据通讯接口的信号防雷器、以及分别设置在车号自动识别系统的数据传输接口和射频天线接口的防雷器。图中，L为电源火线，N为电源零线。
该防雷装置将铁路计量系统通过隔离接地装置在一点接入地网，地线不需连接到传感器端，简化了地线系统。消除电气化铁路的轨道电位的影响，整体系统具有良好的防雷效果。适用于电气化铁路计量设备的防雷电保护，尤其适用于电气化铁路上的不断轨电子轨道衡和超偏载仪上。
抗瞬变器件优选使用瞬变电压抑制二极管（TVS管）；等电位隔离器由陶瓷放电管和ZnO压敏电阻串联组成。
如图2所示，防雷箱内集成有B+C串联防雷器、劣化指示电路、雷电记录仪和隔离接地装置；劣化指示电路、雷电记录仪和隔离接地装置分别连接至B+C串联防雷器。供电系统上设置有防雷插座，防雷箱通过防雷插座连接至铁路供电系统。防雷箱（B+C级）和防雷插座（D级）组成B+C+D三级供电防雷系统。
在供电电源受到雷电袭击时，防雷箱保护了整体计量系统。记录仪可记录每次雷击的时间、电流强度等参数，提供雷击方面的一手材料。劣化指示电路可在防雷箱老化失效前提供指示，以更新或维修防雷箱。
在强雷区，钢轨与秤台基础地之间加装等电位隔离器，使之分流掉大部分雷电流，既保证了整体系统等电位，又使雷电流限制在安全的范围之内。
如图3所示，从左只有三个虚线框中依次为仪表防雷模块、传感器防雷模块和等电位隔离器。防雷模块由抗瞬变器件并联组成。等电位隔离器一端连接两个钢轨，另一端共同连接至第一抗瞬变器件D1至第四抗瞬变器件D4的正端。第一抗瞬变器件D1至第四抗瞬变器件D4的负端分别连接至传感器的E+、E-、S+和S-端；传感器的E+、E-、S+和S-端分别通过电源线和连接线连接至仪表对应的E+、E-、S+和S-端；仪表的E+、E-、S+和S-端分别连接第五抗瞬变器件D5至第八抗瞬变器件D8的负端，第五抗瞬变器件D5至第八抗瞬变器件D8的正端共同通过隔离接地装置接到地网。
工作流程：如图1和图3所示，当钢轨P5和钢轨P6中的任意一根钢轨受到雷击的瞬间，钢轨电位通过由压敏电阻（R1或R2）和放电管（FDG1或FDG2）组成的等电位隔离器引入传感器防雷装置。
此时传感器防雷装置第一抗瞬变器件D1至第四抗瞬变器件D4导通，钢轨电位引入到传感器的E+、E-、S+和S-端（对应管脚为P7、P8、P9和P10），各端与钢轨等电位，传感器受到保护。
同时此钢轨电位通过传感器的电源线和连接线传导到仪表端，仪表端防雷装置第五抗瞬变器件D5至第八抗瞬变器件D8（对应管脚为P1、P2、P3和P4）导通，第五抗瞬变器件D5至第八抗瞬变器件D8的正端共同点P11通过隔离接地装置接到地网。
钢轨受到雷电袭击时，等电位隔离器导通，电流通过传感器端防雷模块、传感器与仪表之间的连接线、仪表端防雷模块、隔离接地装置导入大地。雷击瞬间，所有仪表与传感器之间的连线起地线作用。
由于隔离接地装置对雷电这种高频电流具有极强的抑制作用，又由于仪表防雷器和传感器防雷器的作用使得：1.整体计量系统处于等电位状态，整体系统得到保护；2.限制了仪表与传感器间连接线和供桥线上的雷电流强度，把所通过的瞬态雷电流限制在可承受强度以内。
隔离接地装置的作用是：1、正常情况下对低频电流几乎无阻抗，无雷击时相当于整体系统直接连接地网，且整体系用与钢轨处于绝缘状态，即使轨道电位存在，也不影响计量系统计量精度和参数；2、对雷电流呈高阻抗，相当于整体系统浮空，从而避免雷电损坏。
本优选实施例中隔离接地装置把钢轨传过来的雷电流限制在安全范围内，使整体系统处于近似浮空等电位状态；当供电电源受到雷电袭击产生地线反击时，亦使整体系统处于近似浮空等电位状态，隔离接地装置有效提高了计量系统的防雷效果，解决了轨道电位影响计量系统的问题。同时，该装置简化了地线，大大降低了施工难度。
优选实施例二：
本优选实施例提供一种铁路计量设备防雷装置，其结构与优选实施例一基本相同。该装置包括设置在传感器端防雷模块和钢轨之间的等电位隔离器、分别设置在传感器端和仪表端的由多个抗瞬变器件并联组成的防雷模块、连接在传感器防雷模块和仪表防雷模块之间的连接线、以及连接仪表防雷模块的防雷箱，防雷箱内的隔离接地装置连接至地网，形成钢轨雷击时的放电通道。还包括设置在数据通讯接口的信号防雷器、以及分别设置在车号自动识别系统的数据传输接口和射频天线接口的防雷器。
不同之处在于：抗瞬变器件不局限于TVS管，还可以为控制栅极型器件、控制维持电流型双向两端器件(CSSPD)、或氧化物压敏电阻等其它的瞬态电压抑制器；其中，控制栅极型器件可以为可控硅整流器，氧化物压敏电阻可以为ZnO压敏电阻；防雷箱也不限于优选实施例一中的新型结构，使用现有防雷箱亦可，只是防雷效果稍差；当所在区域的非强雷区时，钢轨与秤台基础地之间可以不用安装等电位隔离器。
Claims (9)
1.一种铁路计量设备防雷装置，其特征在于，所述防雷装置安装在铁路计量设备上，铁路计量系统通过隔离接地装置在一点接入地网，用于电气化铁路计量设备的防雷电保护；所述装置包括设置在传感器端防雷模块和钢轨之间的等电位隔离器、分别设置在传感器端和仪表端的由多个抗瞬变器件并联组成的防雷模块、连接在传感器防雷模块和仪表防雷模块之间的连接线、以及连接所述仪表防雷模块的防雷箱，所述防雷箱内的隔离接地装置连接至地网，形成钢轨雷击时的放电通道。
2.根据权利要求1所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，钢轨与秤台基础地之间设置有等电位隔离器。
3.根据权利要求1或2所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，所述装置包括还包括设置在数据通讯接口的信号防雷器、以及分别设置在车号自动识别系统的数据传输接口和射频天线接口的防雷器。
4.根据权利要求1所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，所述防雷箱内集成有B+C串联防雷器、劣化指示电路、雷电记录仪和隔离接地装置。
5.根据权利要求1、2或4所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，供电系统上设置有防雷插座，所述防雷插座与所述防雷箱构成B+C+D三级供电防雷系统。
6.根据权利要求1所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，所述抗瞬变器件为瞬态电压抑制器、控制栅极型器件、控制维持电流型双向两端器件、或氧化物压敏电阻。
7.根据权利要求6所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，所述控制栅极型器件为可控硅整流器。
8.根据权利要求6所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，所述氧化 物压敏电阻为ZnO压敏电阻。
9.根据权利要求1所述的铁路计量设备防雷装置，其特征在于，两根钢轨共同连接至第一抗瞬变器件至第四抗瞬变器件的正端，所述第一抗瞬变器件至第四抗瞬变器件的负端分别连接至传感器的E+、E-、S+和S-端；传感器的E+、E-、S+和S-端分别通过电源线和连接线连接至仪表对应的E+、E-、S+和S-端；所述仪表的E+、E-、S+和S-端分别连接第五抗瞬变器件至第八抗瞬变器件的负端，所述第五抗瞬变器件至第八抗瞬变器件的正端共同通过隔离接地装置接至地网。
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| CN107742879B (zh) * | 2017-11-14 | 2023-07-14 | 西南交通大学 | 一种城市轨道交通供电系统钢轨电位限制装置的控制方法 |
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