โซลูชันสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทางรถไฟและการขนส่งและอุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้า

ทำไมต้องปกป้อง?

การป้องกันระบบรถไฟ: รถไฟรถไฟใต้ดินรถราง

การขนส่งทางรถไฟโดยทั่วไปไม่ว่าจะเป็นทางใต้ดินพื้นดินหรือรถรางให้ความสำคัญอย่างมากกับความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของการจราจรโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการคุ้มครองบุคคลโดยไม่มีเงื่อนไข ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนและซับซ้อนทั้งหมด (เช่นการควบคุมการส่งสัญญาณหรือระบบข้อมูล) จึงต้องการความน่าเชื่อถือในระดับสูงเพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งานที่ปลอดภัยและการปกป้องบุคคล ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจระบบเหล่านี้ไม่มีความเป็นฉนวนเพียงพอสำหรับทุกกรณีที่เป็นไปได้ของผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าเกินดังนั้นการป้องกันไฟกระชากที่เหมาะสมจึงต้องปรับให้เข้ากับข้อกำหนดเฉพาะของการขนส่งทางรถไฟ ค่าใช้จ่ายในการป้องกันไฟกระชากที่ซับซ้อนของระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์บนทางรถไฟเป็นเพียงเศษเสี้ยวของต้นทุนทั้งหมดของเทคโนโลยีที่ได้รับการป้องกันและการลงทุนเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับความเสียหายอันเป็นผลสืบเนื่องที่อาจเกิดขึ้นจากความล้มเหลวหรือการทำลายอุปกรณ์ ความเสียหายอาจเกิดจากผลกระทบของแรงดันไฟกระชากในฟ้าผ่าทั้งทางตรงหรือทางอ้อมการสลับการทำงานความล้มเหลวหรือเนื่องจากไฟฟ้าแรงสูงที่เหนี่ยวนำให้ชิ้นส่วนโลหะของอุปกรณ์รถไฟ

หลักการสำคัญของการออกแบบระบบป้องกันไฟกระชากที่เหมาะสมที่สุดคือความซับซ้อนและการประสานกันของ SPD และการเชื่อมต่อแบบ equipotential โดยการเชื่อมต่อโดยตรงหรือโดยอ้อม ความซับซ้อนได้รับการประกันโดยการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากบนอินพุตและเอาต์พุตทั้งหมดของอุปกรณ์และระบบเพื่อป้องกันสายไฟสัญญาณและอินเทอร์เฟซการสื่อสารทั้งหมด การประสานการป้องกันนั้นมั่นใจได้โดยการติดตั้ง SPD ที่มีผลการป้องกันที่แตกต่างกันอย่างต่อเนื่องตามลำดับที่ถูกต้องเพื่อ จำกัด พัลส์แรงดันไฟกระชากให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน อุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้ายังเป็นส่วนสำคัญของการป้องกันรางรถไฟที่ใช้ไฟฟ้าอย่างครอบคลุม พวกเขาทำหน้าที่ป้องกันแรงดันไฟฟ้าสัมผัสสูงที่ไม่สามารถยอมรับได้บนชิ้นส่วนโลหะของอุปกรณ์ทางรถไฟโดยการสร้างการเชื่อมต่อชั่วคราวหรือถาวรของชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ากับวงจรส่งกลับของระบบลาก โดยฟังก์ชั่นนี้จะปกป้องผู้ที่สามารถสัมผัสกับชิ้นส่วนที่นำไฟฟ้าได้เหล่านี้เป็นหลัก

จะป้องกันอะไรและอย่างไร?

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) สำหรับสถานีรถไฟและทางรถไฟ

สายไฟ AC 230/400 V

สถานีรถไฟทำหน้าที่หลักในการหยุดรถไฟสำหรับผู้โดยสารขาเข้าและขาออก ในสถานที่มีข้อมูลที่สำคัญการจัดการการควบคุมและระบบความปลอดภัยสำหรับการขนส่งทางรถไฟ แต่ยังมีสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆเช่นห้องรอร้านอาหารร้านค้า ฯลฯ ซึ่งเชื่อมต่อกับเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟทั่วไปและเนื่องจากใกล้เคียงกับระบบไฟฟ้า สถานที่ตั้งอาจมีความเสี่ยงจากความล้มเหลวของวงจรจ่ายไฟฉุด เพื่อให้การทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ปราศจากปัญหาต้องติดตั้งระบบป้องกันไฟกระชากสามระดับบนสายจ่ายไฟ AC การกำหนดค่าที่แนะนำของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก LSP มีดังนี้:

• แผงจำหน่ายหลัก (สถานีย่อยอินพุตสายไฟ) - SPD Type 1 เช่น FLP50หรืออุปกรณ์ป้องกันกระแสฟ้าผ่ารวมและอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากประเภท 1 + 2 เช่น FLP12,5.
• บอร์ดจำหน่ายย่อย - การป้องกันระดับที่สอง SPD Type 2 เช่น SLP40-275.
• เทคโนโลยี / อุปกรณ์ - การป้องกันระดับสาม, SPD Type 3,

- หากอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันตั้งอยู่ในหรือใกล้กับแผงจ่ายโดยตรงขอแนะนำให้ใช้ SPD Type 3 สำหรับการติดตั้งบนราง DIN 35 มม. เช่น SLP20-275.

- ในกรณีที่มีการป้องกันวงจรซ็อกเก็ตโดยตรงซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไอทีเช่นเครื่องถ่ายเอกสารคอมพิวเตอร์ ฯลฯ ดังนั้น SPD ที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งเพิ่มเติมในกล่องซ็อกเก็ตเช่น เอฟแอลดี.

- เทคโนโลยีการวัดและการควบคุมในปัจจุบันส่วนใหญ่ควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์และคอมพิวเตอร์ ดังนั้นนอกเหนือจากการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินแล้วยังจำเป็นที่จะต้องกำจัดผลกระทบของคลื่นความถี่วิทยุที่อาจขัดขวางการทำงานที่เหมาะสมเช่นโดยการ "แช่แข็ง" โปรเซสเซอร์เขียนทับข้อมูลหรือหน่วยความจำ สำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้ LSP ขอแนะนำ FLD นอกจากนี้ยังมีตัวแปรอื่น ๆ ตามกระแสโหลดที่ต้องการ

นอกเหนือจากอาคารทางรถไฟของตัวเองแล้วส่วนที่สำคัญอีกอย่างของโครงสร้างพื้นฐานทั้งหมดคือรางรถไฟที่มีระบบควบคุมตรวจสอบและส่งสัญญาณที่หลากหลาย (เช่นสัญญาณไฟการเชื่อมต่อแบบอิเล็กทรอนิกส์สิ่งกีดขวางทางข้ามเคาน์เตอร์ล้อเกวียนเป็นต้น) การป้องกันผลกระทบจากแรงดันไฟกระชากมีความสำคัญมากในแง่ของการรับประกันการทำงานที่ปราศจากปัญหา

• เพื่อป้องกันอุปกรณ์เหล่านี้ควรติดตั้ง SPD Type 1 ลงในเสาจ่ายไฟหรือผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่าจากช่วง FLP12,5, SPD Type 1 + 2 ซึ่งด้วยระดับการป้องกันที่ต่ำกว่าทำให้ปกป้องอุปกรณ์ได้ดีขึ้น

สำหรับอุปกรณ์ทางรถไฟที่เชื่อมต่อโดยตรงหรือใกล้กับราง (ตัวอย่างเช่นอุปกรณ์นับเกวียน) จำเป็นต้องใช้ FLD ซึ่งเป็นอุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้าเพื่อชดเชยความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างรางและพื้นป้องกันของอุปกรณ์ ออกแบบมาเพื่อให้ติดตั้งราง DIN 35 มม. ได้ง่าย

เทคโนโลยีการสื่อสาร

ส่วนสำคัญของระบบขนส่งทางรางคือเทคโนโลยีการสื่อสารและการป้องกันที่เหมาะสม อาจมีสายสื่อสารดิจิตอลและอะนาล็อกต่างๆที่ทำงานบนสายโลหะคลาสสิกหรือแบบไร้สาย สำหรับการป้องกันอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับวงจรเหล่านี้สามารถใช้เช่นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก LSP เหล่านี้:

• สายโทรศัพท์ที่มี ADSL หรือ VDSL2 - เช่น RJ11S-TELE ที่ทางเข้าอาคารและใกล้กับอุปกรณ์ที่มีการป้องกัน
• เครือข่ายอีเธอร์เน็ต - การป้องกันแบบสากลสำหรับเครือข่ายข้อมูลและสายที่รวมกับ PoE เช่น DT-CAT-6AEA
• สายเสาอากาศโคแอกเซียลสำหรับการสื่อสารไร้สายเช่น DS-N-FM

สายสัญญาณควบคุมและข้อมูล

แน่นอนว่าสายของอุปกรณ์ตรวจวัดและควบคุมในโครงสร้างพื้นฐานระบบรางจะต้องได้รับการปกป้องจากผลกระทบของไฟกระชากและแรงดันไฟฟ้าเกินเพื่อรักษาความน่าเชื่อถือและความสามารถในการใช้งานสูงสุดที่เป็นไปได้ ตัวอย่างของการประยุกต์ใช้การป้องกัน LSP สำหรับข้อมูลและเครือข่ายสัญญาณสามารถ:

• การป้องกันสัญญาณและสายวัดไปยังอุปกรณ์ทางรถไฟ - อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก ST 1 + 2 + 3 เช่น FLD

จะป้องกันอะไรและอย่างไร?

อุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้า (VLD) สำหรับสถานีรถไฟและทางรถไฟ

ในระหว่างการทำงานตามปกติบนทางรถไฟเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกในวงจรส่งกลับหรือเมื่อเทียบกับสภาวะความผิดปกติอาจเกิดแรงดันไฟฟ้าสัมผัสสูงที่ไม่สามารถยอมรับได้บนชิ้นส่วนที่เข้าถึงได้ระหว่างวงจรส่งกลับและศักย์ของโลกหรือบนชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่สัมผัสกับสายดิน (เสา , ราวจับและอุปกรณ์อื่น ๆ ). ในสถานที่ที่ผู้คนเข้าถึงได้เช่นสถานีรถไฟหรือรางรถไฟจำเป็นต้อง จำกัด แรงดันไฟฟ้านี้ให้อยู่ในค่าที่ปลอดภัยโดยการติดตั้งอุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้า (VLD) หน้าที่ของพวกเขาคือสร้างการเชื่อมต่อชั่วคราวหรือถาวรของชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่สัมผัสกับวงจรส่งคืนในกรณีที่ค่าแรงดันไฟฟ้าสัมผัสเกินที่อนุญาต เมื่อเลือก VLD จำเป็นต้องพิจารณาว่าจำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันของ VLD-F, VLD-O หรือทั้งสองอย่างตามที่กำหนดไว้ใน EN 50122-1 ส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่เปิดเผยของสายเหนือศีรษะหรือเส้นลากมักจะเชื่อมต่อกับวงจรส่งกลับโดยตรงหรือผ่านอุปกรณ์ประเภท VLD-F ดังนั้นอุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้าประเภท VLD-F จึงมีไว้สำหรับการป้องกันในกรณีที่เกิดความผิดพลาดตัวอย่างเช่นการลัดวงจรของระบบฉุดไฟฟ้าโดยมีส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสัมผัส อุปกรณ์ประเภท VLD-O ใช้ในการทำงานปกติกล่าวคือ จำกัด แรงดันไฟฟ้าสัมผัสที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากศักยภาพของรางในระหว่างการเดินรถไฟ การทำงานของอุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้าไม่ใช่การป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชาก การป้องกันนี้จัดทำโดยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ข้อกำหนดเกี่ยวกับ VLD ได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างมากกับมาตรฐาน EN 50526-2 เวอร์ชันใหม่และมีความต้องการทางเทคนิคที่สูงขึ้นมากในขณะนี้ ตามมาตรฐานนี้ตัว จำกัด แรงดันไฟฟ้า VLD-F จัดเป็นประเภทคลาส 1 และ VLD-O เป็นคลาส 2.1 และคลาส 2.2

LSP ปกป้องโครงสร้างพื้นฐานทางรถไฟ

หลีกเลี่ยงการหยุดทำงานของระบบและการหยุดชะงักในโครงสร้างพื้นฐานทางรถไฟ

การวิ่งอย่างราบรื่นของเทคโนโลยีรถไฟขึ้นอยู่กับการทำงานที่เหมาะสมของระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความไวสูง อย่างไรก็ตามความพร้อมใช้งานอย่างถาวรของระบบเหล่านี้ถูกคุกคามจากฟ้าผ่าและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตามกฎแล้วตัวนำที่เสียหายและถูกทำลายส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกันโมดูลหรือระบบคอมพิวเตอร์เป็นสาเหตุหลักของการหยุดชะงักและการแก้ไขปัญหาที่ใช้เวลานาน ในทางกลับกันนี่หมายถึงรถไฟสายและค่าใช้จ่ายสูง

ลดการหยุดชะงักที่มีค่าใช้จ่ายสูงและลดเวลาหยุดทำงานของระบบ ... ด้วยแนวคิดการป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากที่ครอบคลุมตามความต้องการพิเศษของคุณ

สาเหตุของการหยุดชะงักและความเสียหาย

นี่คือสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการหยุดชะงักระบบหยุดทำงานและความเสียหายในระบบรถไฟฟ้า:

• ฟ้าผ่าโดยตรง

ฟ้าผ่าในเส้นสัมผัสรางหรือเสากระโดงเหนือศีรษะมักทำให้เกิดการหยุดชะงักหรือระบบล้มเหลว

• ฟ้าผ่าโดยอ้อม

ฟ้าผ่าในอาคารใกล้เคียงหรือพื้นดิน จากนั้นแรงดันไฟฟ้าเกินจะถูกกระจายผ่านสายเคเบิลหรือเหนี่ยวนำโดยอุปนัยสร้างความเสียหายหรือทำลายชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่มีการป้องกัน

• สนามแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวน

แรงดันไฟฟ้าเกินสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อระบบต่าง ๆ มีปฏิสัมพันธ์กันเนื่องจากอยู่ใกล้กันเช่นระบบป้ายไฟเหนือมอเตอร์เวย์สายส่งไฟฟ้าแรงสูงและเส้นสัมผัสเหนือศีรษะสำหรับทางรถไฟ

• เกิดขึ้นภายในระบบรถไฟนั่นเอง

การสลับการทำงานและการเรียกฟิวส์เป็นปัจจัยเสี่ยงเพิ่มเติมเนื่องจากอาจทำให้เกิดไฟกระชากและทำให้เกิดความเสียหายได้

โดยทั่วไปแล้วความสนใจในการขนส่งทางรถไฟจะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและการไม่รบกวนการปฏิบัติงานและการคุ้มครองบุคคลโดยไม่มีเงื่อนไขโดยเฉพาะ เนื่องจากเหตุผลข้างต้นอุปกรณ์ที่ใช้ในการขนส่งทางรถไฟจึงต้องมีความน่าเชื่อถือในระดับสูงซึ่งสอดคล้องกับความจำเป็นในการใช้งานที่ปลอดภัย ความเป็นไปได้ที่จะเกิดความล้มเหลวเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าสูงอย่างไม่คาดคิดจะลดลงโดยการใช้อุปกรณ์ป้องกันกระแสฟ้าผ่าและอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ผลิตโดย LSP

การป้องกันแหล่งจ่ายไฟ AC 230/400 V
เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของระบบขนส่งทางรางปราศจากข้อบกพร่องขอแนะนำให้ติดตั้ง SPD ทั้งสามขั้นตอนลงในสายจ่ายไฟ ขั้นตอนการป้องกันแรกประกอบด้วยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก FLP ซีรีส์ขั้นที่สองถูกสร้างขึ้นโดย SLP SPD และขั้นที่สามที่ติดตั้งใกล้อุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันมากที่สุดจะแสดงโดยซีรีส์ TLP พร้อมฟิลเตอร์ป้องกันสัญญาณรบกวน HF

อุปกรณ์สื่อสารและวงจรควบคุม
ช่องทางการสื่อสารได้รับการป้องกันด้วย SPD ของซีรี่ส์ประเภท FLD ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการสื่อสารที่ใช้ การป้องกันวงจรควบคุมและเครือข่ายข้อมูลสามารถขึ้นอยู่กับตัวป้องกันกระแสฟ้าผ่า FRD

การป้องกันฟ้าผ่า: การขับรถไฟ

เมื่อเราคิดถึงการป้องกันฟ้าผ่าที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมและภัยพิบัติเราจะนึกถึงสิ่งที่ชัดเจน น้ำมันและก๊าซการสื่อสารการผลิตไฟฟ้าสาธารณูปโภค ฯลฯ แต่มีเพียงไม่กี่คนที่คิดถึงรถไฟทางรถไฟหรือการขนส่งโดยทั่วไป ทำไมจะไม่ล่ะ? รถไฟและระบบปฏิบัติการที่ใช้งานมีความอ่อนไหวต่อการเกิดฟ้าผ่าเช่นเดียวกับสิ่งอื่นใดและผลจากฟ้าผ่าที่โครงสร้างพื้นฐานทางรถไฟสามารถขัดขวางและบางครั้งก็เป็นหายนะ ไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญของการดำเนินงานระบบรถไฟและมีชิ้นส่วนและส่วนประกอบมากมายที่ใช้ในการสร้างทางรถไฟทั่วโลก

รถไฟและระบบรางได้รับผลกระทบเกิดขึ้นบ่อยกว่าที่เราคิด ในปี 2011 รถไฟในภาคตะวันออกของจีน (ในเมืองเหวินโจวมณฑลเจ้อเจียง) ถูกฟ้าผ่าซึ่งทำให้มันหยุดลงในรางรถไฟโดยพลังที่ถูกกระแทกออก รถไฟหัวกระสุนความเร็วสูงพุ่งชนรถไฟที่ไร้ความสามารถ มีผู้เสียชีวิต 43 คนและอีก 210 คนได้รับบาดเจ็บ ค่าใช้จ่ายที่ทราบทั้งหมดของภัยพิบัติคือ 15.73 ล้านดอลลาร์

ในบทความที่ตีพิมพ์ใน Network Rails ของสหราชอาณาจักรระบุว่าในสหราชอาณาจักร“ ฟ้าผ่าทำให้โครงสร้างพื้นฐานทางรถไฟเสียหายเฉลี่ย 192 ครั้งในแต่ละปีระหว่างปี 2010 ถึง 2013 โดยการประท้วงแต่ละครั้งทำให้เกิดความล่าช้า 361 นาที นอกจากนี้รถไฟ 58 ขบวนต่อปีถูกยกเลิกเนื่องจากความเสียหายจากฟ้าผ่า” เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเหล่านี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อเศรษฐกิจและการพาณิชย์

ในปี 2013 มีผู้อาศัยอยู่ในกล้องถ่ายรูปฟ้าผ่าที่รถไฟในญี่ปุ่น โชคดีที่การโจมตีไม่ได้ทำให้เกิดการบาดเจ็บใด ๆ แต่อาจสร้างความเสียหายได้หากถูกโจมตีในสถานที่ที่เหมาะสม ขอบคุณที่พวกเขาเลือกระบบป้องกันฟ้าผ่าสำหรับระบบรถไฟ ในญี่ปุ่นพวกเขาเลือกที่จะใช้แนวทางเชิงรุกในการปกป้องระบบรถไฟโดยใช้โซลูชันป้องกันฟ้าผ่าที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและฮิตาชิเป็นผู้นำในการนำไปใช้

Lightning เป็นภัยคุกคามอันดับ 1 สำหรับการทำงานของทางรถไฟโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ระบบปฏิบัติการล่าสุดที่มีเครือข่ายสัญญาณที่ละเอียดอ่อนต่อไฟกระชากหรือ Electromagnetic Pulse (EMP) ซึ่งเป็นผลมาจากฟ้าผ่าเป็นผลรอง

ต่อไปนี้เป็นหนึ่งในกรณีศึกษาของการป้องกันแสงสว่างสำหรับทางรถไฟส่วนบุคคลในญี่ปุ่น

Tsukuba Express Line เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการทำงานที่เชื่อถือได้โดยใช้เวลาหยุดทำงานน้อยที่สุด ระบบการทำงานและควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ของพวกเขาได้รับการติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าแบบเดิม อย่างไรก็ตามในปี 2006 พายุฝนฟ้าคะนองอย่างหนักได้สร้างความเสียหายให้กับระบบและทำให้การทำงานของระบบหยุดชะงัก ฮิตาชิถูกขอให้ปรึกษาความเสียหายและเสนอแนวทางแก้ไข

ข้อเสนอดังกล่าวรวมถึงการแนะนำระบบกระจายอาร์เรย์ (DAS) โดยมีข้อกำหนดดังต่อไปนี้:

นับตั้งแต่การติดตั้ง DAS ไม่มีความเสียหายจากฟ้าผ่าที่สิ่งอำนวยความสะดวกเฉพาะเหล่านี้มานานกว่า 7 ปี ข้อมูลอ้างอิงที่ประสบความสำเร็จนี้นำไปสู่การติดตั้ง DAS อย่างต่อเนื่องในแต่ละสถานีในสายนี้ทุกปีตั้งแต่ปี 2007 จนถึงปัจจุบัน ด้วยความสำเร็จนี้ฮิตาชิได้นำโซลูชันการป้องกันระบบแสงสว่างที่คล้ายกันไปใช้กับสิ่งอำนวยความสะดวกทางรถไฟเอกชนอื่น ๆ (บริษัท รถไฟเอกชน 7 แห่ง ณ ตอนนี้)

สรุปได้ว่า Lightning เป็นภัยคุกคามต่อสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีการดำเนินงานและธุรกิจที่สำคัญเสมอไม่ จำกัด เฉพาะระบบรถไฟตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ระบบการจราจรใด ๆ ที่ขึ้นอยู่กับการทำงานที่ราบรื่นและการหยุดทำงานน้อยที่สุดจำเป็นต้องได้รับการป้องกันอย่างดีจากสภาพอากาศที่ไม่คาดฝัน ด้วยโซลูชั่นป้องกันฟ้าผ่า (รวมถึงเทคโนโลยี DAS) ฮิตาชิมีความกระตือรือร้นที่จะมีส่วนร่วมและสร้างความมั่นใจในความต่อเนื่องทางธุรกิจสำหรับลูกค้า

การป้องกันฟ้าผ่าของรางและอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

สภาพแวดล้อมทางรถไฟนั้นท้าทายและไร้ความปราณี โครงสร้างแรงดึงเหนือศีรษะสร้างเสาอากาศฟ้าผ่าขนาดใหญ่อย่างแท้จริง สิ่งนี้ต้องใช้วิธีการคิดเชิงระบบเพื่อป้องกันองค์ประกอบที่ถูกผูกติดกับรางติดตั้งรางหรืออยู่ใกล้กับแทร็กจากไฟกระชาก สิ่งที่ทำให้สิ่งที่ท้าทายยิ่งขึ้นคือการเติบโตอย่างรวดเร็วของการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานต่ำในสภาพแวดล้อมทางรถไฟ ตัวอย่างเช่นการติดตั้งระบบส่งสัญญาณมีการพัฒนาจากการเชื่อมต่อทางกลมาเป็นการใช้องค์ประกอบย่อยอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน นอกจากนี้การตรวจสอบสภาพของโครงสร้างพื้นฐานระบบรางได้นำระบบอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากเข้ามา ดังนั้นความจำเป็นอย่างยิ่งในการป้องกันฟ้าผ่าในทุกด้านของเครือข่ายรถไฟ เราจะแบ่งปันประสบการณ์จริงของผู้เขียนในการป้องกันแสงสว่างของระบบรางกับคุณ

บทนำ

แม้ว่าบทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่ประสบการณ์ในสภาพแวดล้อมของราง แต่หลักการป้องกันจะนำไปใช้กับอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องอย่างเท่าเทียมกันซึ่งฐานของอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่ภายนอกตู้และเชื่อมโยงกับระบบควบคุม / การวัดหลักผ่านสายเคเบิล เป็นลักษณะการกระจายขององค์ประกอบต่างๆของระบบที่ต้องใช้วิธีการป้องกันฟ้าผ่าแบบองค์รวมมากกว่า

สภาพแวดล้อมทางรถไฟ

สภาพแวดล้อมของรางถูกครอบงำโดยโครงสร้างเหนือศีรษะซึ่งเป็นเสาอากาศฟ้าผ่าขนาดใหญ่ ในพื้นที่ชนบทโครงสร้างเหนือศีรษะเป็นเป้าหมายสำคัญสำหรับการปล่อยฟ้าผ่า สายดินที่ด้านบนของเสากระโดงตรวจสอบให้แน่ใจว่าโครงสร้างทั้งหมดมีศักยภาพเท่ากัน เสากระโดงที่สามถึงห้าทุกชิ้นจะถูกผูกมัดกับรางส่งกลับ (อีกรางหนึ่งใช้สำหรับการส่งสัญญาณ) ในบริเวณแรงดึงกระแสตรงเสากระโดงจะถูกแยกออกจากพื้นโลกเพื่อป้องกันอิเล็กโทรไลต์ในขณะที่ในบริเวณแรงดึง AC เสากระโดงจะสัมผัสกับโลก ระบบการส่งสัญญาณและการตรวจวัดที่ซับซ้อนจะติดตั้งบนรางหรือใกล้กับราง อุปกรณ์ดังกล่าวสัมผัสกับกิจกรรมฟ้าผ่าในรางรับผ่านโครงสร้างเหนือศีรษะ เซ็นเซอร์บนรางเป็นสายเคเบิลที่เชื่อมโยงกับระบบการวัดข้างทางซึ่งอ้างอิงกับพื้นโลก สิ่งนี้อธิบายได้ว่าเหตุใดอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนรางจึงไม่เพียงถูกกระตุ้นให้เกิดไฟกระชากเท่านั้น แต่ยังสัมผัสกับไฟกระชาก (กึ่งโดยตรง) ด้วย การกระจายกำลังไฟฟ้าไปยังสถานที่ติดตั้งระบบส่งสัญญาณต่างๆนั้นยังผ่านสายไฟเหนือศีรษะซึ่งมีความเสี่ยงต่อการถูกฟ้าผ่าโดยตรง เครือข่ายเคเบิลใต้ดินที่กว้างขวางเชื่อมโยงองค์ประกอบและระบบย่อยต่างๆทั้งหมดที่อยู่ในกล่องเครื่องมือเหล็กตามข้างแทร็กคอนเทนเนอร์ที่สร้างขึ้นเองหรือตัวเรือนคอนกรีต Rocla นี่เป็นสภาพแวดล้อมที่ท้าทายซึ่งระบบป้องกันฟ้าผ่าที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการอยู่รอดของอุปกรณ์ อุปกรณ์ที่เสียหายส่งผลให้ระบบอาณัติสัญญาณไม่พร้อมใช้งานทำให้เกิดความสูญเสียในการปฏิบัติงาน

ระบบการวัดและองค์ประกอบสัญญาณต่างๆ

มีการใช้ระบบการวัดที่หลากหลายเพื่อตรวจสอบสุขภาพของกองเรือเกวียนรวมถึงระดับความเครียดที่ไม่พึงปรารถนาในโครงสร้างราง ระบบเหล่านี้บางส่วน ได้แก่ : เครื่องตรวจจับแบริ่งร้อน, เครื่องตรวจจับเบรกร้อน, ระบบการวัดโปรไฟล์ล้อ, การชั่งน้ำหนักขณะเคลื่อนที่ / การวัดแรงกระแทกของล้อ, เครื่องตรวจจับโบกี้เอียง, การวัดความเครียดทางยาวข้างทาง, ระบบระบุตัวรถ, สะพานชั่งน้ำหนัก องค์ประกอบการส่งสัญญาณต่อไปนี้มีความสำคัญและจำเป็นต้องมีสำหรับระบบการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ: วงจรติดตาม, ตัวนับเพลา, การตรวจจับจุดและอุปกรณ์ไฟฟ้า

โหมดการป้องกัน

การป้องกันตามขวางบ่งบอกถึงการป้องกันระหว่างตัวนำ การป้องกันตามยาวหมายถึงการป้องกันระหว่างตัวนำและสายดิน การป้องกันทางเดินสามทางจะรวมทั้งการป้องกันตามยาวและตามขวางในวงจรตัวนำสองตัว การป้องกันสองเส้นทางจะมีการป้องกันตามขวางบวกการป้องกันตามยาวเฉพาะบนตัวนำที่เป็นกลาง (ทั่วไป) ของวงจรสองสาย

ป้องกันฟ้าผ่าบนสายจ่ายไฟ

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบขั้นบันไดติดตั้งอยู่บนโครงสร้างเสา H และได้รับการป้องกันโดยสแต็คตัวป้องกันไฟฟ้าแรงสูงไปยังสไปค์ดิน HT เฉพาะ มีการติดตั้งช่องว่างประกายไฟชนิดกระดิ่งแรงดันต่ำระหว่างสายดิน HT และโครงสร้างเสา H เสา H ถูกยึดติดกับรางส่งคืนแรงดึง ที่บอร์ดจ่ายกำลังไฟฟ้าในห้องอุปกรณ์จะมีการติดตั้งการป้องกันทางเดินสามทางโดยใช้โมดูลการป้องกันคลาส 1 การป้องกันขั้นที่สองประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรมที่มีโมดูลการป้องกันคลาส 2 ไปยังกราวด์ของระบบส่วนกลาง โดยปกติการป้องกันขั้นที่สามประกอบด้วย MOV ที่ติดตั้งเองหรือตัวป้องกันชั่วคราวภายในตู้อุปกรณ์ไฟฟ้า

แหล่งจ่ายไฟสแตนด์บายสี่ชั่วโมงมีให้ผ่านแบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์ เนื่องจากเอาท์พุทของอินเวอร์เตอร์ป้อนผ่านสายเคเบิลไปยังอุปกรณ์ข้างแทร็กจึงสัมผัสกับฟ้าผ่าด้านหลังที่เกิดจากสายเคเบิลใต้ดิน มีการติดตั้งระบบป้องกัน Triple path class 2 เพื่อดูแลไฟกระชากเหล่านี้

หลักการออกแบบการป้องกัน

ยึดหลักการต่อไปนี้ในการออกแบบการป้องกันสำหรับระบบการวัดต่างๆ:

ระบุสายเคเบิลทั้งหมดที่เข้าและออก
ใช้การกำหนดค่าพา ธ สามทาง
สร้างทางเลี่ยงสำหรับพลังงานไฟกระชากหากทำได้
แยกระบบ 0V และหน้าจอเคเบิลออกจากพื้นดิน
ใช้การต่อสายดินที่เท่าเทียมกัน หลีกเลี่ยงการต่อสายดินแบบเดซี่
ไม่รองรับการประท้วงโดยตรง

การป้องกันตัวนับเพลา

เพื่อป้องกันไม่ให้ฟ้าผ่า "ดึงดูด" ไปยังแกนโลกในพื้นที่อุปกรณ์ติดตามจะลอยอยู่ จากนั้นพลังงานไฟกระชากที่เกิดขึ้นในสายหางและหัวนับที่ติดตั้งบนรางจะต้องถูกจับและนำไปรอบ ๆ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ (สอด) เข้ากับสายสื่อสารที่เชื่อมโยงชุดติดตามกับหน่วยนับระยะไกล (ผู้ประเมิน) ในห้องอุปกรณ์ วงจรการส่งรับและการสื่อสารทั้งหมดได้รับการ "ป้องกัน" ด้วยวิธีนี้ไปยังระนาบที่ลอยตัวแบบ equipotential จากนั้นพลังงานไฟกระชากจะส่งผ่านจากสายเคเบิลหางไปยังสายเคเบิลหลักผ่านระนาบสมดุลและองค์ประกอบการป้องกัน ซึ่งจะป้องกันไม่ให้พลังงานไฟกระชากผ่านวงจรอิเล็กทรอนิกส์และสร้างความเสียหายได้ วิธีนี้เรียกว่าการป้องกันบายพาสพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จอย่างมากและถูกใช้บ่อยเมื่อจำเป็น ที่ห้องอุปกรณ์สายสื่อสารมีการป้องกันสามทางเพื่อนำพลังงานไฟกระชากทั้งหมดไปยังพื้นดินของระบบ

การป้องกันระบบการวัดที่ติดตั้งบนราง

สะพานชั่งน้ำหนักและการใช้งานอื่น ๆ ใช้ประโยชน์จากมาตรวัดความเครียดที่ติดอยู่กับราง แสงแฟลชที่มีศักยภาพของเกจวัดความเครียดเหล่านี้ต่ำมากซึ่งทำให้พวกมันเสี่ยงต่อกิจกรรมฟ้าผ่าในรางโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการต่อสายดินของระบบการวัดดังกล่าวภายในกระท่อมใกล้เคียง โมดูลป้องกันคลาส 2 (275V) ใช้ในการปล่อยรางไปยังระบบลงดินผ่านสายเคเบิลแยกต่างหาก เพื่อป้องกันไม่ให้แฟลชหลุดจากรางเพิ่มเติมหน้าจอของสายเคเบิลมุ้งลวดคู่บิดจะถูกตัดกลับที่ปลายราง หน้าจอของสายเคเบิลทั้งหมดไม่ได้เชื่อมต่อกับสายดิน แต่ปล่อยผ่านตัวกักแก๊ส วิธีนี้จะป้องกันเสียงรบกวนจากการต่อสายดิน (โดยตรง) เข้ากับวงจรเคเบิล ในการทำงานเป็นหน้าจอต่อคำจำกัดความหน้าจอควรเชื่อมต่อกับระบบ 0V เพื่อให้ภาพการป้องกันสมบูรณ์ระบบ 0V ควรปล่อยให้ลอยอยู่ (ไม่ต่อสายดิน) ในขณะที่กำลังไฟฟ้าขาเข้าควรได้รับการป้องกันอย่างเหมาะสมในโหมดสามทาง

การต่อสายดินผ่านคอมพิวเตอร์

ปัญหาทั่วไปมีอยู่ในระบบการวัดทั้งหมดที่ใช้คอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ข้อมูลและฟังก์ชันอื่น ๆ โดยปกติแล้วแชสซีของคอมพิวเตอร์จะต่อสายดินผ่านสายไฟและ 0V (สายอ้างอิง) ของคอมพิวเตอร์ก็ต่อสายดินเช่นกัน โดยปกติสถานการณ์นี้จะละเมิดหลักการทำให้ระบบการวัดลอยตัวเพื่อป้องกันไฟกระชากจากฟ้าผ่าภายนอก วิธีเดียวในการเอาชนะภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้คือป้อนคอมพิวเตอร์ผ่านหม้อแปลงแยกและแยกเฟรมคอมพิวเตอร์ออกจากตู้ระบบที่ติดตั้ง การเชื่อมต่อ RS232 ไปยังอุปกรณ์อื่น ๆ จะสร้างปัญหาการต่อสายดินอีกครั้งซึ่งแนะนำให้ใช้ลิงก์ไฟเบอร์ออปติกเป็นวิธีแก้ปัญหา คำสำคัญคือการสังเกตระบบทั้งหมดและค้นหาวิธีแก้ปัญหาแบบองค์รวม

การลอยตัวของระบบไฟฟ้าแรงต่ำ

เป็นแนวทางปฏิบัติที่ปลอดภัยที่จะต้องมีการป้องกันวงจรภายนอกต่อสายดินและวงจรแหล่งจ่ายไฟที่อ้างอิงและป้องกันลงดิน อย่างไรก็ตามอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงดันต่ำและพลังงานต่ำอาจมีเสียงรบกวนบนพอร์ตสัญญาณและความเสียหายทางกายภาพที่เกิดจากพลังงานไฟกระชากตามสายวัด วิธีแก้ปัญหาที่ได้ผลที่สุดคือการลอยอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ วิธีนี้ได้รับการปฏิบัติตามและนำไปใช้กับระบบสัญญาณโซลิดสเตท ระบบเฉพาะจากแหล่งกำเนิดในยุโรปได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เมื่อเสียบโมดูลระบบจะต่อสายดินเข้ากับตู้โดยอัตโนมัติ โลกนี้ขยายไปถึงระนาบโลกบนบอร์ดพีซีเช่นนี้ ตัวเก็บประจุแรงดันต่ำใช้เพื่อลดเสียงรบกวนระหว่างโลกและระบบ 0V ไฟกระชากที่เกิดจากแทร็กไซด์เข้ามาทางพอร์ตสัญญาณและทะลุผ่านตัวเก็บประจุเหล่านี้ทำให้อุปกรณ์เสียหายและมักจะทิ้งเส้นทางสำหรับแหล่งจ่ายไฟ 24V ภายในเพื่อทำลายแผงพีซีอย่างสมบูรณ์ แม้จะมีการป้องกันสามเส้นทาง (130V) ในวงจรขาเข้าและขาออกทั้งหมด จากนั้นทำการแยกที่ชัดเจนระหว่างตัวตู้และบัสบาร์ของระบบ การป้องกันฟ้าผ่าทั้งหมดอ้างอิงกับบัสบาร์บนดิน แผ่นรองพื้นดินของระบบและการหุ้มเกราะของสายเคเบิลภายนอกทั้งหมดถูกยกเลิกบนบัสบาร์ ตู้ถูกลอยจากพื้นโลก แม้ว่างานนี้จะเสร็จสิ้นในช่วงปลายฤดูฟ้าแลบที่ผ่านมา แต่ก็ไม่มีรายงานความเสียหายจากฟ้าผ่าจากสถานีใดสถานีหนึ่งในห้าแห่ง (การติดตั้งประมาณ 80 แห่ง) ในขณะที่พายุสายฟ้าหลายลูกพัดผ่านไป ฤดูฟ้าแลบหน้าจะพิสูจน์ว่าแนวทางระบบทั้งหมดนี้ประสบความสำเร็จหรือไม่

ผู้ชนะ

ด้วยความพยายามอย่างทุ่มเทและการขยายการติดตั้งวิธีการป้องกันฟ้าผ่าที่ได้รับการปรับปรุงความผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับฟ้าผ่าได้มาถึงจุดเปลี่ยน

เช่นเคยหากคุณมีคำถามหรือต้องการข้อมูลเพิ่มเติมโปรดติดต่อเราได้ที่ sales@lsp-international.com

ระวัง! เยี่ยมชม www.lsp-international.com สำหรับความต้องการด้านการป้องกันฟ้าผ่าทั้งหมดของคุณ ติดตามเราได้ที่ Twitter, Facebook และ  LinkedIn สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

Wenzhou Arrester Electric Co. , Ltd. (LSP) เป็นผู้ผลิต AC&DC SPDs ที่เป็นเจ้าของในจีนให้กับอุตสาหกรรมต่างๆทั่วโลก

LSP นำเสนอผลิตภัณฑ์และโซลูชันดังต่อไปนี้:

1. อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก AC (SPD) สำหรับระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำตั้งแต่ 75Vac ถึง 1000Vac ตามมาตรฐาน IEC 61643-11: 2011 และ EN 61643-11: 2012 (ประเภทการทดสอบ: T1, T1 + T2, T2, T3)
2. อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก DC (SPD) สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ตั้งแต่ 500Vdc ถึง 1500Vdc ตามมาตรฐาน IEC 61643-31: 2018 และ EN 50539-11: 2013 [EN 61643-31: 2019] (ประเภทการทดสอบ: T1 + T2, T2)
3. ตัวป้องกันไฟกระชากของสายสัญญาณข้อมูลเช่นการป้องกันไฟกระชาก PoE (Power over Ethernet) ตามมาตรฐาน IEC 61643-21: 2011 และ EN 61643-21: 2012 (การจำแนกประเภทการทดสอบ: T2)
4. ไฟถนน LED อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

ขอบคุณสำหรับการเยี่ยมชม!