铁路信号防雷

浅谈铁路信号防雷施工的一些问题

高春根

摘要：本文通过本人对甬台温和沪宁城际铁路信号综合防雷的技术负责，浅谈铁路信号的综合防雷需要注意的一些问题，避免不必要的整改，节约成本。

关键词：铁路信号综合防雷整改

引言：随着铁路信号设备信息化的发展，对雷电及电磁脉冲的防护要求越来越高，先进的设备能否在雷雨季节安全稳定的运行，直接关系到行车，信号设备不能稳定运行造成的间接损失无法估量，所以铁路信号防雷是摆在我们面前的一个新课题，现就本人在甬台温和沪宁城际工程实施中发现的一些问题和大家共同探讨。

1铁路信号设备雷电防护分析

铁路信号设备遭受过电压和过电流的途径主要可分为以下几种：直击雷，感应雷，传导雷，辐射雷以及操作过电压。结合信号设备的分布特点及雷电攻击的途径分析，铁路信号设备雷电防护存在以下特点。

1.1信号设备占地面积较大，且很多设备分布在山区、旷野等易遭受直接雷电攻击的地区。

1.2 铁路的钢轨是雷电流的良好导体，与钢轨连接的相关铁路信号设备，如信号机、轨道电路、电动转辙机等较容易受到雷电流的威胁。

1.3 自动闭塞、半自动闭塞等信号条件线、控制线，在非电化区段大部分使用架空线，它们均架设于信号与通信混合线路或自动闭塞高压信号线路上，由于它们暴露在旷野郊外，在雷雨季节容易遭受到雷电的袭击，线路中的大电流会串入信号机房内部，从而引起对内部设备的损坏。

1.4雷云对地放电实质上是雷雨云中的电荷向大地的突然释放过程，一次闪电平均包含有上万个脉冲放电过程，电流脉冲平均幅值为几万安培，持续时间几十到上百微秒，从而对信号设备造成误动作甚至永久性破坏。

1.5 雷电防护的原则是“等电位”，由于机房存在多类接地系统，其冲击接地电阻不均衡，在雷击发生时，雷电流引起地电位差，也容易造成“地电位反击”，使人员或设备遭受损害。

从以上情况很容易看出：为了提高铁路信号设备安全性及机房设备、计算机的运行可靠度，整个车站信号雷电防护要在分流（D）屏蔽（S）搭接（B）接地（G）等方面做完整的，多层次的综合防护。

2外部防雷施工的一些问题

2.1．接地装置的施工

根据设备的要求，共用接地体接地电阻必须不大于1Ω，利用自然接地体在保证最小接地电阻时不太可靠，所以在自然接地体可用而又能满足条件的情况下，也敷设人工接地体，并使人工接地体与自然接地体相连。

在信号楼外四周距离墙体1m以外敷设一条由水平接地体和垂直接地体组成的环形接地网，受条件限制是可设成“U”型或者“L”型。

水平接地体埋深不小于0.7m，本人以为是从下面几个方面考虑的：一是防止跨步电压，二是防止氧化腐蚀水平接地体和避免机械损伤，三是为了减少外界温度和湿度变化对流散电阻的影响。扁钢水平接地体应立面竖放，这样有利于减少流散电阻。垂直接地体一般选用石墨接地极，在建筑物四周对称敷设4到6根，防雷引下线下必须设置垂直接地体，为的是加快把雷电流泄入大地。

对于新建站房为了美观利用主筋作为引下线，所以人工接地体与基础接地体每隔5m用扁钢连接一次，在房屋接闪带遭受雷击时，形成一个等电位环岛，避免电压反击。同时，贯通地线在信号机房建筑物一侧每隔2-3m用50mm2裸铜线与环形接地装置连接，两端各连接两次，因为贯通地线的地阻小于1Ω，这样也就确保了环形接地体的接地电阻小于1Ω。

2.2．引下线的施工

新建站房为了美观要求利用主筋引下，这就要求房建单位主筋必须要焊接，在我们利用主筋作为引下线时我们必须得先测量主筋的接地电阻。对于老站整改的引下线设置在房屋的四角，如果距离大于18m，应对称增加2根。引下线上端与接闪带焊接连通，弯角不得小于90度，由于电磁感应作用，当弯角出现锐角时有一股强大斥力会折断引下线，当然大于90度不代表就没有斥力，只是减少了；接地地阻由接地线电阻、接触电阻、地电阻组成，这里面接地线电阻的大小跟接触电阻就关系到引下线；高频电流在引下线中传播由于存在感抗，在引下线上存储能量，当能量足以击穿空气时就会发生闪络现象，所以要求与其他电气线路距离大于1m，与分线盘（柜）间距应不小于5m。

2.3．接闪带的施工

接闪带采用热镀锌圆钢或者热镀锌扁钢沿屋顶设置一圈，考虑到滚球半径，接闪带应尽量靠外墙面敷设。接闪带的拐角处应做成大于90度，切忌在拐角处焊接，（这是因为直击雷落在接闪带上会产生强大的电流，产生热能和强大的斥力，会把拐角处击断），优先选用圆钢，因为同一截面积下圆钢的周长比扁钢小，与空气接触的少，腐蚀相对也小，而且圆钢易于施工。圆钢直径不应小于8mm，扁钢厚度不应小于4mm，一般选用40mm×4mm。为了能尽量对那些不易受到雷击的部位也提供一定的保护，接闪带一般要高出屋面0.2m，并用热镀锌圆钢均匀设置接闪支撑柱，支撑柱间距不大于1m，拐角处不大于0.5m。由于要设置接闪网所以对两平行接闪带之间的距离不做要求。

2.4．接闪网的施工

接闪网实际上相当于纵横交错的接闪带叠加在一起，在建筑物上设置接闪网，可以实施对建筑物的全面防雷保护。接闪网的设置有明装和暗装两种形式。采用暗装接闪网存在着一个缺点，即在每次承受雷击后，雷击点处的屋面表层要被击出小洞并会有一些碎片脱落，使得这一小块的防水和保温层受到破坏。火车站不能确保每次雷击后都要修复防水和保温层，所以应该采用明装形式。由接闪网、接闪带和引下线及接地系统构成第一层法拉第笼屏蔽。接闪网采用40mm×4mm 的热镀锌扁钢做成3m×3m的网格，信号计算机房顶部做成1m×1m的网格，镀层厚度为20-60μm。本人以为部分专家只局限于自己的领域，这样的设计是没有什么很明显的效果的。如果非要谈法拉第笼只有屋面做成这样的网格也是不合理的，只要做成5m×5m的网格即可。

3内部防雷施工中的一些问题

3.1.等电位连接

机械室同一排组合架(组合柜)之间的等电位连接一般采用大于16mm2 多股铜导线串联栓接，此种连接方式的缺点是：如果某一个组合架(组合柜)的连接点接触不良就会导致所有组合架(组合柜)失去等电位连接。如果采用与同一排组合架(组合柜)等长的30mm×3mm紫铜排与每个组合架(组合柜)并联连接，就能解决此问题。

一般来说，机械室(微机室) 的金属构件如暖气管、空调、灭火器、UPS等均进行了等电位连接，但房顶的烟感设备常被忽视。烟感设备进出线是由钢管防护的，同时也是容易引进雷电过压的通道，建议将防护钢管就近与接地汇集线连接，这个问题基本上都被忽略了。

在信号楼的控制台室、机械室、防雷分线柜（或分线盘处）、电源室（电源引入处）、设置接地汇集线，TDCS机柜及微机监测设备处设置逻辑接地汇集线。接地汇集线采用截面积不小于30mmX3mm的紫铜排，控制台室、继电器室、电源室及机房设备接地汇集线相互连接成条形、L形。

3.2法拉第笼屏蔽

计算机机房屏蔽的目的，一是为了防止外界空间电磁场干扰计算机正常工作；二是为了防止机房内计算机系统信息的泄漏。作为铁路信号防雷我们做法拉第笼的主要目的是为了防止外界空间电磁场干扰计算机正常工作。