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。

3.2.1 静电屏蔽用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷，外侧出现与带电导体等量的正电荷，如果将金属屏蔽体接地，则外侧的正电荷将流入大地，外侧将不会有电场存在，即带正电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。

金属屏蔽体良好接地，对静电屏蔽而言，将使屏蔽体外侧的感应电荷流入大地，而不会有感应电场存在。

3.2.2电场屏蔽为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。

交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积。

只要设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。

电场屏蔽以反射为主，因此屏蔽体的厚度不必过大，而以结构强度为主要考虑因素。

3.2.3磁场屏蔽交变磁场屏蔽有高频和低频之分。

磁场屏蔽通常指直流或低频磁场的屏蔽，低频磁场干扰这也是我们最难对付的一种干扰，这种干扰是由直流电流或交流电流产生的，低频磁场屏蔽是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。

屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好，这里存在一个磁饱和的问题，同时低频磁场往往随距离的衰减很快，因此在很多场合，将磁敏感器件远离磁场源是一个减小磁场干扰的十分有效的措施。

高频磁场的屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流的反向磁场来抵消干扰磁场而实现的。

磁场主要屏蔽机理是吸收而不是反射。

3.2.4电磁场屏蔽一般采用电导率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地。

它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰，又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。

屏蔽体的厚度不必过大，而以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。

根据文件要求选用不小于0.6mm的镀锌铁板或者直径不小于8mm的镀锌圆钢作为屏蔽材料，我认为之所以不选择用铜最主要就是为了考虑磁场屏蔽，铁的磁导率是铜的500到1000倍，磁场屏蔽效果也远比铜好。

在铁路信号楼信号设备存在3级法拉第笼屏蔽，首先第一级是建筑物对电磁场的屏蔽，这级屏蔽不足以达到屏蔽效能对微机监测设备而言，所以我们对微机房设置第二级法拉第笼屏蔽让信号设备在能承受的环境中安全运行，第三级就是设备机柜本身的法拉第笼屏蔽，所以我以为设备的安全地其实也同时是一个法拉第笼屏蔽地。

屏蔽的施工好多公司选用钢排钉固定铁板或者用铆接的方式，本人以为这种方式施工方便但是也存在一定的缺陷，由于金属间的膨胀系数不同，不能确保金属板之间要求的低电阻的要求，存在电磁泄漏现象，在我看来还是需要焊接以确保达到真正的屏蔽效果。

4新建铁路信号防雷工程施工的步骤在我所经历的铁路信号综合防雷工程中，有很多公司由于没有按防雷工程的施工步骤实施造成的整改返工，大大加大了防雷的成本，笔者对此深有体会，这里大体介绍下，希望大家能吸收教训，能节约成本。

好多信号综合防雷都是老站整改，这在防雷工程中不存在太多的问题，有些公司在面对新建铁路工程时，不知道变通，反应比较缓慢，一直错过法拉第笼屏蔽工程的最佳时机，造成所需要的成本是最佳时机的数倍。

首先新建工程必须先向监理组提交开工报告和施工组织报告以及经过确认的防雷设计方案，以便工程监理对施工进行监理。

这里需要说明的是监理没有权利确认方案，所以为了不必要的返工，施工单位最好按照设计标准设计，有好的建议也得申报确认才能实施。

其次是材料人员设备进场报告，新建建筑物时刻都在变化，所以这些进场报告最好也提前做完，免得耽误工程最佳时机。

最后就是工程验收的问题，铁路信号隐蔽工程必须得分项分部验收，经监理现场确认签字才可隐蔽。