陳星翰

（中鐵路安工程咨詢有限公司，天津 300171）

0 引言

綜合防雷接地系統(tǒng)是既有線設備可靠運行的重要保障，主要涉及信號、電力、通信、接觸網(wǎng)等專業(yè)［1］，既有線電氣化改造的目標是將道床、橋梁、隧道、建筑、站臺等各區(qū)域各專業(yè)設施的防雷接地系統(tǒng)貫穿連接，構建形成一體化的防雷接地系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)支持下，既有線各設施之間的接地有效連接，可有效緩解原本存在的接地電阻較高問題，進一步優(yōu)化接地場坪尺寸，節(jié)約成本；還可避免電位差存在于各專業(yè)設施之中，有效提升設備的可靠性與維保人員的安全性。賈鋒華［2］指出四電集成防雷接地是解決雷電電磁干擾問題的重要措施，信號、通信、電氣化、信息等設備需要建立統(tǒng)一的接地系統(tǒng)；相關研究表明，既有線在電氣化防雷接地施工過程中需積極推進四電集成綜合防雷接地改造。為避免改造工程對各系統(tǒng)設備運行造成干擾，對施工期間各施工項目的質(zhì)量控制進行研究，提出施工質(zhì)量控制措施。

1 既有線綜合防雷接地系統(tǒng)改造工程概況

為確保既有電氣化改造順利實施，對綜合防雷接地系統(tǒng)需要開展的工程內(nèi)容進行分析如下：

（1）施工單位需要掌握防雷接地相關的技術措施，施工區(qū)間需要基于綜合治理與整體防護的思路推進各專業(yè)項目施工的協(xié)同開展。

（2）針對接地網(wǎng)優(yōu)化接地電阻。

（3）針對雷電過電壓情況，增強鋼軌周邊設施的抗干擾水平。

（4）線路新建桿塔區(qū)域，針對四電設施進行優(yōu)化改進，以規(guī)避反擊問題。

（5）四電設備用房要從法拉第籠方面優(yōu)化機房的屏蔽網(wǎng)絡。

（6）選擇更適宜的浪涌保護器優(yōu)化信號樓的防雷能力。

（7）需要實現(xiàn)通信線路與電源線路的屏蔽隔離［3］。

（8）需要做好等電位連接工作。

綜合防雷接地系統(tǒng)構成見圖1。

圖1 綜合防雷接地系統(tǒng)構成

2 主要施工質(zhì)量控制措施

2.1 防雷分線柜

防雷分線柜的可靠運行需要在溫度、振動、濕度、氣壓等方面［4］滿足一定的環(huán)境要求。防雷分線柜施工質(zhì)量控制流程見圖2。

圖2 防雷分線柜質(zhì)量控制流程

2.1.1 運行環(huán)境

設備運行期間，應確保在-10～55℃溫度范圍內(nèi)設備運行穩(wěn)定；同時，結合科技運〔2008〕36號文［5］技術條件要求，應做好振動測試工作，確保設備機械性能良好；確保設備能夠在106 kPa及以上氣壓環(huán)境中運行，同時避免設備在25℃時90%相對濕度以下出現(xiàn)無法正常工作的情況；還需要避免導電性塵埃和具有腐蝕性、易燃性的氣體存在于設備周邊。

2.1.2 安全防護性

施工人員需要基于0.1 Ω的連接電阻標準確保柜體接地的連接牢固性，并將標識張貼于接地點附近區(qū)域，同時需要按照GB/T 5169.14—2017［6］要求對非金屬材料在柜內(nèi)的防火等級進行控制，確保其達到V-0級別。此外，施工人員需要針對施工完成的設備做好爬電距離和電氣間隙測試工作，避免存在5.6 mm以內(nèi)的爬電情況以及2 mm以內(nèi)的電氣間隙，并確保非放電情況下，不存在防雷接地部件對地導通的問題缺陷。

2.1.3 結構功能

防雷分線柜應能夠針對模塊故障等異常情況發(fā)出遠程告警和現(xiàn)場報警信號；能夠有效防護過電流、過電壓等問題。設備的遠程監(jiān)控可借助通線串口來實現(xiàn)，并基于TB/T 2311—2017［7］要求對浪涌保護器進行結構優(yōu)化，確保其采用壓敏電阻、組合式模塊串聯(lián)放電管的結構形式。

2.1.4 配線工藝

（1）走線、安裝。施工人員需要確保所選型的防雷元器件能夠在柜內(nèi)有效安裝，并按照豎排方式做好布局規(guī)劃工作。為便于電力檢修，防雷分線柜需要避免從靜電地板下方直接走線，應配置專用的電纜走線槽，避免進出線混雜，做好分線工作。在防雷接地系統(tǒng)接線施工過程中，需要確保線路具有阻燃能力，結合現(xiàn)場情況做好走線規(guī)劃，避免走向變化較多或預留線纜較長等情況，并基于TB/T 2311—2017做好浪涌保護器選型和安裝工作。

（2）設備接地。為避免接地線混接匯流排，屏蔽接地、保護接地以及防雷接地需獨立與總接地排進行可靠連接；在柜體兩側(cè)布置分線端子和防雷元器件，借助跳線實現(xiàn)端子與設備的連接，實現(xiàn)有效隔離；分線柜端子與浪涌保護器引接線長度不應大于0.5 m，浪涌保護器與被保護設備端子的連接線截面積不應小于1.5 mm2；浪涌保護器等防雷元器件需要借助接地銅排進行接地連接，線槽中的線孔直徑需要在7 mm以內(nèi)，形狀為圓形，并采取相應的屏蔽措施規(guī)避信號線與防雷接地線在相同線槽內(nèi)的干擾情況；將護線套加裝于孔洞區(qū)域，如過線孔等，并根據(jù)線纜兩端走向情況張貼或懸掛相應的標識牌。此外，借助印制板連接遙信端子，提升連接可靠性。

2.2 電源防雷箱

電源防雷箱需要滿足一定環(huán)境下的可靠運行需求，主要包括溫度、振動、濕度、氣壓等方面的要求。電源防雷箱施工質(zhì)量控制流程見圖3。

圖3 電源防雷箱施工質(zhì)量控制流程

2.2.1 環(huán)境適應性

設備需要滿足在-10～40℃溫度范圍內(nèi)、106 kPa及以上氣壓環(huán)境下、323～437 V的交流電壓供給情況下正常運行；同時避免設備在25℃時90%相對濕度以下出現(xiàn)無法正常工作的情況；還需要避免導電性塵埃和具有腐蝕性、易燃性的氣體存在于設備周邊；結合科技運〔2008〕36號文［5］技術條件要求，做好振動測試工作，確保設備機械性能良好。

2.2.2 電氣性能

施工人員需要按表1數(shù)據(jù)做好防雷箱選型和電氣參數(shù)測試工作，確保其電氣性能符合鐵路四電防雷接地系統(tǒng)的運行需求。

表1 電源防雷箱電氣性能

2.2.3 功能要求

（1）異常報警功能。防雷箱應能夠針對模塊故障等異常情況發(fā)出遠程告警和現(xiàn)場報警信號，能夠有效預防雷電引發(fā)的過電流、過電壓等問題。

（2）供電監(jiān)控功能。應能夠有效監(jiān)測電源供電情況，在電源浪涌保護器的引接線上，應串聯(lián)斷路裝置，防止浪涌保護器故障時引起系統(tǒng)供電中斷。當斷路裝置動作或浪涌保護器故障時，應有聲光告警，便于工作人員能夠查看防雷箱設備電源是否正常供電、浪涌保護器有無異常情況、雷電泄流具體頻次等。

（3）外殼防護功能。設備外殼應按照GB/T 4208—2017［8］要求，基于IP20的防護等級做好相關防護措施，同時需要確保防雷部件在非放電情況下為斷路狀態(tài)，接地電阻測試結果應在1 000 MΩ以上，在放電情況下為短路接地狀態(tài)，實現(xiàn)對下級元器件的有效防護。

2.3 綜合防雷接地系統(tǒng)

2.3.1 屋面避雷網(wǎng)、避雷帶、引下線施工

（1）屋面避雷網(wǎng)敷設施工時，材料應選取合理、焊接間距要適宜、焊縫處應飽滿無缺陷。材料采用25 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼，鍍鋅厚度為20～60 μm，施工時按照3 m×3 m網(wǎng)格形狀構建避雷網(wǎng)（見圖4）；同時，避雷帶采用直徑不小于8 mm的熱鍍鋅圓鋼，高于屋面0.15 m，避雷帶與避雷網(wǎng)的連接采取間隔3 m焊接的方式，間隔合理，以熱鍍鋅圓鋼作為支撐柱確保避雷帶的穩(wěn)定。避雷網(wǎng)敷設過程中應提前將4～6根引下線布置于外墻周邊，便于后續(xù)引下線敷設施工。各焊接處焊縫應飽滿，不得有虛焊、夾渣、咬肉、氣孔等缺陷，用角磨機將每個焊點打磨平滑后，刷2遍銀粉漆做防銹處理。

（2）引下線施工時，材料應選取合理、焊接間距要適宜、焊縫處應飽滿無缺陷。選擇熱鍍鋅圓鋼，直徑不小于12 mm，必要時可用熱鍍鋅扁鋼作為替代，熱鍍鋅扁鋼截面積不應小于100 mm2，厚度不應小于4 mm。引下線作為連接接地線與避雷帶的重要線路，應與其他電氣線路保持1 m以上的安全間隔。同時，為防止出現(xiàn)引下線移出的情況，施工中應按照不大于2 m的間隔布置固定卡釘。焊接避雷帶與引下線的過程中，應保證其外觀平直，避免出現(xiàn)90°以上的彎折，從而影響焊接質(zhì)量。引下線下端采取相同方式焊接到接地網(wǎng)上［9］，各焊接處焊縫應飽滿，不得有虛焊、夾渣、咬肉、氣孔等缺陷，用角磨機將每個焊點打磨平滑后，做好防腐處理。

（3）基礎地網(wǎng)敷設施工時，設置合適的鋼筋基礎地網(wǎng)、布置符合要求的接地體、焊接做好防腐處理。施工人員需要合理應用建筑結構鋼筋，確?；A鋼筋網(wǎng)能夠組成3 m以內(nèi)網(wǎng)格密度的基礎地網(wǎng)。在四電房屋周邊，施工人員需要將40 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼以0.7 m以上的深度埋設于房屋周邊，將間隔外墻1 m以內(nèi)的區(qū)域作為水平接地體以滿足環(huán)形接地裝置的工作要求。在接地電阻或引下線無法滿足設計標準的情況下，則需要增設垂直接地體。此外，環(huán)形接地裝置需要通過焊接的方式與房屋周邊主筋連接，焊接間距應在5～10 m，各焊接部位應刷涂瀝青漆做好防腐處理。

2.3.2 室內(nèi)屏蔽網(wǎng)施工

（1）屏蔽籠構建。信號通信設備機房（信號機械室或信號樓）6面屏蔽網(wǎng)（墻、頂、地面）應閉合，構成法拉第屏蔽籠（包括窗、門），屏蔽籠可與墻內(nèi)主筋或水平接地體多處連接。施工中要合理應用結構鋼筋實現(xiàn)屏蔽網(wǎng)的構建，嚴格按要求做好接地樁與墻內(nèi)主筋的連接工作［10］。

（2）墻體主筋焊接施工及防銹處理。房屋結構為鋼筋混凝土框架時，在外墻混凝土內(nèi)使用直徑不小于12 mm的鋼筋焊接成不大于5 m×5 m的網(wǎng)格。圓鋼采用全縫焊接時，搭接長度應為其直徑的6倍（7.5 cm）；若采用單縫焊接時，搭接長度應延長至12 cm，焊好后敲掉焊渣，刷涂防銹漆。豎向主筋上部應與頂面鋼筋焊接、下部應與地面鋼筋全縫焊接，焊接部位應刷涂防銹漆做防銹處理。

（3）法拉第籠焊接施工及防腐處理。使用直徑不小于8 mm的熱鍍鋅圓鋼作為法拉第籠屏蔽網(wǎng)主筋，形成連續(xù)電氣通路。其余部位鋼筋焊成0.6 m×0.6 m的網(wǎng)格作為法拉第屏蔽籠。采用全縫焊接時，圓鋼接續(xù)（拐角）處的搭接長度不小于其直徑的6倍（5 cm）；若采用單縫焊接時，搭接長度應延長至8 cm。同時，0.6 m×0.6 m的鋼筋網(wǎng)格與5 m×5 m的鋼筋網(wǎng)格結合處應采用全縫焊接，所有焊接部位均應刷涂防銹漆做防銹處理。

（4）室內(nèi)門窗屏蔽網(wǎng)材質(zhì)和尺寸需符合要求。對于窗和玻璃隔斷的屏蔽，應采用截面積不小于9 mm2、網(wǎng)孔小于80 mm×80 mm的鋁合金網(wǎng)，并用不小于16 mm2的軟銅線與地網(wǎng)或屏蔽層可靠連接；對于門的屏蔽，采用金屬防火防盜門，并用不小于16 mm2的軟銅線（包熱縮帶）與地網(wǎng)或屏蔽層進行可靠連接。

（5）安裝防靜電地板，完成底部支架與室內(nèi)屏蔽網(wǎng)電氣連接。信號設備房地面宜鋪設防靜電地板，應根據(jù)房間形狀、室內(nèi)設備的布置、活動地板數(shù)量，設計鋪裝方案。防靜電地板的絕緣電阻不得小于105Ω，載重應符合設計圖紙要求。防靜電地板的各支架間應可靠連接，并與墻面屏蔽籠冷壓栓接或焊接，連接點間距不應大于5 m。栓接（焊接）采用40 mm×0.2 mm銅箔帶鋪設成與防靜電地板方格相同的網(wǎng)格，銅箔網(wǎng)格交叉點應施焊或與支座卡接，安裝示意見圖5。

圖5 靜電地板底端銅箔安裝示意圖

（6）室內(nèi)墻體接地板的引出。當信號設備房地面未鋪設0.6 m×0.6 m的鋼筋網(wǎng)格時，至少應在墻內(nèi)側(cè)每個墻角處從墻內(nèi)鋼筋引出接地板供防靜電地板連接使用，引出的接地板間距不大于5 m，接地板引出點距地面高度為0.1 m。

（7）不同樓層屏蔽網(wǎng)的連接。當信號通信設備設置于不同樓層時，各層屏蔽網(wǎng)用不小于50 mm2絕緣電線、電纜焊接，連接處不少于2處。

2.3.3 綜合防雷施工

在防雷接地系統(tǒng)放線過程中，施工人員需要確保電力線纜具有阻燃能力，結合現(xiàn)場情況做好走線規(guī)劃工作，避免走向變化較多或預留線纜較長等情況出現(xiàn)，同時需要對線纜彎曲半徑進行合理控制。各防雷接地裝置需要就近連接匯集接地線，連接線應采用截面積1.5 mm2以上的多股銅導線，表層塑料統(tǒng)籌為黃綠色［11］。防雷保護裝置需要采用截面積1.5 mm2以上的二次線與被保護設備連接，同時需要將連接線長度控制在0.5 m以內(nèi)，特殊情況下需要通過凱文接法等方式連接，避免接線出現(xiàn)1.5 m以上的情況。防雷保護裝置需要通過雙螺母栓接方式連接接地線，同時需要避免線纜長度超出1 m，在布線區(qū)域需要設置標明電纜走向的標識牌［12］。

在穿越孔洞走線的過程中，施工人員需要做好絕緣防護工作，避免出現(xiàn)匯集線、引接線等與墻體發(fā)生短接等情況，并采用屏蔽埋地的方式敷設出入建筑的信號線、通信線、電力線等線纜，同時采取兩端接地的方式提升屏蔽效果，并避免在室外對15 m以內(nèi)的屏蔽電纜接地［13］。對于無屏蔽效果的線路，施工人員則需要布設金屬套管。若信號線纜穿過區(qū)域存在屏蔽層，布線人員則需要采取1 m以上的敷設間距，并確保線纜之間的平行性，在無法按要求開展施工時，則可以合理應用金屬套管敷設非屏蔽電纜或直接敷設屏蔽電纜，并做好線纜或金屬套管的接地工作，必要時可以接入接地匯集線或走線架。在敷設期間，需要避免出現(xiàn)出入線、高低頻線、電源信號線相互靠近的情況，施工人員要按照一定間隔做好電力線與信號線之間的平行敷設工作，必要時需要選用屏蔽電纜并做好屏蔽層接地工作，布置間距相關要求見表2。

表2 通信信號電纜與電力電纜的間距

2.3.4 綜合防雷接地施工質(zhì)量管理要求

在四電防雷接地改造施工之前，各專業(yè)需要組織綜合接口核查工作，避免圖紙設計與現(xiàn)場施工條件不符，同時需要及時針對接口分歧問題做好現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作，確保防雷接地施工組織協(xié)調(diào)到位，分工合理有序，有效規(guī)避施工漏洞。監(jiān)理、工程技術人員需要加強質(zhì)量監(jiān)督管控力度，嚴格按設計、標準要求做好相關施工指導書的編制工作，確保施工人員經(jīng)過交底、培訓能夠嚴格按照方案、指導書要求完成各項工作。此外，為了避免因材料質(zhì)量缺陷影響綜合防雷接地施工質(zhì)量，監(jiān)理、施工、供貨商等需要聯(lián)合做好用料質(zhì)量核驗工作。

3 結束語

既有線通信、信號、電力、接觸網(wǎng)等各專業(yè)之間的防雷接地集合改造工作關系到鐵路關鍵設備的運行穩(wěn)定性，通過論述避雷網(wǎng)、避雷帶、引下線、地網(wǎng)施工、屏蔽網(wǎng)施工及綜合防雷施工過程的質(zhì)量控制要點，對防雷接地中的接地體安裝、接地干線安裝、避雷引下線敷設以及避雷網(wǎng)安裝等防雷接地施工重難點進行了介紹與分析。在改造施工過程中，施工人員需要嚴格按要求做好防雷接地裝置、線纜的選型工作，基于施工接口較多的問題做好圖紙核驗與施工組織工作，確保各項設計標準得到有效落實，推進防雷接地改造施工的高質(zhì)量開展。