戈壁环境中铁路信号设备降低接地电阻的探索

戈壁环境中铁路信号设备降低接地电阻的探索

雷强强

中铁电气化铁路运营管理有限公司内蒙古阿拉善盟735400

摘要：接地是确保铁路设备稳定运行和工作人员安全的重要关键，尤其是铁路中有行车相关的信号通信的设备对接地要求更高。从戈壁环境中铁路建设发展实际情况来看，接地电阻数值较高是当前铁路信号设备应用急需解决的一个问题。为此，文章结合额哈铁路发展实际情况，就戈壁环境中铁路信号设备降低接地电阻的方法进行综合探究思考。

关键词：戈壁环境；铁路信号设备；接地电阻

1引言

随着现代化的进展，铁路站内设备越来越先进，设备的先进一方面提升了铁路行业工作效率，另外一个方面也为雷电发生破坏铁路减少提供了支持，由此加大了铁路行业的发展损失。为了提高铁路站场建筑物安全及机房设备及计算机的运行可靠度，在雷电发生时候铁路站需要采取完善的直击雷防护措施。接地电阻最小，雷电对地散流就越快，被雷击物高电位保持时间就越短，防雷装置上出现的雷电高电位就会越低，由此引发的高电压反击、跨步电压、接触电压会减少。由此可见，接地电阻大小是衡量接地装置优劣的重要指标。结合《铁路信号维护规则技术标准》要求，对接地装置接地电阻做出了明确的规定，即信号设备综合接地装置的接地电阻数值要在1欧以内。但是额哈铁路信号设备管内因干旱少雨，土质均是沙硕组成，土壤电阻率高达1000-2500Ω·m，使得设备接地阻值达不到标准要求。为此，文章结合实际就戈壁环境中铁路信号设备降低接地电阻的方法问题进行探究。

2接地概述

在铁路企业信号专业中接地的主要目的是是防雷、防静电、防电磁脉冲干扰，信号设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线，通过可靠接地确保铁路信号设备运行安全和工作人员的安全。依据2017年颁布的《铁路信号设计规范》和2015年颁布的《普速铁路信号维护规则》中对信号设备接地电阻的明确规定，现场通过使用接地电阻在线测试仪能够准确测量出接地电阻。

3工程概述

额哈铁路位于内蒙古自治区西部、甘肃省西北部，沿线95%是荒漠戈壁，降雨稀少（年降雨量33mm，蒸发量3000mm），在2016年开通初期，经过测试发现，这里的铁路信号设备地线多数不达标（有385处实测大于1Ω，不合格地线占总数的57%），设备如受到雷电侵害时会发生严重的损坏，影响设备安全运行。

4铁路信号设备雷电防护的特点

第一，铁路站场占地面积较大，铁路站场在施工过程中涉及到的设备包含数字微波通信、车站数字通信分系统、站场广播机、无线列调通信、平面调车通信、信号微机联锁等设备。这些设备被安排在各个通信楼、信号楼上。避雷针被安排在各个信号楼上，由此在一定程度上减少了雷电对信号楼的袭击。第二，铁路轨道在应用的过程中直接受到雷电的击打，在使用的过程中和铁路轨道相连接。第三，信号楼微机联锁及通信机房、通讯楼通讯机房等重要区域的户外线路可能遭受到直击雷后，线路中的大电流串入各机房内部，从而引起对内部设备的损坏。当雷雨云之间、雷雨云对大地之间放电时，雷闪电流的高频电磁场对暴露在空间或室内的电源线、信号线、数据线上产生远远超过设备抗电强度的感应雷击过电压，使设备损坏。第四，雷电防护的工作原则是等电位，但是从使用实际情况来看，机房存在较多的接地系统，由此使得地电位反击现象凸显出来，严重危害了人员和用电设备的安全。第五，操作过电压引起的危害，如储藏设备的开关、输电线路的短路、周围大容量设备运行时产生的工业干扰或操作过电压在电源线上会产生5000~6000V、3KA的浪涌过电压及浪涌电流，它们的窜入也会将信号楼、通信楼内的设备产生很大的破坏后果。

5戈壁环境中铁路信号设备降低接地电阻的方式

5.1引外接地

在戈壁高土壤电阻率区域，在主要信号楼接地电阻的接地网络无法达到理想状态的时候，相关人员可以通过在戈壁周围土壤电阻率较低区域内设置人工接地装置，从而达到降低接地电阻的发展目的。

5.2深井接地

和其他降低阻值相比，深井接地方式拥有较多的应用优势，能够在最大限度行降低接地电阻数值，减少变电站区域所占的位置。深层土壤电阻率和天气、季节变化存在密切的关联，因此，在进行深井接地操作的时候需要施工人员加强对周围天气变化和季节变化的考虑。

5.3地方电解地极电解接地

在高土壤的戈壁地区想要减少地面信号楼接地电阻网络是比较困难的，在具体操作过程中，网络的设计和修改是降低接地电阻时常会遇到的问题，同样，在铁路信号楼地面网络设计的过程中也会面临这类问题。为此，在铁路信号楼土壤电阻率比较高的情况下，施工人员用于地面网的面积不能低于接地电阻的整体设计要求。

5.4增加降阻材料

在碳棒回填时分层操作，使用非电解质的碳素粉末作降阻材料，在导电性良好的情况下，不受酸、碱、盐、高低温及干湿度所限，填30公分料后，夯实再进行填料，直至与地表齐平后浇水，保证与接地体、降阻剂和大地的充分接触。

5.5消除迂回通道，增大关键连接点导线的横截面积（增设连接线）

将室外两端贯通地线从最初连接的等电位体直接连接到信号楼环形地线上，减少了迂回，在贯通地线和环形地线相连接的地方增加一根50?mm2的裸铜线进行焊接，增加连接线的横截面积，焊接长度不小于100mm，并套150mm长热熔热缩带防护有限降低接地电阻。

5.6加强对减阻剂的科学使用

在戈壁环境中铁路信号设备降低接地电阻操作中常用的减阻剂包含化学减阻剂和物理减阻剂。其中，化学减阻剂由高分子材料、电解质和水共同组成，在使用的过程中能够较快的进入到土壤中，形成一种连续的胶体，从而有效增强接地体的面积，提升接地体的扩散效果。但是从实际使用情况来看，化学减阻剂的使用对周围环境会带来破坏。结合化学减阻剂的应用局限人们研究出物理减阻剂，物理减阻剂是在导电电解质的作用下和固化粉末结合在一起，从而有效降低电阻的数值。

5.7消除设备零散接地。

信号设备主要设置在铁路沿线，设备分散，对于在施工过程中未连接到贯通地线的综合接地系统中时，要将零散单独接地的设备充分可靠的连接到以铁路沿线敷设的贯通地线主干中，可有效降低设备接地阻值。

6结束语

综上所述，铁路信号设备是铁路稳定建设的重要关键，也是影响铁路信号设备安全运行的重要基础。在铁路事业的快速发展下，人们对接地电阻数值的要求不断提升，加上自然雷电对戈壁环境中铁路信号设备侵袭，为了能够提升铁路信号设备的防雷电能力，需要相关加强对降低接地电阻问题的关注和思考，确保防雷装置的接地电阻符合《建筑物防雷接地规范》与铁路信号行业防雷接地标准要求，并根据各车站所处的环境，有限从电缆引入开始安装多级保护器。文章为保证地线阻值降到允许范围内（小于1Ω），从引外接地、深井接地、地方电解地极电解接地、增加降阻材料、消除迂回通道，增大关键连接点导线的横截面积、加强对减阻剂的科学使用、消除设备零散接地等方面分析了戈壁环境中铁路信号设备降低接地电阻的方法，通过以上方法的配合使用有效解决了385处信号设备地线不达标的问题，经过现场实测所有设备地线电阻降低至1Ω以下，满足技术要求，使信号设备不受雷电侵害。

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