朔黄线特大桥信号电缆雷电及牵引电流的综合防护

樊国智

樊国智:朔黄铁路发展有限公司 工程师 062350 河北肃宁

朔黄线肃宁分公司管内超过1 km的特大桥梁有10座，均为钢混结构旱桥。特大桥信号电缆用于区间UM71自动闭塞信息传递和站间方向电路。信号电缆多数采用钢槽架空敷设，钢槽在大桥护栏外侧，钢槽内有信号电缆、铅包铜贯通地线以及通信光、电缆等。

1 信号电缆烧伤原因分析

大桥上方的接触网虽然设有架空地线，大桥的护栏也通过桥墩接地，但信号电缆仍有可能受到感应雷的侵袭。感应雷放电时，通过电磁感应，钢槽内的电缆有可能发生感应过电压，这种过电压对于信号电缆是危险的，很容易击伤电缆外皮。又因为大桥电缆在施工过程中，电缆外皮很可能被划破，或者电缆通过桥上电缆槽拐角处绷得过紧，天长日久容易磨破电缆外皮，一旦感应过电压接触到电缆钢槽及外露的电缆屏蔽层时，就会产生火花，严重时就会将电缆外皮烧焦，埋下了事故隐患。

特大桥钢槽内信号电缆的干扰，主要来自2条钢轨不平衡的牵引电流和不稳定的冲击电流。朔黄线重载列车开行后，强电动势感应增大，一般大于500 V，此时电缆钢槽感应的电动势与因雷电击伤或施工造成破皮的屏蔽层接触，容易放电打火花，引起电缆护套升温并燃烧。2009年5月5日朔黄线子牙新河特大桥曾因上述原因发生信号电缆烧损事故，致使行别营站至黎民居站自动闭塞设备无法运行。

2 综合防护的主要做法

朔黄线一期开通时，只有神肃段为双线电气化线路，肃黄段为单线非电气化线路，后续相继进行了肃黄复线建设、电气化改造、全线自闭改造等工程。在UM71自动闭塞设计施工时，并未按照综合接地系统进行考虑，造成了特大桥电缆在雷电及牵引电流防护、信号电缆屏蔽层接地以及电缆槽材料选型等方面存在不足。

朔黄线特大桥信号电缆雷电及牵引电流综合防护示意图如图1所示。为吸取教训，对特大桥信号电缆雷电及抗干扰综合防护进行了研究和探讨，主要采取了以下措施。

1．大桥两端构筑专用地网。采用40 mm×4 mm热镀锌扁钢焊接，根据桥梁的长度差异，选用大小不同规格的地网，并采用接地铜缆与地网连接。考虑到贯通地缆引出端应与接触网杆塔保持一定距离(不小于15 m)等原因，地网设置的始、终端确定在距桥头50 m左右的适当位置。

图1 朔黄线特大桥信号电缆雷电及牵引电流综合防护示意图

2．增设高绝缘阻燃高分子护套综合贯通地缆ZR-CTEC·HTYY型。贯通地缆与大桥两端地网连接。该贯通地缆主要适用于桥梁地段，是在阻燃高分子护套环保型综合贯通地线基础上改进的产品，其外护套不具有导电性，可在保持原电缆具有阻燃特性的同时，有效提升电缆的绝缘性能，从而进一步改善综合贯通地缆与电缆同沟敷设而带来的电缆间相互干扰问题，竣工后贯通地缆任一点的接地电阻阻值均小于1 Ω。

3．埋设辅助石墨地线。采用70 mm2线缆与辅助石墨地线连接后，经桥墩(穿钢管固定、防护)接入贯通地缆，辅助石墨地线接地端电阻按小于4 Ω施工，其设置原则为间距(含至地网)500 m，如1 km左右的桥梁，在桥下500 m处增设1处辅助石墨地线。新增辅助石墨地线接地点与牵引供电专业强电接地点的距离大于50 m。

图2 朔黄线特大桥信号电缆“分段单端接地”示意图

4．特大桥信号电缆屏蔽层实施分段单端接地方式与贯通地缆连接。考虑到综合防护工作是在繁忙的朔黄线实施，为尽量减少行车干扰，采用接续盒方式，在不切割既有电缆芯线的条件下，大桥两端采用单端接地专用接续盒，按照图2所示进行施工。大桥远方电缆屏蔽层不再接地，过桥电缆屏蔽层接入单端接地专用接续盒，并将地线端子引线至监测用HZ-24电缆盒，对大桥“隐蔽性单端接地”实行透明化监测。肃宁分公司管内10座特大桥中1.232～2.468 km的特大桥7座，钢槽中部适当位置设普通接续盒，只断开屏蔽层，两端屏蔽层不再接地，大桥电缆均分2段实行单端接地，短段为0.616 km，长段为 1.234 km;3座 2.835～4.163 km的特大桥，考虑其电缆长度，在桥上钢槽内再增设1个单端接地专用接续盒，均分3段实行单端接地，最短的长度为0.945 km，最长的1.388 km。

5．为了避免桥上电缆槽与电缆间的直接接触，对桥上电缆槽内信号(通信)电缆用3 mm厚的绝缘胶皮进行包裹。同时，为保证同槽敷设的信号(通信)电缆与新设贯通地缆实现绝缘隔离，在电缆槽内用PVC管将新设贯通地线进行防护，把桥上电缆槽、信号(通信)电缆、新设贯通地缆三者之间做到了互相绝缘隔离。

6．考虑到既有铅包铜局部地线悬浮敷设在电缆钢槽内，两者间的接触不良有可能造成感应电动势引起的“打火”现象，将钢槽与既有铅包铜局部地线按间距25 m进行栓接，尽可能地将感应雷在钢槽产生的过电压、过电流通过既有铅包铜局部地线入地。

7．将特大桥分割点或信号点的空心线圈中心点接地，采取逐点单设地线的方法，不与空心线圈中心点连接，使强电、弱电地线分开。

3 综合防护测试评估

朔黄线特大桥信号电缆雷电及牵引电流综合防护方案实施后，特请北京交通大学抗干扰测试中心对防护方案进行系统性地测试评估。

根据现场测试数据及对比、理论分析、仿真等，认定特大桥信号电缆雷电及抗干扰综合防护具有实效性，大桥电缆“分段单端接地”后，信号电缆屏蔽层接地电流平均减少41%，大桥“隐蔽性单端接地”透明化监测系统具有国内先进水平。

［1］吴运熙．铁道信号抗电力牵引电路的干扰［M］.北京:中国铁道出版社，1992.

［2］中华人民共和国铁道部．现代铁路信号技术［M］.成都:西南交大出版社2011.

［3］中华人民共和国铁道部．铁运【2006】26号.关于印发铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见的通知，2006.

［4］中华人民共和国铁道部．运基信号【2007】535号.关于印发铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护举例设计的通知，2007.