贯通地线区段信号电缆单端接地改双端接地建议

肖培龙

(中铁电气化局集团有限公司，北京 100036)

为保障信号系统设备在电化区段及雷电区域能够正常安全可靠工作，接地系统及接地方式尤为重要。信号系统接地方式由早期的单设地线发展到今天的贯通地线，信号系统设备遭雷击伤害的故障明显减少，表明贯通地线的作用明显。采用贯通地线以后，信号电缆接地方式却一直沿用近期使用方式，即单端接地方式，是否有改进提高的余地，值得探讨。

1 早期信号系统设备接地方式

早期信号系统设备，为防止雷击及电气化电磁干扰，室外信号设备金属材料外壳均采用就地单打地线的接地方式，每端信号电缆头金属外皮也分别接地；室内信号设备接地线分为三类：防雷地线、防静电感应安全地线及电缆屏蔽专用地线，每类地线接地极需分别距离20 m 以上。接地极一般为钢管、角钢或石墨地线。

1985 版《铁路信号设计规范》（TBJ7-85）第13.2.4 条明确“当采用屏蔽电缆时，应设专用地线防护，并应进行屏蔽层连接”，1986 版《铁路信号施工规范》（TBJ206-86）第16.5.4 条规定“信号干线屏蔽电缆的始、终端应设专用地线”。

1999 版《铁路信号设计规范》及《铁路信号施工规范》仍沿用了1985 版信号屏蔽电缆接地方式，在1999 版《铁路信号设计规范》（TB10007-99）第13.2.3 条中说明“箱盒中经过多根电缆时，为消除感应电压的影响，应进行屏蔽联接，在区间两端及车站信号楼处接地，当区间电缆长时，在适当处所还应再接地。”，也即只要屏蔽电缆感应电动势大于60 V，即需多处接地。1999 版《铁路信号施工规范》第16.5.3 条中明确“信号干线电缆的始端和终端应设专用地线，是为了将信号电缆外皮的感应电压引入地中，保护电缆和人身安全”。

2003 版《铁路信号工程施工质量验收标准》（TB10419-2003/J289-2004） 第11.2.1 条“ 电 气化区段信号干线屏蔽电缆的始、终端应设屏蔽地线，电缆中间接续应进行屏蔽连接”。

2006 版《铁路信号设计规范》（TB10007-2006/J529-2006）仍沿用了1999 版信号屏蔽电缆接地方式，在第14.1.8 条规定“进出信号机房的电力线路和信号传输电缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层至少两端接地，并与建筑物界面做等电位连接。”

2 近十年信号系统设备接地方式

在武衡线发生雷击引起室内信号设备燃烧事故后，原铁道部建设司于2007 年又发文对2006 版《铁路信号设计规范》（TB10007-2006/J529-2006）的部分条文进行了修订，主要一条是对屏蔽电缆的接地方式进行修订，第14.1.8 条修改为“交流电力牵引区段，室外电缆钢带（铝护套）应采取分段单端接地方式，每段电缆长度不宜超1 000 m。”至此，信号干线屏蔽电缆接地方式由双端接地改为单端接地，并一直延续使用至今。

2008 版《客运专线铁路信号工程施工技术指南》（TZ226-2008）第10.4.5 条已对电缆接地方式进行修订，改为“进出信号机房的信号电缆应进行屏蔽连接，屏蔽层应只在机房界面一端接地，并在引入处设金属护套绝缘”。

2017 版《铁路信号设计规范》（TB10007-2017）第18.3.12 条：“电力牵引区段，室外信号电缆的接地及屏蔽连接应符合下列规定： 1 金属护套应接地； 2 同沟或同槽敷设的多根电缆的护套之间应进行屏蔽连接； 3 铝护套、钢带以及内屏蔽护套应分段单端接地。”新版信号设计规范已明确信号屏蔽电缆应分段单端接地。

3 当时更改信号电缆接地方式的原因

信号干线电缆外护套一般均采用钢带铠装保护层，防止施工磕碰及挤压损伤电缆芯线。在电气化铁路区段，因牵引电流迷流干扰，会在电缆外皮层产生感应电动势，影响系统设备正常工作及维护人员人身安全。早期设计时，电化区段电缆选型要求设计者根据当地地阻值，经计算确定每根电缆外皮感应电动势是否大于60 V，超出时需选用铝护套信号电缆，并采取电缆两端均接地方式，用以有效降低电缆外皮的感应电动势。后期设计时，为方便备料，并有效保护信号系统设备，只要是电化区段，统一采用铝护套信号电缆。

由于当时对雷害认知不足，电化区段信号干线电缆要求两端均接地，避免长大电缆外皮累积感应电动势，伤及维修工作人员。电缆外皮屏蔽地线双端接地，可以明显降低电缆外皮的感应电动势，确保信号维护人员的人身安全。

自武衡线第一次试用计算机联锁设备后，经雷雨季时发生多起因雷击引起室内设备起火事故，经铁科院防雷研究所调研查找，发现主要原因是电缆屏蔽接地极问题，在屏蔽电缆两端均接地的情况下，因当时尚无贯通地线，电缆两端接地极电阻值不可能做到等阻值，在遇雷击的强大电流冲击下，会在电缆两端接地极间瞬间产生不平衡电位差，反窜至室内，击穿浪涌抑制器，进而烧损室内电子元器件。若改用电缆外皮屏蔽层单端接地，遇雷击时在电缆上的感应电流只能由该单端设置的地线向大地放电，不会反窜至室内，进而将雷击灾害防护至室外，达到保护室内设备的目的。经原铁道部组织召开全路防雷专题会议，研究确定修改2006 版《铁路信号设计规范》中电缆屏蔽双端接地及相关施工规则，由原铁道部建设司发文修订。

4 贯通地线区段信号电缆接地条件明显改善

早期信号系统设备，需接地时均采用单打地线方式。在郑武线引进法国UM71 四显示自动闭塞制式时，按国外技术条件要求，区间需单独敷设一根贯通铜地线，专用于信号系统设备接地。由于采用等阻贯通地线，遇雷击时也就不存在电缆外皮两端接地极间存在压降差，故信号系统设备的抗干扰能力及抗雷击能力明显提升。2006 版《铁路信号设计规 范》（TB10007-2006/J529-2006） 第14.2.1 条开始要求“交流电力牵引区段、繁忙干线、铁路枢纽、编组站、强雷区和埋设地线困难地区，以及微电子设备集中的区段，应设置贯通地线，贯通地线任一点的接地电阻值不得大于1 Ω。设置贯通地线的地区，铁路沿线及站内信号设备的各种地线均应就近与贯通地线直接连接。”，此条规定，已明确要求在有贯通地线区段，所有信号系统设备的地线均应就近与贯通地线相连。但在原铁道部建设司发文修改本设计规范第14.1.8 条时，忽略了在有贯通地线情况下此条的规定，即信号电缆屏蔽地线应单端接地，并在后续规范中一直延续使用至今。

5 修改建议

现信号系统均采用计算机联锁设备及微电子设备，在新线建设及改扩建工程中，电气化区段信号电缆均采用铝护套屏蔽电缆，一般均设置贯通地线。

在设置有贯通地线区段，笔者建议：信号屏蔽联接地线应由单端接地改为双端接地。因贯通地线采用的是裸铜缆，各点接地电阻值均不会大于1 Ω且是等阻线，遇雷击时很难产生接地极间压降差，不会因雷击再反窜至室内烧损信号系统设备。电化区段感应电动势，随着电缆长度的增加而累积，采用单端接地方法，不能有效去除电缆外皮上的感应电动势，遇阴雨潮湿天气，电缆外皮会有100 V 左右感应电动势，故采用电缆外皮屏蔽层双端接地可以有效去除电缆上的感应电动势，既有效保护维修人员的人身安全，又不会产生雷击次生灾害。