淺談電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)

迮繼亮 曹 兵 邢西沙 高 健

（濟(jì)南鐵路局調(diào)度所，山東 濟(jì)南 250001）

1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)遭受雷擊的現(xiàn)狀

我國(guó)地理面積廣闊，不同地區(qū)氣象條件差異很大，依據(jù)雷電日的不同，分為少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)和超強(qiáng)雷區(qū)。

從目前開(kāi)通的電氣化鐵路運(yùn)行情況看，對(duì)于雷擊接觸網(wǎng)線路，概括起來(lái)可以劃分為三種情況：

（1）雷擊接觸網(wǎng)附近的地面，在接觸網(wǎng)上引起感應(yīng)過(guò)電壓。

（2）雷擊支柱，在支柱上產(chǎn)生沖擊電壓，同時(shí)在接觸網(wǎng)上引起感應(yīng)過(guò)電壓。

（3）雷直擊于接觸網(wǎng)，在接觸網(wǎng)上產(chǎn)生行波過(guò)電壓。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，部分線路雷擊事故比較頻繁。具體危害表現(xiàn)為：雷電造成接觸網(wǎng)絕緣子閃絡(luò)，引起牽引變電所跳閘；鐵路隧道中，常出現(xiàn)雷電擊穿水泥壁；接觸網(wǎng)支柱被雷擊損壞等。

2 接觸網(wǎng)遭受雷擊危害造成的影響

雷擊發(fā)生時(shí)，會(huì)在接觸網(wǎng)線索上產(chǎn)生過(guò)電壓，當(dāng)超過(guò)線路絕緣水平時(shí)，接觸網(wǎng)線路發(fā)生絕緣閃絡(luò)，造成接觸網(wǎng)跳閘，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生斷線事故，根據(jù)鐵路相關(guān)規(guī)定，客運(yùn)專(zhuān)線接觸網(wǎng)跳閘后，不論跳閘自動(dòng)重合成功或重合失敗強(qiáng)送電成功，原因不明時(shí)，本線及鄰線都要限速運(yùn)行，必將會(huì)對(duì)列車(chē)運(yùn)行秩序造成影響，當(dāng)跳閘重合失敗，試送失敗，造成中斷供電，將對(duì)運(yùn)行秩序造成更大的影響。

3 接觸網(wǎng)防雷措施的特點(diǎn)

接觸網(wǎng)防雷性能的優(yōu)劣主要由耐雷水平及雷擊跳閘率來(lái)衡量。雷擊線路時(shí)線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值稱(chēng)之為耐雷水平；每百公里每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)稱(chēng)之為雷擊跳閘率。線路的耐雷水平越高，線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)的機(jī)會(huì)就越小。電氣化鐵路牽引系統(tǒng)的絕緣、過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合直接關(guān)系到接觸網(wǎng)的防雷性能。

接觸網(wǎng)是一種特殊形式的輸電線路，其防雷有它的特殊性：

（1）接觸網(wǎng)無(wú)避雷線，不能有效防止直擊雷。接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的架空地線和架空回流線雖然有一定的防雷作用，但因其架設(shè)高度沒(méi)有達(dá)到有效防止直擊雷的高度，僅能起到部分防雷作用。

（2）電氣化鐵道中成排的接觸網(wǎng)支柱是利用回流線作閃絡(luò)保護(hù)地線的集中接地，支柱基礎(chǔ)上的螺栓可起到一定的接地作用，但普遍接地電阻較大。

4 常用防雷措施在接觸網(wǎng)中的應(yīng)用

將輸電線路中常用的防雷措施，應(yīng)用到接觸網(wǎng)上，能夠提高接觸網(wǎng)的防雷能力，增強(qiáng)接觸網(wǎng)供電的可靠性，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珪惩ā?接觸網(wǎng)的防雷措施主要是安裝避雷器和架設(shè)避雷線，同時(shí)做好必要的接地。

4.1 架設(shè)避雷線

架設(shè)避雷線是輸電線路防雷保護(hù)的最基本和最有效的措施，避雷線的主要作用時(shí)防止雷直擊導(dǎo)線，同時(shí)還具有降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓以及減少線路絕緣子的電壓等。

4.2 降低接地電阻

鐵路沿線的土壤電阻率普遍較高，制作低電阻地網(wǎng)十分困難，且投入很大。接觸網(wǎng)支柱在使用常規(guī)方法作成地網(wǎng)后，其接地電阻大都隨著時(shí)間的推移而不斷增高，而且隨著氣候的變化而不斷變化。針對(duì)降低接地電阻的問(wèn)題，采用的方法有：增大地網(wǎng)面積，增設(shè)垂直接地體，深埋接地網(wǎng)，使用降阻劑，零散的接觸網(wǎng)支柱設(shè)置獨(dú)立接地極等?？筛鶕?jù)實(shí)際情況對(duì)支柱接地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使接觸網(wǎng)支柱的接地電阻始終在規(guī)范規(guī)定值之內(nèi)。

4.3 安裝避雷器

在牽引供電系統(tǒng)中，很多采用的供電方式是帶回流線的直接供電方式。實(shí)際運(yùn)行中，防雷應(yīng)用安裝比較多的為避雷器。接觸網(wǎng)采用的避雷器應(yīng)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，其保護(hù)水平應(yīng)與接觸網(wǎng)的絕緣水平配合良好，其保護(hù)距離應(yīng)盡可能大，其密封性、防爆性、耐污性、可靠性等要求比較高，目前接觸網(wǎng)常用的避雷器為帶脫離器的氧化鋅避雷器。對(duì)于一般高雷區(qū)通常采用局部關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置避雷裝置進(jìn)行接觸網(wǎng)防雷。在有雷擊發(fā)生時(shí)，只要避雷器的沖擊放電電壓小于接觸網(wǎng)絕緣子的沖擊放電電壓就會(huì)動(dòng)作以避免變電所饋線斷路器跳閘。同時(shí)，由于避雷器動(dòng)作后吸收了雷電能量，絕緣子、支柱的等值阻抗上受到的沖擊電壓僅為避雷器的殘壓，提高了接觸網(wǎng)的耐雷電沖擊水平。

4.4 自動(dòng)重合閘裝置的采用

牽引變電所饋線側(cè)設(shè)有自動(dòng)重合閘裝置，由于大多數(shù)雷擊造成的閃絡(luò)事故在線路跳閘后能夠自行消除，在饋線斷路器跳閘后，自動(dòng)重合閘也可恢復(fù)供電。在線路正常運(yùn)行和保護(hù)供電可靠性上都發(fā)揮了積極的作用。

4.5 加強(qiáng)絕緣子的清掃

我國(guó)鐵路運(yùn)輸主要特點(diǎn)是客貨混運(yùn)，以貨為主，加上鐵路線上各類(lèi)型機(jī)車(chē)混合牽引，機(jī)車(chē)內(nèi)部排出的廢氣，列車(chē)運(yùn)行時(shí)形成的氣流將散裝貨物和各種飄落在道床上的塵埃揚(yáng)起，鐵路線路使接觸網(wǎng)絕緣子大量被污染。根據(jù)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鐵路運(yùn)輸組織，當(dāng)絕緣子發(fā)生污染后，往往不能及時(shí)清洗，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的污染，尤其是鐵路隧道中的絕緣子。因此要加強(qiáng)清掃絕緣子尤其是重污染區(qū)的絕緣子，以減少閃絡(luò)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)里程的不斷增加，高速客運(yùn)專(zhuān)線的逐步投入運(yùn)行，對(duì)牽引供電系統(tǒng)的可靠性、安全性提出了更高要求。由于雷電發(fā)生的機(jī)理十分復(fù)雜，我們還不能完全控制雷害的發(fā)生，但通過(guò)必要的防雷措施，可以減少雷害的發(fā)生，為確保牽引供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，我們要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，加強(qiáng)運(yùn)行、檢修、維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)的工作，重視防雷的措施和技術(shù)改進(jìn)工作，采取有針對(duì)性的防范措施。

［1］薛艷紅,劉方中.接觸網(wǎng)運(yùn)行與檢修[M].中國(guó)鐵道出版社,2011.

［2］于增.接觸網(wǎng)防雷技術(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2002.

［3］劉明光.接觸網(wǎng)的防雷簡(jiǎn)化分析[J].鐵道學(xué)報(bào),1996.

［4］吉鵬霄.接觸網(wǎng)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2006.