電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷研究與改造研究

王應(yīng)永(成都鐵路局重慶供電段，400053)

電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷研究與改造研究

王應(yīng)永
(成都鐵路局重慶供電段，400053)

電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷作為鐵路正常安全運(yùn)行不可或缺的重要保障手段之一，對(duì)維持鐵道長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有重要的意義。為進(jìn)一步提高電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷技術(shù)水平，強(qiáng)化接觸網(wǎng)防雷效果，本文對(duì)我國的電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀進(jìn)行了一定分析，并提出了幾點(diǎn)電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造措施，最后結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)一步說明了鐵道接觸網(wǎng)防雷改造的具體方向。

接觸網(wǎng)；電氣化鐵道；防雷；改造

前言：在電氣化鐵道建設(shè)中，接觸網(wǎng)是鐵道沿線上為機(jī)車提供運(yùn)行所需電能的特殊輸電線路，主要用于完成變電所降壓電流的牽引。由于接觸網(wǎng)大面積暴露在外，易受雷擊襲擊，引發(fā)絕緣閃絡(luò)或線路跳閘等事故，且隨著鐵道接觸網(wǎng)防雷需求的不斷轉(zhuǎn)變與防雷技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷也需要進(jìn)行不斷的改造，因而改造電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷，減少接觸網(wǎng)雷擊現(xiàn)象發(fā)生十分重要。

1.電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀研究

伴隨交通設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，現(xiàn)階段我國電氣化鐵道線路已有幾十萬千米長(zhǎng)，接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊概率大，由此所造成的經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷越來越受到國家與社會(huì)各界的重視，越來越多的防雷裝置、防雷措施被應(yīng)用到鐵道接觸網(wǎng)防雷當(dāng)中，且接觸網(wǎng)防雷改造步伐逐漸加快。當(dāng)前，我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷所用避雷裝置主要有管型避雷器、氧化鋅避雷器、角隙避雷器等。雖然這些避雷器都能在一定程度上起到防雷作用，但同時(shí)也都存在著一定的缺陷和局限，隨著接觸網(wǎng)防雷要求的逐漸提高，已難以滿足這種需求[1]。如角隙避雷器，雖調(diào)整靈活便捷，但必須要保證角隙上不能有任何異物，否則就會(huì)引發(fā)放電現(xiàn)象，燒毀避雷器。氧化鋅避雷器雖然應(yīng)用很廣，但壽命短、易損耗。整體來看，我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷在技術(shù)上和避雷裝置上都存在較多的缺陷。

2.電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造措施

2.1 引進(jìn)先進(jìn)避雷裝置與避雷檢測(cè)技術(shù)

按照國家有關(guān)暫行規(guī)定辦法，根據(jù)電氣化鐵道所在地區(qū)雷電日數(shù)量級(jí)，對(duì)電氣化鐵道接觸網(wǎng)現(xiàn)有避雷檢測(cè)技術(shù)和避雷裝置進(jìn)行革新，對(duì)那些相對(duì)滯后的、難以滿足現(xiàn)代鐵道接觸網(wǎng)防雷需求的裝置與技術(shù)進(jìn)行革除，加大資金投入，引進(jìn)先進(jìn)避雷裝置和避雷檢測(cè)技術(shù)。若電氣化鐵道位于強(qiáng)雷區(qū)，則需要對(duì)避雷線進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，且避雷線保護(hù)角應(yīng)嚴(yán)格控制在45°以內(nèi)。在變壓器邊緣區(qū)域安裝避雷裝置，避免線路遭受雷擊直接襲擊，在鐵道隧道部分兩端、接觸網(wǎng)與AF線連接處、分相部位及其他關(guān)鍵部位安裝避雷裝置，如避雷針等[2]。安裝好先進(jìn)避雷裝置之后，還需要對(duì)各種避雷裝置進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)與檢測(cè)，監(jiān)控各避雷裝置運(yùn)行狀態(tài)，以便發(fā)生故障時(shí)可以得到及時(shí)有效的處理，確保避雷裝置可以正常發(fā)揮防雷作用。例如，引進(jìn)避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、避雷器在線檢測(cè)器等。利用這些先進(jìn)有效的檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)設(shè)備對(duì)電氣化鐵道接觸網(wǎng)各種防雷裝置進(jìn)行全面細(xì)致的檢測(cè)，記錄好避雷器放電次數(shù)等參數(shù)，掌握避雷器運(yùn)行情況，保障避雷器正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 合理鋪設(shè)架空接地線等保護(hù)線

對(duì)于電氣化鐵道接觸網(wǎng)的防雷改造，架設(shè)保護(hù)線是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)榘惭b避雷器并不能保證整個(gè)接觸網(wǎng)都處于保護(hù)范圍之內(nèi)，還需要架設(shè)接地線等保護(hù)線路，合理設(shè)置架空地線接地點(diǎn)，使整個(gè)接觸網(wǎng)全線防雷得到進(jìn)一步優(yōu)化。按照國家出臺(tái)的《鐵路電力牽引電設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)容要求，架空地線接地點(diǎn)與保護(hù)線應(yīng)設(shè)置在鐵路沿線地帶，但由于地理位置、地理環(huán)境的不同，具體的設(shè)置位置還需要依據(jù)接地間距、接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)通過精確的計(jì)算來確定[3]。只有確保保護(hù)線與架空地線接地點(diǎn)位置設(shè)置合理，才能在接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊或出現(xiàn)電流短路故障時(shí)，通過保護(hù)線和架空地線接地點(diǎn)順利及時(shí)穿過短路電流，從而保障接觸網(wǎng)正常工作時(shí)的電流順利輸送到目標(biāo)位置。這種設(shè)置保護(hù)線的防雷改造措施，不僅操作方便，成本低廉，而且起到的防雷效果顯著，可以在電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造工程中大范圍推廣應(yīng)用開來。

2.3 安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)

在電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷裝置長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些避雷裝置防雷失效情況，若避雷裝置防雷失效得到不到及時(shí)的恢復(fù)，無疑會(huì)給接觸網(wǎng)遭受雷擊埋下安全隱患。因而在電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造工程中，安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)是必須采取的一項(xiàng)重要措施[4]。針對(duì)鐵道線路長(zhǎng)、避雷裝置數(shù)量多且整體較為分散的特點(diǎn)，若單純依靠人工搶修方式對(duì)鐵道接觸網(wǎng)雷擊事故進(jìn)行維修，不僅效率低而且危險(xiǎn)系數(shù)高，而安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)則可以有效彌補(bǔ)人工搶修方式帶來的不足。在避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行下，失效的避雷裝置可以及時(shí)被隔離起來，從而很好的保護(hù)其他避雷裝置免受故障影響，進(jìn)而保障接觸網(wǎng)輸電線路正常持續(xù)運(yùn)行。

3.電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造案例

我國首次建成的客貨混運(yùn)膠新鐵路全線長(zhǎng)300多米左右，時(shí)速約100公里，屬于一級(jí)半自動(dòng)封閉鐵路，位于山東省和江蘇省境內(nèi)。2007年，山東電網(wǎng)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建成，為膠新鐵路接觸網(wǎng)防雷改造項(xiàng)目的實(shí)施積累了大量數(shù)據(jù)。近幾年，山東省境內(nèi)膠新鐵路橫跨的多個(gè)城市均發(fā)生過較多雷擊事故，其中青島、威海、濟(jì)寧、濰坊等城市是雷擊高發(fā)區(qū)。為滿足鐵路運(yùn)輸要求，該鐵路接觸網(wǎng)絕緣水平有了逐漸提高，防污棒式絕緣子雷電沖擊耐壓等級(jí)也達(dá)到了300kv，但牽引變電所是防雷中的薄弱環(huán)節(jié)，需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。由此，膠新鐵路開始實(shí)施接觸網(wǎng)防雷改造項(xiàng)目。

綜合山東省東南部各城市雷擊發(fā)生情況，雷電流值、電流波形、地形地貌等各種因素分析，膠新鐵路接觸網(wǎng)防雷改造具體可以從幾個(gè)方面來進(jìn)行，即降低接地電阻、安裝雷電定位系統(tǒng)，適當(dāng)增加避雷器數(shù)量和架設(shè)架空地線等[5]。位于山東東南部的膠新鐵路接觸網(wǎng)防雷可以采用雷電定位系統(tǒng)對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)

測(cè)，該系統(tǒng)是一種新型雷電測(cè)量技術(shù)，融合了遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)和全球衛(wèi)星定位技術(shù)等多種先進(jìn)測(cè)量技術(shù)，具有監(jiān)測(cè)面積廣，測(cè)量準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，可以很好的保證電力機(jī)車安全運(yùn)行。架設(shè)架空地線也是一種很好的防雷措施，膠新鐵路在山東雷擊高發(fā)區(qū)應(yīng)將回流線路改造成架空地線，采用柱頂方式進(jìn)行架設(shè)，安全垂直距離應(yīng)不小于2m。經(jīng)改造后雷擊事故次數(shù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，較之改造前，該鐵路雷擊現(xiàn)象發(fā)生頻率大大減小，雷擊造成的損失也得到了有效的控制。

總結(jié)：綜上所述，隨著電氣化鐵道線路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，接觸網(wǎng)防雷要求也會(huì)變得更高，因此我國需要加快電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造，在引進(jìn)先進(jìn)避雷裝置與避雷器檢測(cè)技術(shù)的同時(shí)，加大國內(nèi)防雷技術(shù)研究力度，努力克服現(xiàn)有防雷裝置存在的各種缺陷，將電氣化鐵道接觸網(wǎng)全面保護(hù)起來，盡可能減小接觸網(wǎng)雷擊事故發(fā)生，為我國鐵道正常平穩(wěn)運(yùn)營提供安全環(huán)境。

[1]劉琪. 高路基膠新鐵路電氣化改造接觸網(wǎng)防雷措施淺析[J]. 科技致富向?qū)?2013,14:194-196.

[2]陳甫康. 京廣高鐵廣東段接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[D].中國鐵道科學(xué)研究院,2014.

[3]鄭學(xué)賢. 高速鐵路接觸網(wǎng)ATP建模及防雷保護(hù)研究[D].華東交通大學(xué),2013.

[4]曹曉斌,熊萬亮,吳廣寧,李瑞芳,周利軍. 接觸網(wǎng)引雷范圍劃分及跳閘率的計(jì)算方法[J]. 高電壓技術(shù),2013,06:1515-1521.

[5]楊世武. 高鐵和重載條件下電氣化鐵道干擾對(duì)室外信號(hào)影響研究[D].北京交通大學(xué),2014.

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1007-6344（2016）04-0059-01