城市軌道交通接觸網(wǎng)防雷技術(shù)應(yīng)用

周守琪

摘要：隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，系統(tǒng)性的防雷工作也越來越重要。我國國土面積遼闊且地形復(fù)雜，山地丘陵區(qū)域居多，這導(dǎo)致我國高速鐵路在修建時需要跨越各種區(qū)域，從而給接觸網(wǎng)唯一的動力來源牽引供電系統(tǒng)帶來巨大壓力，由于牽引供電系統(tǒng)無備用線路，一旦線路發(fā)生故障，必須在最短時間內(nèi)快速清除故障，否則嚴(yán)重影響了軌道交通營運時間，因此牽引供電系統(tǒng)供電穩(wěn)定性具有重大意義。本文主要探討了城市軌道交通接觸網(wǎng)防雷技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;接觸網(wǎng)防雷技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號：U22文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

目前，在軌道交通日常設(shè)備設(shè)施維護作業(yè)中，主要是針對供電設(shè)備本體運行狀態(tài)檢查與維護，基本上忽略了對防雷裝置的定期檢查，這樣就不會及時發(fā)現(xiàn)防雷裝置是否損壞，造成了整體的防雷效果不佳的隱患。因此要想提高接觸網(wǎng)防雷能力，研發(fā)性能更好的避雷器，設(shè)計更加合理的防雷裝置結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃并建立完善的保護線網(wǎng)絡(luò)是十分有效的途徑，也是當(dāng)前最可行的途徑之一。

1接觸網(wǎng)隱患常見類型

接觸網(wǎng)是地鐵重要供電設(shè)備，是牽引變電所和地鐵列車之間傳輸電能的橋梁。柔性接觸網(wǎng)由于需要較大的安裝空間，一般不在地鐵隧道中使用[1]。剛性接觸網(wǎng)具有安全可靠性高，事故發(fā)生率低，零部件少，載流量大，維修工作量小等特點，廣泛應(yīng)用于地下隧道線路。

接觸網(wǎng)線路常年暴露在空氣中，依據(jù)接觸網(wǎng)歷史隱患跳閘統(tǒng)計，由于地域氣候等原因會出現(xiàn)較大的南北差異：北方風(fēng)沙較大，會出現(xiàn)絕緣子污閃放電長時間積累導(dǎo)致線路發(fā)生跳閘;南方由于天氣較好，會導(dǎo)致樹苗瘋長，從而導(dǎo)致樹閃放電;在西南區(qū)域，常常會因線路覆冰過多導(dǎo)致接觸網(wǎng)線路發(fā)生跳閘;各類自然天氣帶來的惡劣條件;以及由于接觸網(wǎng)供電線下方施工導(dǎo)致的線路存在隱患。因此，接觸網(wǎng)隱患故障分類如：絕緣子污閃、覆冰、樹閃、惡劣天氣、施工、其他。以上各種類型基本為漸發(fā)型故障，因此只需要在隱患發(fā)生時及時排除故障，可實現(xiàn)線路的安全隱患排除即可避免接觸網(wǎng)發(fā)生故障跳閘，因此本系統(tǒng)從隱患本質(zhì)出發(fā)，當(dāng)接觸網(wǎng)隱患產(chǎn)生時線路開始放電進行線路的監(jiān)測[2]。

2雷電種類

根據(jù)雷電形狀，大致可分為片狀雷電、線狀雷電和球狀雷電3種。從雷擊方式考慮，雷電可分為直擊雷、感應(yīng)雷（包括靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)）和球形雷。直擊雷，是帶電云層（雷云）與建筑、大地或防雷裝置等物體間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，伴隨產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機械力等破壞作用;感應(yīng)雷，也稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過電壓，是雷云發(fā)生自閃、云際閃、云地閃時，進入建筑的各類金屬管、線上產(chǎn)生的雷電脈沖，分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷;球形雷即球狀閃電，俗稱滾地雷，通常在雷暴下發(fā)生，呈直徑15cm～30cm的閃電球，呈現(xiàn)多種色彩，通常只維持?jǐn)?shù)秒，但也有維持60s～120s的記錄，這種雷電造成的雷擊損害較大。

3城市軌道交通接觸網(wǎng)防雷技術(shù)應(yīng)用

3.1優(yōu)化防雷裝置布局

在參照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010）中明確需裝避雷器外，對易受雷擊高架段接觸網(wǎng)錨段加裝氧化鋅避雷器及電壓均衡器，確保不大于200m范圍內(nèi)設(shè)置一處避雷器。這樣一來，可以增加雷電能量釋放通道，降低因氧化鋅避雷器自身損壞導(dǎo)致整體防雷體系失效概率。

3.2制定軌道交通行業(yè)的雷電標(biāo)準(zhǔn)

協(xié)同軌道交通行業(yè)各業(yè)主單位以及氣象主管部門共同制定城市軌道交通防雷技術(shù)規(guī)范，從理論基礎(chǔ)上規(guī)范城市軌道交通防雷的設(shè)計、施工、檢測與維護等，以便正確、安全、科學(xué)地開展城市軌道交通防雷裝置檢測技術(shù)工作。軌道交通附屬設(shè)施較多且分散，線路較長，既有局部獨立進行防雷，也有綜合統(tǒng)一防雷。

3.3避雷器配置方式

（1）逐基支柱安裝

接觸網(wǎng)采用逐基支柱安裝避雷器，即每級接觸網(wǎng)支柱上的線路絕緣子都并聯(lián)安裝帶串聯(lián)間隙避雷器。通過仿真計算可以發(fā)現(xiàn)，逐基支柱安裝避雷器能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣子的有效防護，雷擊故障時絕緣子兩端承受的電壓不超過絕緣子50%雷電沖擊耐受電壓，導(dǎo)致絕緣子不會發(fā)生擊穿閃絡(luò)事故，因此逐基支柱安裝避雷器能夠有效保護接觸網(wǎng)線路絕緣子。

（2）隔基支柱安裝

隔基支柱安裝避雷器也就是每隔1級支柱安裝1個接觸網(wǎng)線路絕緣子用避雷器。絕緣子用避雷器的架設(shè)方式是并聯(lián)在絕緣子兩端，雷電流依然通過接觸網(wǎng)支柱與高架鋼梁結(jié)構(gòu)流入大地，在接觸網(wǎng)上依然會產(chǎn)生沖擊電壓，這個沖擊電壓可能會造成沒有安裝避雷器的接觸網(wǎng)支柱線路絕緣子發(fā)生絕緣[3]。

3.4安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)

軌道交通供電設(shè)備主要由牽引變電所內(nèi)的變電設(shè)備以及 接觸網(wǎng)輸電設(shè)備組成，城市軌道交通接觸網(wǎng)防雷措施實施過程中，需要構(gòu)建對應(yīng)的裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)。根據(jù)我國國情狀況，軌道交通的規(guī)模比較大，其環(huán)境相對復(fù)雜，采取人工搶修方式無法有效滿足城市軌道交通接觸網(wǎng)防雷要求，需要構(gòu)建完善的應(yīng)急制度，建立防雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)，確保軌道交通接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下可以及時恢復(fù)正常運行。進而確保軌道交通的穩(wěn)定運行，減少接觸網(wǎng)雷擊事故發(fā)生，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。

3.5加強防雷裝置的日常維護工作

防雷裝置的日常維護工作是一項基礎(chǔ)性、長期性、季節(jié)性的工作，需要設(shè)備歸屬部門對防雷設(shè)施進行定期維護檢查，建立防雷裝置檢修臺賬，對于巡視中發(fā)現(xiàn)的裝置損壞等情況及時更換，確保日常維護落實到位。尤其是在雷雨季節(jié)，適當(dāng)增加巡視檢查密度，并在不斷發(fā)現(xiàn)問題的過程中完善檢修規(guī)則，形成綜合性的防雷體系，減少雷電給軌道交通供電設(shè)備的損害。此外，定期委托有資質(zhì)的檢測單位進行整體防雷效果檢測，確保防雷體系處于優(yōu)良狀態(tài)[4]。

結(jié)束語

隨著我國城市軌道交通技術(shù)的迅速發(fā)展，地鐵的安全穩(wěn)定運行已受到廣泛關(guān)注。接觸網(wǎng)是一種特殊形式的供電設(shè)備，它可以把電源系統(tǒng)與列車電氣系統(tǒng)相連接，為地鐵列車提供電力。如果雷擊產(chǎn)生的電流通過接觸網(wǎng)線傳輸?shù)较嘟臓恳冸娝瑒荼貢斐伤鶅?nèi)供電設(shè)備的損壞，從而導(dǎo)致故障擴大形成更大范圍的事故。因此，就需針對雷電對軌道交通供電設(shè)備的危害進行研究，找到軌道交通供電設(shè)備的防雷整治措施顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁旻，劉艷清，張開華.城市地鐵交通防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范要點解讀[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2021（03）：83-86.

[2]姚繼東，劉洋，江曉玲.城市軌道交通系統(tǒng)雷電防護淺析[J].技術(shù)與市場，2020，27（08）：93-94.

[3]羅恒，彭宇輝.淺析雷擊對電梯的危害和防護措施[J].西部特種設(shè)備，2020，3（03）：70-74.

[4]靳小兵，巫俊威，田琨，卜俊偉.城市地鐵雷電防護關(guān)鍵技術(shù)研究[J].氣象科技，2014，42（06）：1106-1113.