福州供電段安全技術(shù)科 蘇光德

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關(guān)于杭深線（福建段）牽引供電接觸網(wǎng)防雷能力的思考

福州供電段安全技術(shù)科 蘇光德

當(dāng)前，杭深線（福建段）客專牽引供電接觸網(wǎng)受外部運(yùn)營環(huán)境影響明顯，特別是受雷擊影響引發(fā)故障突出。為解決該問題，該文分析了其原理，提出了防范措施，有效降低了雷擊故障。

接觸網(wǎng) 防雷能力 降低故障

1 雷雨對杭深線（福建段）牽引供電運(yùn)行影響的現(xiàn)狀

在高速客運(yùn)專線的運(yùn)行過程中會有諸多的外在因素影響客專的正常運(yùn)行，比如天氣、自然災(zāi)害等。其中一個比較普遍的影響因素就是雷擊，在雷電多發(fā)區(qū)段，接觸網(wǎng)設(shè)備經(jīng)常遭受雷擊，造成接觸網(wǎng)設(shè)備的損壞和變電所的跳閘，影響客專線的運(yùn)輸安全。

杭深線（福建段）開通運(yùn)營以來，牽引供電設(shè)備運(yùn)行安全遭受外界環(huán)境因素影響突出，設(shè)備連續(xù)遭受雷擊影響，頻繁發(fā)生雷擊故障跳閘，特別是溫福、福廈客專地處高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)，受雷擊影響尤為突出，因雷擊造成的絕緣閃絡(luò)、絕緣擊穿等故障跳閘急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，2010年6~8月，杭深線福建段牽引供電故障跳閘共37件，其中雷雨天氣故障跳閘29件，占78.37％。

以福廈線為例，2010年6~8月變電所饋線累計跳閘31件。重合閘成功27件，重合閘不成功4件。其中頂溪園變電所12件，占38.7%，頂樅上、下行臂跳閘7件，頂蘇上、下行臂跳閘5件；東源變電所8件，占25.8%，源東上、下行臂跳閘4件，源莆上、下行臂跳閘4件；廈門北變電所6件，占19.4%，北樅上、下行臂跳閘4件，北杏上、下行臂跳閘2件；耕豐變電所5件，占16.1%，耕蘇上、下行臂跳閘3件，耕莆上、下行臂跳閘2件，如圖1所示。

圖1 福廈線跳閘分布統(tǒng)計

根據(jù)2010年6~8月福廈線跳閘統(tǒng)計報告顯示，雷雨天氣饋線跳閘為26件，占83.9%；其它天氣饋線跳閘為5件，占16.1%。如2010年8月24日，福廈線翔安—晉江區(qū)間上行線322＃、324＃AF線絕緣子因遭雷擊爆炸，造成變電所跳閘，重合不成功（見圖2）。

圖2 AF線絕緣子遭雷擊后

此外，經(jīng)福廈線牽引變電所運(yùn)行分析發(fā)現(xiàn)：2010年8月1日~17日期間，福廈線區(qū)段天氣均為晴天，其福廈線各牽引變電所饋線均無跳閘。

綜上可知，雷擊對牽引供電運(yùn)行安全危害極大，減少甚至消除雷擊對供電設(shè)備運(yùn)行安全的影響迫在眉睫。

2 客專牽引供電設(shè)計的避雷能力

根據(jù)《鐵路電力牽引設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,“接觸網(wǎng)大氣過電壓的防護(hù)，應(yīng)根據(jù)雷電活動情況，結(jié)合運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，在電分相和電分段錨段關(guān)節(jié)、長大隧道兩端、分區(qū)亭引入線和牽引變電所饋電線出口處設(shè)置避雷裝置?！?/p>

按照雷電日的等級標(biāo)準(zhǔn)，劃分為輕、中、重雷區(qū)，但對于不同地區(qū)，避雷設(shè)施應(yīng)區(qū)別對待；對于同一地區(qū)，因電氣化線路有時通過山區(qū)和平原，其落雷情況也不相同，在設(shè)計中需根據(jù)實(shí)際采取不同的防雷保護(hù)措施。實(shí)際設(shè)計中，溫福、福廈未予考慮。

3 杭深線（福建段）接觸網(wǎng)避雷能力

現(xiàn)在國內(nèi)客運(yùn)專線多采用氧化鋅避雷器，該型避雷器為新型過電壓抑制電器，主要由氧化鋅非線性電阻片組裝而成，是一種空氣間隙金屬氧化物避雷器。它具有理想的伏安特性，其線性系數(shù)只有0.025左右，這種特性使它在正常工作情況下，流過的電流非常小，即在系統(tǒng)工作電壓下，具有極高的電阻而呈絕緣狀態(tài)，當(dāng)過電壓幅值超過一定范圍時，則呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，泄放雷電流，使與避雷器并聯(lián)的電氣設(shè)備的殘壓被抑制在設(shè)備絕緣安全值以下。待有害的過電壓消減后迅速恢復(fù)高阻絕緣狀態(tài)，從而保證了電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

目前，我段管轄范圍內(nèi)杭深線（福建段）客運(yùn)專線牽引供電上都是采用了氧化鋅避雷器。但杭深牽引供電接觸網(wǎng)中，均未針對現(xiàn)場特殊的實(shí)際情況，如重污、重雷、空曠處所等有針對性采取特殊的防雷措施，而是按照設(shè)計的基本原則在基本處所設(shè)置避雷器等防雷，因此杭深線（福建段）抗雷能力脆弱。

4 提高杭深線（福建段）接觸網(wǎng)避雷能力的措施

目前，國內(nèi)各條客專線上的接觸網(wǎng)設(shè)備都有因不同程度遭受到雷擊損壞而影響到客專的正常運(yùn)行。2010年7月，鐵道部統(tǒng)計全路供電事故故障共35件，其中雷擊原因12件，占34.3％。在這些雷電多發(fā)區(qū)的接觸網(wǎng)設(shè)備上都有裝設(shè)避雷器，但避雷效果不明顯，且不能避免直擊雷對接觸網(wǎng)設(shè)備的破壞。根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況，為進(jìn)一步提高防雷能力，需采取以下措施：

4.1 增設(shè)接觸網(wǎng)避雷線

避雷線沿鐵路線與接觸網(wǎng)平行架設(shè)，且避雷線高于接觸網(wǎng)設(shè)備2m以上，避雷線有統(tǒng)一的接地系統(tǒng)（見圖3）。由于避雷線高于接觸網(wǎng)設(shè)備，在雷雨天起到了引雷的效果。當(dāng)有直擊雷時，避雷線將雷擊產(chǎn)生的巨大電流通過接地系統(tǒng)釋放。避雷線的架設(shè)可以有效避免直擊雷對接觸網(wǎng)設(shè)備的破壞。目前，國外部分客專線采取該方式進(jìn)行避雷。但在杭深線（福建段）現(xiàn)有運(yùn)營的線路上進(jìn)行改造，其難度大，較難實(shí)現(xiàn)。在今后客專的設(shè)計中可采用該方案。

圖3 裝設(shè)避雷線示意圖

4.2 開展防雷綜合治理

通過多種渠道進(jìn)一步提高防雷能力。一是更換福廈線AF線懸式絕緣子，避雷雷擊后瓷瓶經(jīng)常發(fā)生爆炸的故障。二是重污區(qū)增設(shè)避雷器，每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。三是在地勢比較高或周圍比較空曠的地方，每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。四是在重雷區(qū)、高雷區(qū)的地區(qū)，接觸網(wǎng)每半個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。

4.3 加強(qiáng)防雷運(yùn)營管理

根據(jù)雷擊故障的跳閘比例大的現(xiàn)狀，必須高度重視線路防雷工作，加強(qiáng)線路防雷運(yùn)行維護(hù)，及時查找雷擊故障點(diǎn)和更換受損絕緣子；完善線路雷擊跳閘信息的統(tǒng)計，及時開展防雷運(yùn)行總結(jié)和分析評估；積極開展線路防雷科研和新技術(shù)應(yīng)用，有效指導(dǎo)線路雷擊故障點(diǎn)查找。

4.4 提高防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

對于新建線路，在設(shè)計階段，與設(shè)計、建設(shè)部門進(jìn)行充分溝通，對于重雷區(qū)、重污區(qū)等處所增加避雷設(shè)施，提高防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高防雷能力，從設(shè)計源頭把關(guān)。

5 結(jié)束語

通過采取上述措施，特別是我段通過福廈線晉江-翔安區(qū)間上行線地勢較高或周圍空曠處所，在每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器后，檢查線路所有的避雷器計數(shù)器動作情況，2010年11月至2011年2月累計動作32次，但線路上的接觸網(wǎng)狀態(tài)，特別是絕緣子的狀態(tài)未再發(fā)生閃絡(luò)或爆炸等故障，提高了防雷能力，確保了高鐵供電設(shè)備運(yùn)營。

[1] 于萬聚.高速鐵路電氣化接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2003.

[2] 鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3] 高速鐵路設(shè)計規(guī)范[M].北京：中國鐵道出版社,2010.