黃彬

【摘 要】本文分析了高鐵接觸網(wǎng)遭受雷擊的形式和我國常用的接觸網(wǎng)防雷措施，并探討了接觸網(wǎng)防雷的改進措施，最后，針對我國高鐵接觸網(wǎng)的復雜環(huán)境提出幾點建議，對我國高鐵接觸網(wǎng)降低雷害的研究具有重要意義。

【關鍵詞】接觸網(wǎng)；雷害；措施

1.引言

隨著科技的發(fā)展，高鐵逐漸在各地通車運行，給人民的出行和國家的經(jīng)濟發(fā)展起到了巨大的作用，而牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分—接觸網(wǎng)對高鐵的安全運行有著至關重要的作用，它沒有備用系統(tǒng)，具有唯一性。當接觸網(wǎng)遭到雷擊，而防雷工作不到位時將引起線路跳閘，直接影響高鐵的運營。據(jù)統(tǒng)計，杭深線雷擊造成的跳閘達38%，每次都引起至少兩趟動車限速。因此，研究接觸網(wǎng)的雷擊危害，以及接觸網(wǎng)的防雷措施并進行完善和改進，減少接觸網(wǎng)雷擊故障，對我國高鐵安全順暢運行具有重要的意義和價值。

2.雷擊接觸網(wǎng)的主要形式

2.1感應雷擊

接觸網(wǎng)遭受雷擊的形式之一是感應雷擊。它是指雷擊的雷電作用在接觸網(wǎng)附近，在地面放電，然后引起空氣中電磁場的迅速變化，變化的電磁場會在接觸網(wǎng)上產(chǎn)生感應過電壓，雷擊造成的感應過電壓一般能達到數(shù)百千伏，引起接觸網(wǎng)跳閘，從而影響高鐵的正常運行，但感應雷擊的危害相對較小，接觸網(wǎng)雷害主要來至于直接雷擊。

2.2直接雷擊

直接雷擊指雷電直接作用在接觸網(wǎng)的某個部位，如接觸線、支柱、承力索或附加導線上，直接雷擊接觸網(wǎng)造成的過電壓等達到千千伏或更高，可直接燒損設備，維修困難，對高鐵運行帶來的危害不可過量。

3.我國高鐵接觸網(wǎng)常用防雷措施及分析

3.1 在接觸網(wǎng)安裝避雷器防雷

按照設計規(guī)范，在一些關鍵位置安裝避雷器防雷，如供電線上的網(wǎng)點處、分相和站場兩端的絕緣錨段關節(jié)處、隧道出入口處、較長供電線或AF線與接觸網(wǎng)的連接處等等，一般采用氧化鋅避雷器，避雷器必須接地。

但是在較高的特大橋、空曠地帶的路基段等地點容易引雷卻沒有布置避雷器，如杭深線太福臂有約10km的范圍內(nèi)都沒有設置，開通以來有因雷擊跳閘達14次。并且避雷器本身有故障時不容易發(fā)生，容易造成故障延時。

3.2 降低接地電阻

若接觸網(wǎng)支柱的沖擊接地電阻相對較大，雷電直接作用在支柱上時，雷擊電流在支柱的頂端就會產(chǎn)生很高的電位，造成絕緣子閃絡，閃絡電弧形成通道，導線經(jīng)過這個通道接地。這樣，若降低接觸網(wǎng)支柱的接地電阻阻值，就能有效的降低雷電在支柱頂端形成的高電位，從而在一定程度上提高了線路的耐雷水平，這也是接觸網(wǎng)防雷的有效措施之一。但是單獨的接地系統(tǒng)無法滿足相應的要求，只有采用貫通接地系統(tǒng)方為可行。

3.3 提高絕緣子的絕緣性能

雷電直接作用在接觸網(wǎng)的某個部位，從雷擊點開始，雷電流沿接觸網(wǎng)向兩端傳輸?shù)臎_擊電壓可達1500kv，而接觸網(wǎng)絕緣子能夠承受的絕緣電壓為140kv，二者相比，雷擊電壓是絕緣電壓的十多倍，足夠擊穿接觸網(wǎng)的絕緣子，同時，若能夠有效的提高絕緣子的絕緣性能，也可以提高接觸網(wǎng)的耐雷水平。

4.高鐵接觸網(wǎng)防雷的改進措施和建議

4.1 對避雷器的選型和設備進行改進

4.1.1接觸網(wǎng)采用更先進的避雷器和避雷器在線檢測技術(shù)

目前我國使用的避雷器以串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器和氧化鋅避雷器為主，但在實際運行中，避雷器的電阻片可能因為動作次數(shù)多而引起老化失效，或內(nèi)部受潮靈敏度降低，還存在其他一些缺陷或故障導致避雷器出現(xiàn)故障影響正常運行。為了確保避雷器的安全可靠運行，近年來，出現(xiàn)了避雷器的在線監(jiān)測器，逐步得到推廣使用。避雷器在線監(jiān)測器將泄漏電流檢測功能和放電計數(shù)器整合在一起，通過參看檢測裝置的計數(shù)動作次數(shù)和避雷器運行的漏電流值，實現(xiàn)在線檢測，可是隨時掌握避雷器的運行性能判斷避雷器是否安全可靠。

4.1.2適當增加接觸網(wǎng)避雷器的設置點

若高鐵接觸網(wǎng)安裝的避雷器的數(shù)量過少，長距離沒有避雷器，一旦遭受雷擊，避雷器的保護動作就會滯后?；蚴墙佑|網(wǎng)絕緣子遭受雷擊過電壓的時間過長，雷電波在接觸網(wǎng)上傳輸，不斷進行折射和反射，必然引起電壓升高，最終導致設備損壞。因此，高鐵接觸網(wǎng)防雷設計時，既要考慮一些關鍵設備處，也應充分考慮距離因素，合理設置避雷器的裝置數(shù)量和安裝位置，減少接觸網(wǎng)設備承受雷擊電流的時間，最終達到降低雷擊設備故障的發(fā)生率。

4.1.3避雷器安裝失效脫離器

每臺避雷器均安裝脫離器，脫離器能夠在避雷器故障是分離故障避雷器和需要保護的線路，自動排除故障確保線路能夠迅速恢復供電。

4.2 優(yōu)化高鐵接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)布局

高鐵接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，架設點較多而且行程較長，而接觸網(wǎng)上能夠安裝避雷器進行防雷的范圍有限，避雷器也只能防止其保護范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)，超過范圍起不到防雷作用，而高鐵接觸網(wǎng)的行程相對較長，因此，需要對接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)布局進行優(yōu)化?，F(xiàn)行接觸網(wǎng)避雷器的結(jié)構(gòu)多是帶串聯(lián)間隙的，內(nèi)部復核絕緣子的長度相對短，一定條件下，耐壓能力低，必然增加污閃事故率。若大密度的安裝避雷器，則極大的增加工作量和費用，而且，若避雷器的絕緣子擊穿故障，在外形上看不出損壞，不方便排除故障和維修，延長了故障處理時間，一定程度上，避雷器過多反而影響高鐵的運營。與增加避雷器相比，優(yōu)化接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，全線架設避雷線進行接觸網(wǎng)防雷的方法還是可行的。

避雷線對線路的防雷水平對使用保護角表示，它是避雷線同外側(cè)導線的連線與垂直線之間的夾角。保護角越小，導線能受到的保護也越可靠。高壓輸電線路防雷設計中，保護角一般為20度到30度。因而，高鐵接觸網(wǎng)全線架設避雷線時多采用柱頂方式，連接接地引線和架空地線架，經(jīng)支柱的接地孔接地，能及時將雷擊電流引入大地，從而有效防止雷害。

4.3采用差異化防雷措施：

隨著我國高鐵的全面發(fā)展，高鐵接觸網(wǎng)防雷時必然面對各地不同特點的氣候天氣，這為高鐵接觸網(wǎng)防雷工作帶來極大的困難，尤其是多雷區(qū)或自然環(huán)境污穢的地區(qū)，因此，高鐵接觸網(wǎng)防雷設計時，應考慮到氣候等差異，制定差異化防雷措施：

4.3.1為提高高鐵接觸網(wǎng)的防雷效果，建議將接觸網(wǎng)根據(jù)雷擊發(fā)生頻率將其進行分類，劃出高雷區(qū)和重雷區(qū)，進行重點防護。如將年平均發(fā)生雷電天氣40天以上的區(qū)域分為高雷區(qū)和重雷區(qū)，這些地區(qū)應全線架設避雷線，而每年雷電天數(shù)不足40天區(qū)段的高鐵接觸網(wǎng)，根據(jù)沿線的實際雷害情況，在重要區(qū)段或設備處單獨架設避雷線或安裝避雷器，尤其是雷害多發(fā)區(qū)段，更是做好調(diào)查，不能出現(xiàn)遺漏。

4.3.2為防治感應雷電的危害，應在高雷和重雷錨段內(nèi)安裝避雷器，在其他地區(qū)也不能懈怠，應沿高鐵線對接觸網(wǎng)的雷害情況做詳細調(diào)查，并進行統(tǒng)計分析，在易遭受雷擊的區(qū)段增加避雷器數(shù)量。同時，在一些敏感位置和合理的距離處也應安裝避雷器，如高路基、高架橋、封閉雨棚兩端、電纜與架空線轉(zhuǎn)換處、長度2 000 m及以上隧道的兩端、分相和站場端部的絕緣錨段關節(jié)、AF線或較長供電線與接觸網(wǎng)的接線處等。同時運用有泄漏電流檢測功能和放電計數(shù)功能的避雷器，并對每次跳閘建立雷擊分析制度，尋找規(guī)律，制定有效措施進行防雷。

4.3.3合理選擇具有較強耐壓的絕緣子。應加大對絕緣子的研究，研發(fā)新的主流絕緣子替代產(chǎn)品，如研究新型具有疏導功能的絕緣子等。

4.3.4創(chuàng)建更完備的接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)是減弱雷電危害的根本方法，只有將雷電流導入大地才能消除雷電流電壓對設備的損壞。

參考文獻：

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