電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷措施淺析

1、電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷措施淺析 摘 要：接觸網(wǎng)作為電氣化鐵路不可或缺的環(huán)節(jié)，它具有情況復(fù)雜、差異大、無(wú)備用線路等特征。通常接觸網(wǎng)無(wú)避雷線，或者裝有極少的避雷器，它的工作接地直接作用于鋼軌，或者進(jìn)入電路軌道的變壓器中點(diǎn)上。該方式在過(guò)電壓防雷上明顯能力不足，如果出現(xiàn)事故，不僅會(huì)影響鐵路正常運(yùn)營(yíng)，還會(huì)影響經(jīng)濟(jì)建設(shè)與物質(zhì)流動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及居民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全。 關(guān)鍵詞：電氣；鐵路接觸網(wǎng)；防雷措施 接觸網(wǎng)一直是供電系統(tǒng)的關(guān)鍵成分，大多數(shù)裸露在自然環(huán)境中，而缺乏備份，需要借助過(guò)電壓大氣防護(hù)措施。一旦缺乏防范或者措施不當(dāng)，都可能造成跳閘、絕緣損壞，最后影響電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)。雷擊自帶的侵入波利用電壓和接觸網(wǎng)引

2、領(lǐng)變電所工作，甚至造成更大的損壞與電氣事故。在重載、高速鐵路迅速發(fā)展的當(dāng)下，鐵路運(yùn)輸對(duì)接觸網(wǎng)工作性能提出了更多的要求，它的絕緣爬距已經(jīng)上升到1200-1600毫米，使用最多的是懸式復(fù)合絕緣子串和耐污絕緣子。但是這種絕緣只適合鐵路建成之后的短時(shí)間，隨著鐵路運(yùn)營(yíng)周期的增加，絕緣子開(kāi)始污染，絕緣水平逐漸減小。因此，電氣化接觸網(wǎng)容易遭到閃絡(luò)，同時(shí)這也是鐵路運(yùn)營(yíng)中接觸網(wǎng)遭到雷擊的根本原因。 1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷的概述1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷意義。雷電可以分成感應(yīng)雷與直擊雷，鐵路網(wǎng)遭到雷電襲擊時(shí)存在以下特征：（1）鐵路接觸網(wǎng)作為線路較高的設(shè)備，很容易遭到雷擊。（2）接觸網(wǎng)使用的鋼材，也是傳導(dǎo)雷和直擊雷

3、的導(dǎo)體，這為鐵路雷擊埋下了嚴(yán)重的隱患。（3）當(dāng)接觸網(wǎng)遭到雷擊后，一旦不能及時(shí)泄露，利用供電線就能進(jìn)入分區(qū)所和變電所，對(duì)內(nèi)部設(shè)施構(gòu)成損害。在雷雨云放電中，雷閃對(duì)暴露在室內(nèi)或者空間的各種信號(hào)線、電源、數(shù)據(jù)線都會(huì)產(chǎn)生抗電強(qiáng)度的過(guò)電壓，讓設(shè)施損壞。 針對(duì)上述情況，為了進(jìn)一步改善鐵路接觸網(wǎng)可信度，必須為整個(gè)接觸網(wǎng)提供一套科學(xué)的引下線、接閃器和接地設(shè)施，利用良好的雷擊措施進(jìn)行防范。在這期間，接觸網(wǎng)雷擊頻度和相關(guān)線路所處年平均雷電數(shù)有極大的關(guān)系。通常，年平均雷電時(shí)間拉長(zhǎng)，大地每年的雷擊次數(shù)也會(huì)隨之增加。從國(guó)際計(jì)算反饋的數(shù)據(jù)來(lái)看：接觸網(wǎng)承力索距平均高度與側(cè)面界限分別為：7.4米與3.1米。從牽引供電反饋的數(shù)據(jù)

4、來(lái)看：華東一帶的超過(guò)2個(gè)月的強(qiáng)雷電，對(duì)周邊接觸物構(gòu)成了嚴(yán)重的損傷，甚至影響路線運(yùn)行，最后帶來(lái)人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損耗。因此，分析電氣化鐵路接觸網(wǎng)，做好接觸網(wǎng)防雷，對(duì)降低損失有著重要意義。2 接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀。結(jié)合接觸網(wǎng)大氣電壓保護(hù)原則來(lái)看：吸流變壓器必須設(shè)置避雷設(shè)施；強(qiáng)雷與高雷區(qū)，戰(zhàn)場(chǎng)與分相端部、長(zhǎng)度超過(guò)2000米的隧道、AF接線、供電線路等連接都應(yīng)該重點(diǎn)設(shè)置避雷設(shè)施。針對(duì)工程實(shí)踐，國(guó)內(nèi)研究學(xué)者又提出了自己的見(jiàn)解，將2個(gè)月作為期限，小于該期限的區(qū)域維持防雷措施；大于該期限的區(qū)域，通過(guò)減小接地電阻、設(shè)置避雷線、增加空氣間隙，優(yōu)化避雷措施。從實(shí)踐應(yīng)用來(lái)看，也暴露了很多接觸網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備的不足之處：（1）很多

5、鐵路沒(méi)有按照施工標(biāo)準(zhǔn)與要求裝置避雷設(shè)施；在強(qiáng)雷區(qū)域，僅在絕緣關(guān)節(jié)和上網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置。（2）設(shè)置避雷器的區(qū)域和密度不科學(xué)，通常在分所、變電所和AT附件設(shè)置，卻忽略了空曠路堤與高架橋接觸網(wǎng)。（3）國(guó)內(nèi)接觸網(wǎng)一直在重點(diǎn)區(qū)域安排避雷器，對(duì)于直擊雷還有一定作用，如果是感應(yīng)雷很難收到理想的防雷成效。 2 電氣化鐵路接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施1 優(yōu)化避雷線。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，負(fù)荷很重要，并且所經(jīng)地區(qū)的雷暴數(shù)為一個(gè)月13次以上的區(qū)域，必須沿著全線設(shè)置避雷線，并且架設(shè)較高，以較好的接地為支撐。對(duì)于35KV與以下的線路，通常不會(huì)沿著全線設(shè)置避雷線。35KV以內(nèi)的線路都是普通用戶，不屬于干線范疇，其故障影響較小。在電氣化鐵路施工

6、中，一般使用25KV進(jìn)行供電，其中接觸網(wǎng)直接影響列車安全，它要求接觸網(wǎng)必須具有很好的穩(wěn)定性，它的重要程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)35KV的供電系統(tǒng)與線路。針對(duì)國(guó)內(nèi)線路的經(jīng)濟(jì)成本與具體狀態(tài)，特別是動(dòng)車、高鐵比較繁忙的線路，必須在接觸網(wǎng)和重雷區(qū)設(shè)置好避雷線。2 減小接地電阻，增加接地?cái)?shù)量。對(duì)于不同的防雷措施，接觸網(wǎng)接地是最常見(jiàn)的方法。目前，國(guó)內(nèi)電力體系使用的是電桿接地，由于雷擊而跳閘的次數(shù)明顯減少。減小接地距離，拓展接地范圍與數(shù)量，每隔200米就在接觸網(wǎng)桿塔和水泥柱之間進(jìn)行接地，盡量讓每組接地網(wǎng)電阻滿足要求。如果原地網(wǎng)的電阻在10歐姆以內(nèi)，不需要對(duì)其進(jìn)行地網(wǎng)補(bǔ)充；如果電阻率在1000歐姆以內(nèi)，則接地電阻必須在10

7、歐姆以內(nèi)；當(dāng)土壤電阻率超過(guò)1000歐姆，其接地電阻應(yīng)該在30歐姆以內(nèi)。3 避雷器安裝。避雷器對(duì)反擊、防止、繞擊雷電具有明顯的效果。對(duì)于重點(diǎn)設(shè)施安裝，必須結(jié)合牽引規(guī)范和鐵路電力要求，使用避雷器，在較好的接地電阻的基礎(chǔ)上，在隔離開(kāi)關(guān)、分相兩側(cè)、錨段關(guān)節(jié)、長(zhǎng)度超過(guò)2000米隧道處設(shè)置避雷器。由于接觸網(wǎng)避雷器安裝通常在露天，一旦避雷器更換與維護(hù)不及時(shí)，在外部污穢的雙重影響下，避雷器的工頻值會(huì)直接降低，最后造成污閃事故。4 強(qiáng)化牽引變電所工作效率。牽引變電所的運(yùn)行方式和環(huán)境與電力系統(tǒng)相似，進(jìn)入牽引變電所的雷波幅值很大程度會(huì)受變電所的絕緣能力約束。通常，變電所設(shè)計(jì)的電壓等級(jí)會(huì)受避雷器氧化鋅影響，需要在內(nèi)部

8、結(jié)構(gòu)安設(shè)避雷針。變電所內(nèi)部的環(huán)形接地網(wǎng)，最好使用最近方式進(jìn)行接地，盡量讓接地電阻滿足施工規(guī)范。變電所作為雷電危害最羸弱的部分，只要做好這些工作，雷擊事故將明顯降低。5 優(yōu)化絕緣子。在現(xiàn)實(shí)生活中，雷電很容易影響接觸網(wǎng)重合閘，中斷供電的原因是：絕緣子受到續(xù)流工頻燒蝕后的破損與炸裂影響，路絕緣得不到自動(dòng)恢復(fù)，最終影響重合閘。針對(duì)上述情況，為了控制絕緣子影響，必須建立起電弧工頻，做好避雷器與避雷線布置工作；通過(guò)對(duì)電弧工頻進(jìn)行疏導(dǎo)，從源頭上避免絕緣子表層燃燒，并且安裝好并聯(lián)，以保護(hù)絕緣子間隙。除此之外，還可以從改善絕緣子自身抵抗腐蝕的能力出發(fā)提高防雷功效。 當(dāng)前，輸配電線路應(yīng)用最廣的是使用玻璃、瓷器、合成硅橡膠絕緣子。當(dāng)電弧工頻燒蝕形成絕緣子時(shí)，受熱分解影響，硅橡膠會(huì)噴發(fā)出吹弧作用，讓電弧和絕緣子相脫離。另外，局部受熱的硅橡膠通常不會(huì)馬上炸裂，這樣就有助于恢復(fù)絕緣。燒蝕過(guò)后的絕緣子由于沒(méi)有完全脫落，具備很好的絕緣性能，并且擁有重合閘基礎(chǔ)，而燒蝕后的瓷絕緣子完全脫落。因此，強(qiáng)化與合成絕緣子對(duì)改善重合閘有很大的好處，但是不能完全解決防雷問(wèn)題，最好是將其作為補(bǔ)充，盡量應(yīng)用在高速鐵路中。 3 結(jié)語(yǔ) 在國(guó)內(nèi)電氣化水平快速發(fā)展的今天，電氣化鐵路對(duì)接觸網(wǎng)防雷提出了更多的要求，由于絕緣水平有限，沿線雷云防雷狀況突出。對(duì)此，在工作中，必須增強(qiáng)防雷措施，通過(guò)改善防雷水平，從根本上減少雷電事故。 參考文獻(xiàn)