摘要：高速铁路接触网与电力系统220kV 架空线路的落雷次数相当，由于接触网的绝缘等级较低，因此直击雷、感应雷均会破坏接触网绝缘性能，造成安全隐患。在现有接触网防雷措施的基础上，应注意采用或发展防雷技术
关键词：铁路；接触网；防雷技术
前言
接触网主要是电气化铁路牵引供电系统的供电设备。接触网的功能是对在铁路线上走行的动车组不断的提供电能。但是接触网跟一般的输电线路存在着很大的不同，接触网必须要求在铁路线路的正上方进行架设，只有这样动车组才能够通过顶部受电弓和接触网的接触才能获取电能。所以，电力动车组在行走的线路上都需要架设接触网。由于接触网设置在露天中，所以对接触网的要求非常高。接触网容易受到非常恶劣的天气条件的影响，与动车组运行的状态不断的改变其工作状态，且没有备用的接触网。
1 雷电过电压及雷电放电分析
雷电过电压是雷云放电引起架空电力线路的过电压，可分为直击雷过电压和感应雷过电压2种。直击雷过电压是由于雷电放电，强大的雷电流直接流经被击物产生的过电压，其特点是放电电压高、放电电流大、放电过程时间短、闪电电流波形波头陡度大；感应雷过电压是雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压，其特点是雷电感应电压幅值与雷云对地放电时的电流、线路间相对位置、土壤电阻率、线路长度和高度、设备接地装置的电阻等诸多因素有关。与直击雷过电压相比，感应雷过电压的波形较平缓，波长较长。由于雷电现象极为频繁，产生的雷电过电压可达数千千伏，足以使电气设备绝缘发生闪络和损坏。目前，我国高铁又大多建在高架桥上，沿海地区则是雷暴活动频繁的地区，雷击对当地高速铁路供电安全构成严重威胁。因此，研究有效的接触网防雷击措施以避免雷击事件造成损失具有重要意义。
2铁路接触网防雷技术
2.1架设避雷线
有资料表明，“接触网如果没有避雷线，那么就非常容易因为雷击所引起损坏。我国的铁路接触网防雷措施主要就是架设架空避雷线和安装避雷器，接地的措施非常必要。架设避雷线主要是为了对雷电流分流和防止直击雷，这样能够减小雷电流流入杆塔，能够降低塔顶点位。导线耦合能够让导线的感应过电压降低，起到对输电线路的保护防雷作用。当雷云先导向下发展到距离地面有一定的高度时，高出地面的避雷线顶部就会出现局部电场强度集中的情况。这样就会有迎面向上先导，让雷电只向避雷线放电，这样就起到了保护避雷线附近的物体。避雷线主要是为了吸引雷电击，使其泄入大地，起到保护附近物体的作用。为了能够顺利引导雷电泄入大地，对避雷线接地装置的要求非常高。此外，放电的途径受到非常多的偶然因素影响，所以要确保保护物体不受雷击是很难做到的，我们只能做到的是降低雷电概率。
3.降低接地电阻，缩短接地间距，改善接地引下线的连接
接地电阻的降低能够有效的提高耐雷水平，防雷设备接地装置主要是利用大地进行引泄雷电流。接地装置的作用和效果能够通过其冲击接地电阻值进行代表，冲击接地电阻RX 主要是指接地装置引出雷电流的电压最大值与流经接地装置电流最大值之比。由于冲击接地电阻与工频接地电阻存在着一定的比例关系，冲击接地电阻在现场是无法进行测量的，大部分都是采用工频接地电阻对杆塔的接地电阻进行规定。接地电阻的降低对线路耐雷水平有很好的提高作用。当接触网的支柱尺寸和形式与绝缘子的数量和型式的确定后，杆塔接地电阻的电阻值是影响接触网反击耐雷水平的最重要的因素。增加接地数量会增加工程投资，接触网钢筋混凝土支柱在100 Ω•m 土壤电阻率地区工频接地电阻在20 Ω 左右，这是由于支柱水泥层厚度一般在20 ～ 30 mm，埋设深度一般为3 m，埋设后水分向水泥中渗透的主细管作用使其电阻几十倍地下降，这样的下降过程持续几个月，对于土壤电阻率不大于100 Ω•m 的土壤，支柱本身完全接地点可以代替接地装置。但是在高土壤电阻率的沙土中，不能用支柱本身作为接地装置。利用接触网混凝土支柱做接地装置必须设置良好的接地引下线，一般可利用支柱内的主钢筋作为引下线。支柱上的横担应与接地体之间应采用金属连接。
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4.在重雷区适当增大空气间隙
在考虑绝缘配合过程中，需要对空气间隙和接触网导线支柱的冲击放电电压进行考虑和计算。风速的计算一般都是采用的10 m/s，遇到恶劣的气象条件时就需要采用15 m/s。空气间隙、棒式绝缘子、绝缘子串50% 的冲击电压都有一定的规律。我们可以从这些规律可以看出地间间隙太小的情况下就会出现不匹配现象，就需要适当的增大绝缘间隙，将接触网空气间隙适当的增大。
5.在雷电特别严重地区加设避雷器
接触网安装避雷器的优点有很多，主要有以下几点。
5.1避雷器的保护水平能够与接触网绝缘水平保持非常良好的配合，尤其是具有间隙避雷器50% 冲击放电电压能够保持与接触网绝缘子放电特性保持一致，并且正负极分散比较小。
5.2避雷器具有轻重量和小体积的停电，在接触网上安装避不会明显的产生支柱的多余机械负荷。
5.3避雷器具有安装简单和结构紧凑的特点，现场更换和安装非常方便。避雷器保护的范围不是很广，具有一定的局限性。采用避雷线的架设能够增大绝缘强度等作用。虽然接触网雷击闪络事故不能够完全的避免，但是架设避雷线能够将感应雷和直击雷的过电压给解决。必须采取一些措施对绕击事故进行预防，金属氧化物避雷器（MOA）的安装主要是雷直击导线的事故进行防止，并且避雷线或雷击塔顶的绕击、反击等方面的防止效果还是很明显的，这样能够从根本上对线路雷击闪络事故进行消除。
5.4 合成绝缘子的采用
接触网重合闸遭到雷电导致合闸失败，绝缘子由于遭受到工频续流电弧的烧灼产生的破损和炸裂与线路绝缘不能够自动的进行恢复导致重合闸失效是供电停止的最终原因。可以根据上面描述的原因，对绝缘子损坏和烧灼进行防范。
5.4.1疏导针对工频电弧，这样能够防止绝缘子表面遭受到电弧的燃烧，安装绝缘子并联对其间隙保护是相应的针对措施。
5.4.2工频电弧和线路闪络的建立的防止的措施是安装避雷器和避雷线。现如今，在配电线路中主要采用的绝缘子有合成橡胶、玻璃和有瓷绝缘子，这些采用的合成绝缘子能够具有一定的抗烧蚀能力的技术优势。硅橡胶材料在工频电弧烧蚀合成绝缘子的过程中容易受热分解成为气体，由于喷出的气体能够有相当的吹弧作用，电弧能够与绝缘子表面相隔离。在此，硅橡胶材料在通过受热的过程中不会马上出现炸裂，这样对于线路绝缘的恢复有很好的作用。由于合成绝缘子在经过烧蚀并没有出现伞裙脱落现象，因此仍然具备相对的绝缘作用。线路在重合闸条件下，瓷绝缘子（接触网）经过烧蚀的伞裙会全部出现脱落现象。这时绝缘作用就全部丧失了，那么线路就不能够具备重合闸成功的作用的。虽然合成绝缘子相对瓷绝缘子具有更好的扛烧蚀能力，但是工频续流电弧仍然对合成绝缘子有破坏的作用。合成绝缘子经过工频电化的烧灼之后，硅橡胶材质的成分会发生一定的变化，遇到热材料容易分解会发在表面留下氢氧化铝。绝缘子在这个时候自身的憎水性和抗污性大幅度的减弱，产生烧灼的部分经过运行容易出现脱落和老化破裂的现象，这样就会对线路的安全运行埋下非常大的安全隐患。
结束语
总之，随着当前铁道运营的规模不断扩大，对接触网防雷更高。为了能有效地避免自然雷击现象给接触网带来的影响，需要提升防雷技术和设备水平以及适合先进的防雷设计技术，完善防雷设计技术标准具有重要意义。
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论文作者:豆永光
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/4
标签：过电压论文; 绝缘子论文; 避雷线论文; 雷电论文; 避雷器论文; 电阻论文; 线路论文; 《基层建设》2017年第24期论文;