摘要：随着铁路行业的快速发展，既为人们的出行提供了便利，又在很大程度上推动了社会经济发展。但是，关于铁路运行安全问题，一直都备受关注，特别是高速铁路牵引供电接触网雷电防护。据此，本文主要对高速铁路牵引供电接触网防雷技术进行了详细分析。
关键词：高速铁路；牵引供电；接触网；防雷技术
一、高速铁路牵引供电接触网雷害的主要特点
雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为耐雷水平，高于耐雷水平的雷电流击于线路击穿接触网绝缘，造成绝缘损坏或击穿闪络放电，引起牵引变电所保护动作跳闸。通常情况下，直击雷主要从承力索、正馈线以及保护线3个位置进行入侵、破坏，导致腕臂绝缘子、悬式绝缘子都可能出现闪络现象。接触网F线或T线遭受雷击时，耐雷水平低于4kA，90%以上的雷击都会导致接触网绝缘闪络。一般F线悬挂高度大于T线高度，F线对T线构成了负保护角屏蔽，雷电击中F线的概率远大于击中T线的概率。雷击中F线引起绝缘闪络后，钢支柱顶部电位抬升，T线绝缘子两端电位差超过绝缘耐压水平时，T线绝缘子也会闪络。造成F线和T线绝缘同时闪络的最小直击雷电流幅值随大地土壤电阻率的提高而降低。雷电击中接触网附近大地或高耸物体时，通过电磁耦合作用在F线和T线上产生感应过电压，F线和T线感应雷耐雷水平一般大于45kA，接触网因感应雷引起的跳闸率较直击雷引起的跳闸率低很多。
二、雷电对高速铁路列车安全的影响分析
牵引供电系统在承受雷击之后，会造成列车供电中断，导致被迫停止运行，甚至还会引发严重的安全事故，从而导致乘客受到生命威胁，以及巨大的经济损失。在铁路运输发展过程中，因为雷击所引发的安全事故屡见不鲜。其中，7.23甬台温特大铁路交通事故从开始到结束的7min中，雷击次数竟然上百次。相关专家对此次事故进行了详细分析，当时牵引供电系统的电力荷载能力根本不能满足列车运行所需的电力系统要求，导致单相接地系统发生跳闸，再加上当时铁路沿线有很多高架桥，以此增加了雷击概率，致使绝缘子被严重破坏，短期内跳闸连续发生。牵引供电系统的雷击防护管理工作不到位，会造成绝缘子击穿爆炸，从而引发长时间的铁路运输中断，给铁路运输带来不可估量的安全风险与经济损失。所以，雷击对铁路运输的威胁必须引起高度重视。
三、高速铁路牵引供电接触网防雷技术分析
（一）防雷计算
一般雷电日数比较高的区域，接触网更加容易受到雷击，接触网的承力索标高在7m，侧面界限在3m，在设计防雷措施的时候，应提前进行计算。其一，耐雷的水平和能力。就是在发生雷击的时候，线路绝缘子串不会击穿临界场强，发生导电通道，从而引发闪络的最大雷电流幅值。一般来说，严格按照线路绝缘子50%冲击闪络电压进行计算，是有效衡量线路防雷性能的一大主要指标，其直接影响着线路的抗雷能力。如果耐雷的水平比较低，就很容易发生闪络现象，从而加大雷击跳闸的几率。其二，雷击跳闸率。也就是按照40个雷电日和100km线路长度作为标准，对雷击跳闸的次数进行计算分析，雷电的流幅值如果明显低于线路耐雷水平，那么绝缘子串就不会容易发生闪络，以此也不会引发跳闸停电现象。
（二）防雷措施
1、绝缘子
在接触网线路中，绝缘子串发挥的作用是绝缘电气，以及机械荷载。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在电气上，绝缘子应该促使带电体、接地体进一步实现电气绝缘，根据相关公式，即d=0.1+U/150，计算在25kV接触网中标称电压值下的最小绝缘间隙。同时，还需要对绝缘子的耐压能力、自身结构、爬电距离等进行充分考虑，并定期进行维护和更新，确保绝缘性能足够良好与可靠，根据实际情况，配合接闪和避雷线，以此防止发生闪络现象。目前，硅橡胶符合绝缘子十分常见，而通过考虑刚性支撑，其中双重棒式绝缘子是最佳的。而对于维护间隙，则应该以线路穿越的区域为依据，科学合理分配，确保防雷性能足够良好。
2、避雷器
目前，高速铁路接触网大部分使用的是氧化锌避雷器，是一种新型的过电压抑制电气。氧化锌避雷器在正常工作的电压下，通过电流小和电阻高，呈现出一种新的绝缘状态。而如果电压值太高，就转换成低电阻状态，并泄放电流，保护其中并联的电气设备。在雷电过电压消失，避雷器逐渐恢复高电阻状态时，及时切断工频电流，避免线路开关发生跳闸现象，以此确保线路能够正常运转。避雷器一般是安装在接触网的支柱上面，相关规范中有明确要求，110kV线路雷击跳闸率应该控制在0.83以内。一般情况下，一个线路锚段小于1400m，在中间部分设置避雷器，效果会更好。而且有研究显示，在此情况下，雷电跳闸率非常低。而且，在一些雷电日比较多的地区，应该结合跳闸率，计算雷电日的分布情况，适当增加避雷器，确保良好的防雷性能。
3、避雷线
PW线主要就是架空地线，主要是用来接地保护二次系统的线路，还可以当作避雷线，性价比较高，位于F线的上方，可以适度对PW线的具体位置进行合理调整，促使其和F线维持在最佳的距离、保护角状态。其实，感应雷造成雷击跳闸的次数比较少，所以，并不是主要的原因。适当调整PW线和F线，T线形成雷电屏蔽，而且效果相对明显。
4、接地
接地主要是由引下线和接地体所组成的，以此形成接地网络。接触网接地一般应该和钢轨或者保护线相连接，其中一些位置需要使用接地体。避雷器可以使用综合性的接地系统，连接保护线或回流线。接触网防雷接地应该详细检测线路沿线的土壤电阻率，并合理选择合适的接地方式。其中，所选择的接地体的位置，其埋深应该大于0.6m，垂直配置钢管接地体或者角钢接地体，并做好全面的防腐措施。接地体的间距应该控制在5m以上，与建筑之间的安全距离控制在1.5m以上。同时，还要做好检修工作，详细检测接地电阻，确保其具备良好的防雷效果。
（三）加强雷电监测
牵引变电所应该采取科学合理的防雷措施，合理设置机房专用空调。全面控制并保护通信设施设备，装配能够有效避免强电和雷电危害的保护器，电器设施设备要与电磁兼容的相关规定相符。在气象部门，借鉴雷电监测技术，在铁路线路周围雷电互动密切监测的基础上，进一步开发一支更加适合监测铁路线路的雷电监测系统，并不断优化，经过统计分析，获取列车运行中，雷电流幅值与地闪密度等相关参数。在必要的时候，还可以检测预警线路周围的雷电活动，并详细记录雷电区域的强弱。切实根据雷电监测体系，记录铁路雷击故障的实际情况和雷电的活动情况，进一步明确感应雷和直击雷，兼顾雷电故障信息与雷电流的统计参数，通过各种方式加强防护，以此实现有效的铁路牵引网防雷。
结语
随着铁路行业的快速发展，社会各界开始重视铁路运行的安全性，这就需要相关部门加强对高速铁路牵引供电接触网防雷技术的优化与更新，在保证人们出行便利的同时，还要确保人们的生命财产安全。只有这样，才能够进一步实现铁路行业的健康可持续发展。因此，高速铁路牵引供电接触网施工人员，必须不断完善雷击防护措施，从而促使铁路得以安全、稳定运行。
参考文献：
[1]周福利.高速铁路牵引供电接触网防雷技术研究[J].商品与质量，2017（11）.
论文作者:王浩雷
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
标签：雷电论文; 绝缘子论文; 防雷论文; 线路论文; 避雷器论文; 高速铁路论文; 铁路论文; 《电力设备》2018年第12期论文;