广州轨道交通建设监理有限公司 510010
摘要：高速电气化铁路发展迅速，接触网作为担负机车供电的重要设备，位于高铁线路的最上方，极易遭受雷击引起损坏。文章主要针对铁路电网结构及特点，分析接触网雷害，结合我国电气化铁路现状，对铁路接触网系统防雷进行探讨研究，并提出接触网系统防雷的改进建议
关键词：铁路；接触网；防雷措施
引言
随着高速、重载铁路事业的发展，铁路运输对接触网供电安全可靠性的要求越来越高。接触网线路里程较大且完全是架空结构，绝大部分裸露于自然环境中，使得其遭受雷害的几率大大增加，一旦遭受雷击则易造成绝缘闪络断裂、线路跳闸等事故，严重时会导致列车停运，对铁路运输造成巨大影响。因此，接触网的防雷是实现电气化铁路安全、稳定、不间断供电的一个重要环节。
1 接触网简介及特点
1.1接触网的组成
接触网是沿铁路线空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成，接触悬挂包括接触线，吊弦、承力索以及连接零件；支持装置用以支持接触悬挂，并将负荷传给支柱或其它建筑物；定位装包括定位管和定位器，其功用是阆定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱；支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。
接触网的电压等级：工频单相交流制：25kv。接触网供电方式有单边、双边供电和越区供电。单边和双边供电为正常的供电方式。越区供电是一种非正常供电方式（也成事故供电方式）
1.2接触网的特点
（1）空间环境特性
接触网沿路轨架设，线路四周的各类建筑物，电力输电设施、通讯信号线路与接触网之间互相影响。
（2）气候特性
大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、雷电等气象条件对接触的作用十分明，接触网的机电参数等都会随气象条件的变化而变化，突然的气候变化还可能造成重大行车事故。
（3）无备用特性
接触网沿铁道线架设，分布区域广，加之必须与受电弓滑动接触才能将电能输送给电力牵引机，从技术上无法实现接触的备用。
（4）负荷不确定性
接触网所承担的电力牵引负荷是移动的、不确定的和随机的，负荷变化使接触网经常承受较人冲击，为保证接触网正常运行，接触必须具备较强的过负荷能力。
2 电气化铁路接触网遭受雷击的现状
我国地理面积广阔，不同地区气象条件差异很大，依据雷电日的不同，分为少雷区、多雷区、高雷区、强雷区和超强雷区。从目前开通的电气化铁路运行情况看，对于雷击接触网线路，概括起来可以划分为三种情况：
（1）雷击接触网附近的地面，在接触网上引起感应过电压。
（2）雷击支柱，在支柱上产生冲击电压，同时在接触网上引起感应过电压。
（3）雷直击于接触网，在接触网上产生行波过电压。根据统计数据分析，部分线路雷击事故比较频繁。具体危害表现为：雷电造成接触网绝缘子闪络，引起牵引变电所跳闸；铁路隧道中，常出现雷电击穿水泥壁；接触网支柱被雷击损坏等。
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3 接触网遭受雷击危害造成的影响
雷击发生时，会在接触网线索上产生过电压，当超过线路绝缘水平时，接触网线路发生绝缘闪络，造成接触网跳闸，严重时会发生断线事故，根据铁路相关规定，客运专线接触网跳闸后，不论跳闸自动重合成功或重合失败强送电成功，原因不明时，本线及邻线都要限速运行，必将会对列车运行秩序造成影响，当跳闸重合失败，试送失败，造成中断供电，将对运行秩序造成更大的影响。
4 接触网系统防雷
4.1 接触网防雷原则
通过分析研究，接触网需遵循的防雷原则[5]：划分雷区等级，记录雷击跳闸率，二者结合，制定合理的防雷措施；战场防雷和站房接触网防雷相结合；接地系统和接触网防雷改造相结合；各种避雷装置互相结合，实现优势互补；避雷器和接闪器相结合。
4.2 防雷关键技术
由国内外的防雷措施和防雷经验可知，现阶段防雷技术主要有以下几点：
（1）安装避雷线防雷。经验表明架设避雷线有助于提高耐雷水平。架设避雷线主要是防直击雷，由于接触网系统的绝缘等级较低，在雷电过电压引起的绝缘子闪络中，感应雷过电压引起的闪络占绝大部分，故架设避雷线除了防直击雷外，还应该具有防感应雷的功能。避雷线可以安装在承力索上方或者支柱上方。
（2）安装避雷器防雷。避雷器数目越多，雷击跳闸率就越低，因此要达到较好的避雷效果，避雷器就要密集安装。然而，避雷器对过电压的保护是有限的，并不适合所有区段，因此在雷击比较集中的地段安装线路避雷器，效果比较理想。
（3）选用合适的绝缘子。雷电使绝缘子损坏后绝缘性能无法恢复是导致牵引供电系统故障的重要原因。污秽环境会使绝缘子耐受雷电过电压的能力下降，因此，在污染严重或风沙较大的地区应采用大爬距、抗污性能好的复合绝缘子；雷雨天雨水在绝缘子表面形成的水流造成绝缘闪络也是常见的情况，故可选用伞裙结构和大爬距的绝缘子。
（4）可靠接地。接地技术也是防雷技术的关键环节，可靠地接地使得雷电流顺利释放。从工作性质上接地可分为工作接地和安全接地。
5 现有防雷体系的缺陷以及改进措施
根据《高速铁路设计规范》和《铁路电力牵引供电设计规范》，结合京沪高铁防雷措施存在的缺陷[7]，本文在充分分析和研究基础上提出了以下改进措施。
5.1 加强对直击雷防护
京沪高铁接触网防雷设计主要参考电力系统35 kV 输电线路，全线大部分都未设置避雷线。由于现行的接触网系统仅在关键部位增加避雷器和接触网本身的架设高度，导致现行的防雷体系在实际运行中对直击雷和感应雷的防范效果并不好，尤其是对直击雷。改进措施是增加避雷线。
5.2 采用避雷器在线监测技术
京沪高铁目前安装的避雷器大都采用氧化锌避雷器，这种避雷器存在的缺陷是电阻片随着动作次数而老化引起失效现象。采用避雷器在线监测技术是将泄漏电流监测装置和避雷器放电计数器整合在一起进行监测，通过监测避雷器漏电流大小和计数器动作次数，及时掌握避雷器的运行性能。
5.3 考虑不同区域雷电防护的差异性
京沪高铁全线长1318 km，同一线路不同地区雷电频度、强度和土壤电阻率差异很大。建议根据不同区域历年雷击跳闸数据，气象数据，土壤参数等因地制宜，设计安装不同类型和规格的避雷装置。
6 结束语
随着我国电气化铁路运营里程的不断增加，高速客运专线的逐步投入运行，对牵引供电系统的可靠性、安全性提出了更高要求。由于雷电发生的机理十分复杂，我们还不能完全控制雷害的发生，但通过必要的防雷措施，可以减少雷害的发生，为确保牵引供电系统安全可靠运行，我们要不断地总结经验教训，加强运行、检修、维护各个环节的工作，重视防雷的措施和技术改进工作，采取有针对性的防范措施。
参考文献：
[1]卢泽军，谷山强，冯万兴，赵淳，严碧武，苏杰.高速铁路接触网综合防雷对策分析[J].电气化铁道，2014，02：30-33.
[2]张鸿.高速铁路接触网防雷措施及建议[J].黑龙江科技信息，2015，02：132.
[3]樊建飞.高速铁路接触网防雷措施及建议[J].江西建材，2015，04：174+176.
[4]陈建明.高速铁路接触网技术研究及应用[D].中南大学，2004.
论文作者:邹东源
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/15
标签：防雷论文; 避雷器论文; 过电压论文; 避雷线论文; 雷电论文; 绝缘子论文; 电气化铁路论文; 《基层建设》2016年8期论文;