摘要：近年来，我国开展了一系列的技术改良研究，我国的铁路行业飞速发展，人们的交通出行也越来越多的搭乘动车、高铁、轻轨等铁路运输工具，同时对于铁路的安全性提出了更高的要求，而铁路接触网雷害更是对铁路的安全性有着直接的影响。
关键词：铁路接触网；雷害；特征分；防护措施
1、供电设备雷害机理及其影响
1.1雷害基本机理
雷电的产生受到天气现象、地形地貌、地质等许多大自然因素的影响，其活动效应也因地域的不同而千变万化。供电线路雷击导致的跳闸有两种类型：第一是雷直接击中线路，又称直击雷过电压；第二是雷击线路周围地面，因电磁感应导致的，又称为感应雷过电压。触及网F线或T线受到雷击时的耐雷程度比4kA低，且大于90%的雷击均会引起接触网绝缘闪络。F线悬挂一般高于T线，F线便对T线形成了一种负保护角屏蔽效应，因此F线的雷击率要远远大于T线。F线被雷击而产生绝缘闪络后，钢支柱的上部电位升高，T线绝缘子的电位压力值之差高于绝缘耐受压力程度，其绝缘子也将发生闪络。引起F线和T线绝缘同时发生闪络的最低雷电流幅值会因地面土壤电阻率的增大而减小。
1.2雷害跳闸闪络放电部位分析
对雷击跳闸闪络放电设备的部位进行分类，放电部位主要是F线、平腕双臂、斜腕双臂、对象下锚、避雷针等。该统计结果囊括了普速铁路和高速铁路接触网设备的特点，高速铁路供电的方式与普速铁路相比，F线的总量虽少，但F线部位跳闸的总次数达到了29%。
1.3雷害跳闸的影响分析
雷害影响供电设备的特点主要与牵引变电防护设备的自动跳闸有关。雷雨天气引起的绝缘部件沿面放电一般都能通过变电所保护而完成，且不影响停电时间。在出现直击雷等严重情形下，接触网结构也会因绝缘部件机械性能失调而遭受破坏，或者引发电气绝缘性能降低而导致停电。通过分析近几年的供电设备跳闸数据信息，因雷雨原因导致跳闸是影响铁路正常运输秩序频率增多、投入人员出动添乘上线确认故障的最主要因素。
2、供电设备雷害主要特征
2.1季节性
铁路雷雨跳闸的季节性特征是5～9月频繁率高，其中8月是跳闸次数最多的月份。
2.2地域性
雷雨跳闸件数分布的供电设备存在较大的地域差异性。其中高雷区、强雷区较频繁。
2.3同区域内因地理和运行环境不同体现的差异性
进行地理区域统计分析，可以发现，雷击概率较高的是平原地区高架桥上的铁路线路。而部分地区因两侧山体和隧道较多，其雷击概率相对较低。另外，也存在某条铁路虽地处高雷区或强雷区，但受地理环境、接触网设备安装位置差异性的影响，其雷电危害效应千差万别。
3、接触网雷电防护现状
3.1现有设计规范关于雷电防护的要求
①应在吸流变压器的周边安装避雷设备。②在高雷区及强雷区的重点位置安装避雷器：主要是站场两端绝缘锚段关节、较长隧道的两端、较高的供电线或AF线与接触网的结合点。③在接地电阻满足部分规定的前提下，在高雷区配置相应的避雷线。
3.2建设工程采用的主要防雷措施
当前的铁路接触网稳定大气电压的措施之一就是安装避雷器，主要安装在接触网供电线、绝缘开关及大隧道两头等一些关键装置点。在新线工程建设项目中，依据电力牵引供电设计规范，配置相应避雷线的方案并没有实现，主要是没有提供区间供电线路防护雷电的措施。
3.3存在的主要问题
①避雷器防护效应有极限。分析数据发现避雷器的防护范围只针对一些重点设备，对其绝缘起到一定的防护效果，无法降低跳闸率。部分支柱绝缘子发生雷雨闪络时，其相近的支柱又装有避雷器，因此避雷器防护接触网线路类型的雷电效应有极限。
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②避雷器不适用于接触网线路类型的雷电防护。避雷器一般用于防护隔离开关、电缆头等一些重要设备受到的雷电。铁路线路类型的雷击点是随机发生的，使用避雷器保护线路过电压可以起到保证设备免受雷击侵入波损害的作用，设置避雷器的点应集中，最好低于避雷器与被保护设备之间最高电气距离差。根据实际操作经验，避雷器的普遍质量不是很高，较容易出现故障，而且故障的问题都较隐蔽，如果长时间不处理就很容易发生停电现象。
③选择避雷器的类型需慎重。目前接触网大多数选择的是无间隙氧化锌避雷器。根据电力标准条例《交流电力系统金属氧化物避雷器使用》相关条款规定，“依据被保护对象的特性，如输电线路和谐振过电压高发的区域等，可适当选择能进行串联的避雷装置。”在使用无间隙避雷装置时，需要在设备两头安装并联线路，在系统正常运行时，避雷发生高电阻抵抗，雷电过电压会影响避雷器的动作产生低电阻抵抗，然后雷电能量便会释放出来，接着避雷器就会快速形成高阻抗，直接阻止系统产生对地面续流现象，无间隙避雷装置的作业耗时很短，且具备良好的伏安优势，在与设备内绝缘特性形成良性循环，因此是应用广泛的变电设备防雷保护措施。无间隙避雷器能保护铁路接触网雷害，在绝缘子两端形成并联结构，且因承受系统运行电压较久，老化严重，需定时维护，这与牵引变电所进行比较，其工作量大，实际应用困难。带间隙避雷器型式可以有效保护设备，但不能降低跳闸率，有时还会存在跳闸率增高的风险。
4防雷工作整治措施
4.1明确铁路接触网防雷工作意见
将电力系统高压输电线路的雷电防护数据与铁路雷电防护科学研究成果结合起来，依据相关技术标准和要求，提出了接触网雷电防护技术方案“遵守经济技术实施差异化设防规则，以安装避雷线为主，重要区域装置避雷器”。实行增加避雷线作用的优化路线，在推行接触网下锚点、分段和分相用绝缘子上首先选择联合用绝缘子，防止雷击绝缘因损坏而产生的影响，最大程度地扩增接触网防雷优化试验区域。
4.2推进供电设备防雷安全专项整治
把防雷工作视为专项整治内容之一，对一些线路实行防雷设施的优化。整修变电所连接的地网，保证变电所的防雷接地装置有效电阻值在正常范围内，从而避免供电设备遭受雷害。
4.3完善铁路接触网设备防雷技术标准体系
在前期整治经验上进行改善，开展研究接触网线路雷击跳闸率合理值、雷电防护程度、工程实践措施方案等一系列内容，积极健全铁路供电设备的防雷技术体制。
5建议
5.1提高重点雷区既有接触网抗雷水平
保留现有技术，依据“以安装避雷线为主，重要区域装置避雷器”的操作要求，进行数据分析，计算出接触网用于防雷所要强化的范围，落实“在强雷区改善之后变电所每年雷雨天气导致的跳闸率低于5”的工作要求，努力减少气候对行车秩序造成的不便。
5.2从工程源头保证接触网整体防雷技术能力
当前新建铁路的工程项目，并没有实现规范接触网架空避雷线的技术方法。在接下来的新建工程项目中需严格落实相关要求，实施接触网防雷技术，从源头上提高接触网整体的防雷技术水准。
5.3推进接触网雷电防护工作
为了大力推动接触网防雷工程的实施力度，需要结合前期科研成果和高铁接触网防雷优化工程的实践成果，联合编写《铁路触网雷电防护技术导则》，明确提出接触网雷电的防护准则、实施方案、雷击跳闸率限值、工程实施条例等，这为推动我国接触网雷电防护和健全铁路接触网雷电防护建设体制奠定了基础。
结束语
为更好地防治铁路接触网雷害事故，基于供电设备雷害机理，分析了铁路接触网雷害主要特征，探讨了铁路接触网防雷工作现存问题，并结合自身工作经验，提出了一系列雷害整治措施与防雷建议，以期有助于铁路接触网防雷工作。
参考文献：
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[2]李鹏.高速铁路牵引供电接触网雷电防护策略探讨[J].现代城市交通，2017.
[3]赵紫辉，吴广宁，曹晓斌，等.基于电气几何模型的接触网避雷线架设高度的计算方法[J].中国铁道科学，2011.
论文作者:郭建报1,张晓帆2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/19
标签：雷害论文; 避雷器论文; 防雷论文; 雷电论文; 铁路论文; 防护论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第26期论文;