摘要：随着我国经济的发展，我国铁路工程建设规模越来越大。电力贯通线是铁路电力供电系统的重要组成部分，是确保铁路行车信号等负荷正常运转的根本前提。而雷电暴击一直以来都是影响铁路电力贯通线正常工作的一项不可忽视的原因。在这一背景下，本文将结合国内某铁路大通道，通过对影响铁路电力贯通线防雷效果的因素分析，提出几点有效的电力贯通线防雷整治方法。
关键词：铁路；电力贯通线；防雷整治
引言
铁路电力贯通线是为保证铁路行车信号供电而在铁路沿线架设的室外输电线路，电压为10kV。主要供电对象是自动闭塞信号设备、小站电气集中联锁装置、区间道口信号及报警装置、无线列调、车站电台、红外线轴温探测装置、通信微波站和通信机械室、车号识别系统、TMIS及DMIS通讯网、微机售票系统；车站运转室、重要行车岗点和站台照明等与行车有关的小容量负荷；无电站的生产、生活用电及沿线站区职工生活抽水用电。例如，某铁路运营线大多位于空气相对湿度大，雾气重的丘陵山区，每年夏秋季常有台风袭击，雷雨天气时间较长。供电段电力贯通线因雷害引起的架空线路故障21起，配电所跳闸故障75起，占全年各类故障50%以上，严重危害到行车信号安全供电。因此，必须采取切实可行的措施，减少贯通线雷击故障的发生。
1原因分析
1.1避雷设备老化
出现故障的避雷器全是老式的，使用年限较长，而新式拖离式避雷器未见损坏。段管内电力贯通线上采用的均是HY5WS-17/50型氧化锌避雷器，冲击大电流耐受性能为40kA。该型避雷器共计400组，于1995年前后安装，至今已运行12年多，避雷器阀片已老化。在雷电过电压作用下，避雷器极易被击穿或发生爆炸，导致电力贯通线发生接地或跳闸。
1.2绝缘子和瓷瓶耐压等级低
电力贯通线绝缘子主要采用SC-210型瓷横担（工频湿闪电压60kV)，部分小转角杆或跳线采用P-15或P-10型（工频湿闪电压32kV)针式瓷瓶。因此，瓷瓶耐压等级低，线路的耐压水平低。一般绝缘的10kV供电线路临界闪络电压为75kV左右，而雷击时感应雷引起的过电压的幅值可达400kV，极易使绝缘子尤其是针式瓷瓶击穿，导致电力贯通线两相短路并跳闸。
1.3线路因素
相比于平原地区，在山路地区设计铁路电力贯通线时，经常需要面对大跨越等工作环境，而这也将在很大程度上减弱整体铁路电力贯通线的绝缘水平以及抗击雷电的性能，如果线路经过地区本身容易出现大量的雷电活动，则势必将增加线路出现雷击故障的可能性。除此之外，流经接地体以及杆塔的雷电电流也会在短时间内迅速升高杆塔电位，此时相导线也会出现相应的雷电过电压，而如果杆塔电压和雷电过电压的电位差要高于线路的绝缘闪络电压值，则将会出现反击闪络的情况导致线路出现运行故障。另外，接地线路或是相关电阻值本身缺乏科学性、合理性，或是电杆无法有效保护接地装置，均有可能导致铁路电力贯通线出现雷电击故障。
2电力贯通线防雷整治方法
2.1加装ZnO避雷器等避雷装置
避雷器种类较多，随着技术的发展和进步，ZnO避雷器因其良好保护性能广为应用。ZnO避雷器通过ZnO优越的非线性伏安特性，在正常工作电压时，使流过它的电流极小（μA或mA级）；当雷电过电压作用时，电阻将急剧下降，充分泄放雷电过电压的能量，从而实现保护的良好效果。ZnO避雷器和传统的避雷器的区别在于其没有放电间隙，充分利用ZnO的非线性特性实现泄流和开断。为了有效提升铁路电力贯通线的防雷水平，确保线路的正常供电运行。在本线的电力贯通线路上，专门为电缆分歧杆、电缆终端杆、转角杆、设备杆、跨越杆等容易出现绝缘问题的薄弱位置处加装了避雷装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在加装避雷器等装置之后，在分流之后绝缘子出现闪络现象的可能性将被削弱。当杆塔遭受雷击时，杆塔将负责向大地分流部分雷电流，而避雷线则会负责分流剩余雷电流至相邻杆塔上，一旦雷电流超出限值，避雷器动作将自动加入分流，此时受到导线与导线之间电磁感应作用的影响，在导线、避雷线位置上将分别形成耦合分量，进而有效提高导线电位，起到控制导线与塔顶电位差的作用，从而规避了绝缘子闪络发生。
2.2降低杆塔接地电阻
降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平的有效措施。由于既有接地装置被损坏、盗窃，接地装置接线不合理、接地电阻不合格等原因，致使杆塔接地电阻变大，造成线路耐雷击水平降低。因此对电力贯通线补强接地电阻349处，砍伐或更换绝缘导线18个小区间，在枝柳线加装5套分段装置，从而有效地降低杆塔接地电阻，提高了线路耐雷击水平。
2.3更换高等级绝缘子
对低于P-20等级以下的针式瓷瓶全部更换为PSN-105/5ZS型号的绝缘子（工频湿闪电压400kV)，以提高线路的耐压水平。2007年四季度，投入资金84万元，对电力贯通线进行防雷专项整治，主要更换了所有电力贯通线（不包括黔桂线）上的P-15及以下针瓶2900个。
2.4改善接地电阻
在本线路经过的低山区段当中，相对高差接近400m，而为了有效提升线路的防雷性能，尽可能避免其出现雷电击线路跳闸等问题，还在架设电力贯通线的过程中通过使用专业的设备仪器对土壤的电阻率进行有效测定，在电阻率相对较低的土壤周围敷设外引接地体，并通过适当延伸其射线长度，确保土壤电阻值能够到达相关标准要求：隔离杆、终端杆等的接地电阻不大于10Ω，设备杆接地电阻不大于4Ω。在发现地下土壤电阻率无法满足要求的情况下，施工人员通过采用补打垂直接地体并搭配使用降阻剂，也使得接地电阻得到有效改善。根据相关标准要求，在耕地位置敷设接地装置时多采用水平敷设的方式，并且接地体的埋深需要控制在0.8m以内，而在山石地区接地体的埋深则需要被严格控制在0.3m以内，其他非耕地地区的接地埋深则需要被控制在0.6m以内，并使用搭接的敷设方式，在焊接位置处刷涂一层防腐涂料以增强接地体的防腐蚀能力。
2.5提升绝缘水平
本线电力贯通线使用了大量的高电压等级绝缘子，使得整体10kV铁路电力贯通线的防雷性能得到有效提升。同时，在容易出现雷电击的线路区段，针式绝缘子选用P-20T型，终端杆、耐张杆选用XP-70C型盘形悬式绝缘子，并由两片增加至3片，使得线路的耐压水平得到了大幅提升。工作人员通过定期对铁路电力贯通线进行运维管理，重点检查在线路当中是否存在破损的绝缘导线和故障绝缘装置、避雷装置，通过重新更换部分线路当中的不合格避雷器和伤损绝缘导线，也在很大程度上降低了线路故障的发生概率。另外考虑到铁路沿线地区经常容易出现沙尘、雾霾等空气污染天气，进而容易导致在绝缘线路上沉积大量灰尘，影响线路的绝缘性甚至出现污闪情况。
2.6其他整治方法
雷电击放电下容易形成放电电弧，而这也是引起铁路电力贯通线雷电短路的一大重要原因。当断路器跳闸之后电弧将自动熄灭。因此通过在线路当中使用自动重合闸装置可以有效控制电弧复燃，使得线路即便在遭受雷电击的情况下也很快可以恢复供电，避免对整体铁路电力贯通线造成不良影响。另外，在铁路线路中的较长桥梁、隧道及无架空路径的困难地段采用沿预制电缆槽敷设电缆的形式，同时，在树木较多的地段采用架空绝缘电缆，或者对电缆进行加装穿刺型防雷金具等特殊处理以有效提升线路的防雷性能。
结语
电力贯通线是重要的行车供电设备，确保供电安全对铁路行车安全具有重要的意义。虽然经过整治后贯通线防雷效果明显，但是由于自然环境的影响较大，仍需要加强雷雨季节巡检，及时发现问题，落实记名检修，处理有缺陷的绝缘子，避免扩大故障的影响。
参考文献:
[1]郭庆毅.论铁路供电系统中防雷技术[J].中国高新区,2017,17(8):92.
[2]田轶华.大准线防雷接地措施的几点探讨[J].企业导报,2016,31(17):82.
论文作者:侯海东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/8
标签：线路论文; 电力论文; 避雷器论文; 雷电论文; 防雷论文; 铁路论文; 杆塔论文; 《防护工程》2018年第21期论文;