摘要：随着经济的发展，随着科技的不断发展，电气化铁路，即能供电力火车运行的铁路，已然成为了如今最重要的一种铁路类型。由于自身没有能源来运行，因此这类铁路需要配套相应的电气化设备来提供电能，而这相应的电气化设备就是牵引供电系统，从某种程度上来说，牵引供电系统就是电气化铁路最关键的部分，其主要包括牵引变电所和接触网两大部分，而接触网就是其最容易受到雷电危害的设备。但是牵引供电系统很容易受到天气影响，特别是雷电的影响，导致电气化铁路的故障。
关键词：雷击；跳闸；防雷；氧化锌避雷器；脱离装置
引言
高压电气设备是保证牵引供电系统可靠运行的基础也是最基本的原件，然而牵引供电设备大部分为户外设备，受天气环境影响较大，特别在强雷天气下，如果防雷保护措施不完善，不仅牵引供电高压设备容易损坏，而且空气中产生的高压、高电流会通过接触网为媒介传入变电所，不仅容易对高压设备产生破坏，更严重则会导致整个铁路牵引供电系统陷入瘫痪。
1雷电对铁路的破坏
在我们的日常生活中，雷电作为一种自然现象时有发生。按照不同的划分标准，雷电可以有不同的分类。其中，按照发生雷电的空间位置不同，可以将其分为云闪和地闪。地闪即民间常称其为落地雷，常伴有雷电灾害发生。雷电除了可以对人体造成伤害外，对我们生活中的各种物理设施也会带来损害，铁路也在所难免。雷电天气会造成跳闸甚至更严重的破坏，人民的生命财产也会因此受到威胁。目前我国的电气化铁路主要分布在南方及沿海城市，这些地区大多属于多雷区，雷电现象出现得比较频繁，增加了铁路干线的安全风险。接触网防雷具有以下特点：1.闪电可能会影响配电线，最终导致接触网故障；2.空旷和地势较高的区域相比之下更容易遭受雷击；3.接地不合格也是被雷击的原因之一；4.空间环境以及自然环境（如大气温度、湿度等）对接触网有一定的影响；5.接触网无可替代网络设备。
2氧化锌避雷器的劣化的原因
2.1受潮
氧化锌避雷器其封壳由硅橡胶组成，而硅橡胶作为封壳材料，长时间的运行后，由于外部环境的影响以及产品寿命接近后期等因素，造成其密封性能下降，又或者避雷器上下两端加工工艺粗糙，使水份或者潮气浸入，对内部绝缘造成损坏，同时加速了电阻片的劣化，氧化锌避雷器受潮主要体现在故障后切开硅橡胶内壁可发现明显的闪络痕迹，同时金属附件能看到锌白或锈斑。
2.2老化
氧化锌避雷器受外部环境影响存在部分绝缘子片首先老化的现象，造成参考电压下降，阻性电流和功率损耗增加，由于电网的电压恒定不变，则氧化锌避雷器的部分绝缘子片因荷电率变高，负担变重，形成恶性循环，使绝缘子老化速度加快，最终导致避雷器本体发热，因此氧化锌避雷器绝缘子老化的速度是影响氧化锌避雷器使用寿命的关键因素。
2.3抗冲击能力差
由于氧化锌避雷器在制造过程中，由于制造工艺中每个过程控制点控制不统一，导致绝缘子片的抗冲击电压能力弱，并且在频繁吸收过电压能量的过程中，加速了绝缘子的劣化并损坏绝缘子，而且在牵引供电系统中发生接触网断线，金属接地故障或其他原因引起谐振的同时，其增幅值可达3倍相电压，导致避雷器经常在雷电或操作过电压条件下发生故障。
3避雷器脱离装置
3.1热熔式脱离装置
热熔式脱离装置的工作原理是利用部分高强度、低焊点的合金与避雷器相串联并进行焊接。如果要使避雷器进行脱离动作，必须使电阻片吸收足够的能量来融化该焊点，而通常来说当避雷器故障损坏时，电阻片因工频故障电流持续加热，电阻片温度升至约200℃时焊点融化则脱离器进行动作。缺点：制造技术要求高。脱离装置上脱离部件连接机械强度与工频电流下熔断脱离需达到同步水平，要求契合度高，而且，它对环境要求比较敏感，难以确保在低温条件下的操作可靠性，存在运营不稳定的主要缺点。
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3.2热爆式脱离装置
热爆式脱离装置的工作原理是在放电间隙上并联电容器，在放电间隙的下电极内放置热爆管。如果要使避雷器进行脱离动作，当避雷器发生故障时，工频故障电流在电容器上的压降则使放电间隙击穿放电，同时电弧持续加热热爆管，当热爆管温度升至400℃时脱离器进行动作。缺点：积累积效应。当连续多次重复大幅值电流流过时，可能会使热爆管上的热量积累到一定的程度而误动作，且结构复杂。
3.3分频分流式脱离装置
分频分流式脱离装置能可靠耐受高压系统的操作过电流，并且没有电极烧蚀，同时选用了特殊设计的放电电极，使用高频电容和电感原件，不会损坏脱离器并且不会造成脱离器误脱离，同时又可以在很小的工频电流下快速可靠的动作。目前一些高铁线路在重雷区、操作较频繁的地段均使用的分频分流式脱离装置。缺点：制造技术较复杂，生产及运营维护的材料成本较高。
3.4脱离装置的安装形式
脱离装置的安装形式有很多种，但根本上必须与工作的避雷器串联连接。同时在避雷器脱离器工作脱离后，与牵引供电系统设备带电体要有足够的绝缘距离。至于避雷器脱离器安装在避雷器的上部还是下部，视安装环境而定。
3.5科学应用绝缘材料安装避雷器
绝缘材料的使用可以加强线路绝缘——一方面可以在接触网的相关设备上增加绝缘体的使用，另一方面可以增加绝缘串子中的数量，对于污染情况较为严重的绝缘子要及时进行清理。同时还可以安装避雷器。避雷器与避雷线有相似的功能，但相对来说，避雷器更加小巧、便携和简易，可以与避雷线优势互补。
4防雷技术展望
鉴于目前我国电气铁路防雷还是不够普遍的情况，我国未来可以利用网络资源构建电气化铁路更加完善的雷电检测网络系统以及相应的防雷决策系统。根据实时雷电监测网络系统以及防雷决策系统的指示，从而对各地区电气化铁路采取相应的防雷技术，如：装设避雷线和避雷器、提高接触网接地水平和加强线路绝缘等等。这样实时化、精准化的防雷技术才更能适应我国的电气化铁路，从而减少雷电对其的损害。
结语
总之，在电气化铁路牵引供电系统中防雷装置大部分均采用的是避雷器来作为主要防雷手段，开通的线路均按以下要求设置了避雷器：（1）分相及绝缘关节处；（2）长度在2000m及以上的隧道两端；（3）路径较长的供电线或AF线连接到接触网上的接线处。如果氧化锌避雷器要想实现真正意义上的安全、免维护的运营效果，除了从根本上提高氧化锌避雷的制造工艺水平，对避雷器脱离器的选择也是尤其重要的，同时也会大大的降低运营成本。针对铁路供电系统的结构及特点，研究雷电过电压及其保护、以及保证铁路电网的安全运行的措施。不仅对铁路运输具有重要的经济意义，也对社会物质流动和经济建设步伐具有重要的意义。
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论文作者:孙国强,俞泽民,王振
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/6
标签：避雷器论文; 防雷论文; 雷电论文; 氧化锌论文; 电气化铁路论文; 装置论文; 供电系统论文; 《基层建设》2019年第23期论文;