摘要：电气化铁路以其牵引力大、速度快、能耗少、效率高、价格低、无污染等优点逐渐成为铁路运输的发展方向。雷击产生的侵入波过电压通过接触网传入牵引变电所，可能引起所内电气设备的损坏，造成更大的损失。因此做好接触网的防雷工作，减少接触网雷击故障不仅可以提高接触网本身的供电可靠性，而且可以使牵引变电所安全运行得到保障。这对提高电气化铁路运输安全和效率具有十分重要的意义。
关键词：电气化铁路；接触网；防雷技术；措施
一、前言
电气化铁路在运输系统中逐渐承担起明显重要的作用，但接触网设备周边环境的变化和日常极端恶劣天气不断增多，接触网设备因雷击引发跳闸故障日渐频繁，给供电设备的安全运行埋下隐患。如何防治雷击引发的闪络造成接触网设备跳闸成为电气化铁路发展的重要部分之一。我国的铁路线路很多都分布在南部地区和东部地区，大大的带动了所经地区的经济发展。但同时，这些地区的雷电活动强烈，对铁路运行的安全提出了巨大的考验。作为铁路供电系统中重要的组成部分，牵引网工作状况对铁路正常运行有着极大的影响。
电气化铁路接触网遭受雷击时，会出现线索上的过电压引发绝缘闪络，进而导致接触网出现跳闸情况，严重可造成接触网断线，引发触电等严重危险问题。一旦出现跳闸情况，首先是设备本身受雷击造成损害，其次本线及邻线首列列车均需限速运行，相关设备管理单位需出动巡视检查设备。如跳闸造成线路断线接地或者绝缘设备被击穿等情况，则接触网供电中断，严重影响铁路运输秩序，造成铁路经济损失及不良的社会影响。
二、接触网设备受雷击特点分析
（一）雷击部位多在绝缘子处
从近几年的雷击事件来看，在电气化铁路接触网中，雷击的部位多在绝缘子部位，比例达到了50%以上，一旦雷电击穿绝缘子，就会引起接触网跳闸，从而影响铁路运行。
（二）设备最高处容易遭受雷击
正馈线、站场软横跨承力索端部绝缘子等易遭受雷击的部位距离轨面的高度多在10m以上，而保护这些部位的接触悬挂却在这些部位的下方，一般也起不到保护的作用，从而使该部位遭到雷击。
（三）雷击后设备烧损、老化
从雷击后果来看，绝缘子等部位遭到击穿之后，会被烧伤，进而老化。承力索、接触线等线状设备来说，遭到雷击之后，线索容易出现断股、烧损发黑严重时可直接造成断线等。对其他设备而言，电气设备性能被损害，给电气化铁路的安全运行造成很大隐患。
三、接触网危害分类
（一）雷击接触网近地面
当雷击接触网距离在65米以内，接触网产生的感应电压可以使用U=252KV计算；使用50%闪络电压可以衡量绝缘耐雷水平的参数。
（二）雷击接触网支柱
绝缘子闪络是雷击接触网引起的一种状况。当雷电加载到支柱上的时候，就会在接触网导线上产生很大的电压。雷击支柱的时候，会让雷击部位的电磁场迅速发生变化，导致电磁感应线路上产生感应电压，通常电压极性和雷电流方向相反。
四、电气化铁路接触网雷电防护措施
（一）架设并优化避雷线。
架设避雷线是降低接触网雷击跳闸概率和避免绝缘子损坏最有效的措施之一，对处于多雷、高雷、强雷区的电气化线路，应结合线路条件以及雷电防护要求，以架设避雷线为主，一种是按折角法计算，避雷线增高肩架高度须在柱顶以上约2.5m（按45°保护角考虑），一方面增高肩架尺寸和重量较大、在支柱上固定困难、施工安装难度大，另一方面对支柱的稳定性有较大的影响。另一种是按滚球法计算，避雷线增高肩架高度须在柱顶以上约1m，对支柱稳定性影响较小，易于工程实施。架设避雷线后可引导雷电向避雷线放电，通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护的接触网设备免遭雷击。对于建设中或已开通线路，可逐年进行接触网防雷改造试验，实施增设避雷线功能的改造方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在电力系统运行中，负荷很重要，并且所经地区的雷暴数为一个月13次以上的区域，必须沿着全线设置避雷线，并且架设较高，以较好的接地为支撑。对于35KV与以下的线路，通常不会沿着全线设置避雷线。35KV以内的线路都是普通用户，不属于干线范畴，其故障影响较小。在电气化铁路施工中，一般使用25KV进行供电，其中接触网直接影响列车安全，它要求接触网必须具有很好的稳定性，它的重要程度远远超过35KV的供电系统与线路。针对国内线路的经济成本与具体状态，特别是动车、高铁比较繁忙的线路，必须在接触网和重雷区设置好避雷线。
（二）提高接触网整体接地水平，减小接地电阻，增加接地数量。
对于不同的防雷措施，接触网接地是最常见的方法。接地系统的好坏直接决定了防雷措施的效果，设计、施工部门要确保防雷接地装置的等效电阻值满足要求，运营管理单位应定期检查维护防雷设施、定期测量接地电阻等参数，发现问题及时处理。每年雨季前对管内接地装置进行一次全面摇测，测量接地电阻不满足要求的增加或更换接地极。对隔离开关、避雷器、架空地线处的单独接地极进行整治处理，重新埋设接地极，部分处所装设石墨接地极，以保证接地良好。目前，国内电力体系使用的是电杆接地，由于雷击而跳闸的次数明显减少。减小接地距离，拓展接地范围与数量，每隔200米就在接触网杆塔和水泥柱之间进行接地，尽量让每组接地网电阻满足要求。如果原地网的电阻在10欧姆以内，不需要对其进行地网补充；如果电阻率在1000欧姆以内，则接地电阻必须在10欧姆以内；当土壤电阻率超过1000欧姆，其接地电阻应该在30欧姆以内。
（三）避雷器安装。
避雷器对反击、防止、绕击雷电具有明显的效果。对于重点设施安装，必须结合牵引规范和铁路电力要求，使用避雷器，在较好的接地电阻的基础上，在隔离开关、分相两侧、锚段关节、长度超过2000米隧道处设置避雷器。由于接触网避雷器安装通常在露天，一旦避雷器更换与维护不及时，在外部污秽的双重影响下，避雷器的工频值会直接降低，最后造成污闪事故。在铁路线路中，为了可以屏蔽接触网和正馈线，在铁路线路上增设了一根铝包芯铝绞线架空地线。为了雷电流可以有稳定的泄流通道，使用70型铜芯电缆增设在路基区段的基础和支柱中预留出接地螺栓之间。对于加强线区域，当加强线从运行中退出后，会和接触网的支柱产生短接，使加强线变成柱顶的架空线。对于这种情况，当加强线从运行中退出时，要将接触悬挂和加强线之间的连接拆除。
（四）强化牵引变电所工作效率。
牵引变电所的运行方式和环境与电力系统相似，进入牵引变电所的雷波幅值很大程度会受变电所的绝缘能力约束。通常，变电所设计的电压等级会受避雷器氧化锌影响，需要在内部结构安设避雷针。变电所内部的环形接地网，最好使用最近方式进行接地，尽量让接地电阻满足施工规范。变电所作为雷电危害最羸弱的部分，只要做好这些工作，雷击事故将明显降低。
（五）优化绝缘子。
在现实生活中，雷电很容易影响接触网重合闸，中断供电的原因是：绝缘子受到续流工频烧蚀后的破损与炸裂影响，路绝缘得不到自动恢复，最终影响重合闸。针对上述情况，为了控制绝缘子影响，必须建立起电弧工频，做好避雷器与避雷线布置工作；通过对电弧工频进行疏导，从源头上避免绝缘子表层燃烧，并且安装好并联，以保护绝缘子间隙。除此之外，还可以从改善绝缘子自身抵抗腐蚀的能力出发提高防雷功效。当前，输配电线路应用最广的是使用玻璃、瓷器、合成硅橡胶绝缘子。当电弧工频烧蚀形成绝缘子时，受热分解影响，硅橡胶会喷发出吹弧作用，让电弧和绝缘子相脱离。另外，局部受热的硅橡胶通常不会马上炸裂，这样就有助于恢复绝缘。烧蚀过后的绝缘子由于没有完全脱落，具备很好的绝缘性能，并且拥有重合闸基础，而烧蚀后的瓷绝缘子完全脱落。因此，强化与合成绝缘子对改善重合闸有很大的好处，但是不能完全解决防雷问题，最好是将其作为补充，尽量应用在高速铁路中。
五、结束语
新时期，电气化铁路的构建及应用过程中，对于接触网的要求越来越高，我国在进行电气化铁路接触网施工建设的过程中应当逐渐积累经验并研发先进技术，促使各项工作细节能够更高质量的完成，从而提升整个工程质量，保障电气化铁路在运输过程中能够拥有稳定而可靠的电能供应。同时还应当在进行建设过程中应用高质量材料及提升关键技术水平，提高我国铁路运输效率，为国家经济建设贡献力量。
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论文作者:孟国伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
标签：电气化铁路论文; 绝缘子论文; 避雷线论文; 防雷论文; 避雷器论文; 雷电论文; 变电所论文; 《基层建设》2018年第34期论文;