关于接触网防雷技术分析与对策

关于接触网防雷技术分析与对策

发表时间：2018-10-01T13:04:57.387Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：邢晋[导读] 摘要：雷击对电气化铁路会造成严重危害，会造成接触网设备的绝缘损坏、支架断裂等故障、引发接触网供电中断。哈尔滨供电段黑龙江哈尔滨 150001

摘要：雷击对电气化铁路会造成严重危害，会造成接触网设备的绝缘损坏、支架断裂等故障、引发接触网供电中断。本文针对铁路接触网常见的雷击故障进行分析研究，找出易发生故障的环节，并提出接触网防雷技术措施，对电气化铁路的防雷性能提升具有一定的指导意义。

关键词：电气化铁路；接触网；防雷；技术

前言

随着高铁网络的全面建设，电气铁路在我国交通运输系统中的作用越来越重要，铁路接触网是电气化铁路的重要组成部分，是电气铁路线上架设的输电线路，为高铁列车提供电力输送。铁路接触网和一般的输电线路有很大的不同，接触网必须假设在铁路线路的正上方，电力机车通过车顶的电弓与接触网相连接来获取提供动能的电力。由于接触网都为露天安装，所以其可靠性要求非常高，接触网一旦停电，或列车电弓与接触网接触不良，对列车的供电会产生很大影响，甚至引发安全事故。接触网设备周边环境的变化和极端恶劣天气对接触网影响较大，特别是由于雷击引发的接触网跳闸故障给电气化铁路的安全运行带来非常大的影响，因此，防治雷击引发接触网设备跳闸成为电气化铁路发展的重要技术。

1 铁路接触网雷击故障分析

雷电通常以雷云之间放电、和雷云对大地放电两种形式存在，雷云之间的放电虽然很强烈，但一般不影响大地上的建筑物和设备。雷云对大地放电会对地上的建筑、设备、树木造成极大的破坏。接触网雷击主要有直击雷、感应雷和雷电入侵波三种。直击雷指雷云直接对接触网供电设备放电，强大的放电电流会产生热效应和机械效应，直接将设备击毁；感应雷指雷云通过静电感应或电磁感应在接触网附近的支撑装置、接触悬挂、附加导线上产生感应电势差，过电压会导致绝缘子闪络，电气绝缘击穿，甚至引起火灾和爆炸，造成设备的严重损伤；在附近发生雷击时，会产生雷电波，会沿着附近的线路入侵建筑物或变电所，同样会引发接触网故障。据统计，由于雷击产生的电气化铁路接触网跳闸故障高达 30%到 60%，高速铁路的比例会更高。高速电气化铁路一般建在开阔地区，多采用高架桥的方式。在线路两侧基本没有遮蔽物，铁路明显突出于地面很多，对雷电而言，是天然的放电目标。因此，在雷雨天气铁路接触网受雷击引起跳闸是比较常见的故障。在2014 年，铁路部门统计了 34 条电气化铁路雷击故障情况，由于雷击引发跳闸故障有 1214 次。在桥梁和山区等复杂地形，雷击引发接触网故障频次较高。在雷击故障统计中，接触网最经常发生雷击的部位有接触网附加线、支撑装置的平腕臂、斜腕臂绝缘子、站场软横跨承力索端部绝缘子、接触悬挂下锚绝缘子、避雷器等，特别是正馈线和斜腕臂绝缘子超过雷击闪络的 50%以上。在接触网发生雷击后，主要会造成以下常见故障：

1.1接触网绝缘子损坏。接触网绝缘子分为水平悬式绝缘子和棒式绝缘子两种。水平悬式绝缘子的雷电冲击耐压值是 300k V，棒式绝缘子是 270k V。虽然在安装初期，绝缘子耐压值较高，但由于接触网为裸露安装运行，受周边环境影响较为明显。随着接触网运行时间的不断增长，绝缘子也会随之老化，绝缘子老化严重时会产生裂缝、破碎，绝缘性能严重下降，在发生雷击时，容易发生绝缘击穿故障。

1.2接触网支撑线索损毁。直击雷或感应雷电压非常大，通常到达几万伏以上，会在接触网支撑线索两端形成很高的电压，如果电能不能快速释放，就会由于产生强大电流，支撑线索将会被大电流产生的热量所烧毁。

1.3支柱顶帽和肩架金具损毁。支柱和肩架金具通常位于铁路接触网的最高部分。由于高于其他设备，更容易被雷击中，造成较为严重的损毁。

1.4避雷器击穿。避雷器的如果接地良好，在一定程度上保护其他部件不受雷击的影响，但铁路接地系统会随着运行时间增加接地效果下降，导致接地电阻变大，无法满足设计要求，感应雷产生过电压后，避雷器的最大残压值明显提高，会造成绝缘子击穿。 2接触网防雷的主要措施研究

铁路接触网防雷的目标是提高设备的防雷特性，尽量减少因雷击引发的跳闸故障。结合近年来电气化铁路运行经验和统计数据，为了充分防治雷电灾害，主要的应对措施有以下几个方面：

2.1建立雷电监测网络

建立雷电预警系统，与气象、电力等部门联网，对雷电发生的时间位置进行预判，掌握雷电发生的规律，建立由路局、供电段、车间三级网络。根据预警情况，在雷电发生前做好铁路电气设备和线路防雷检查工作，减少系统潜在的故障点，提高可靠性。此外，监测网络还要提供雷电事故实时查询、事故调查、雷电数据挖掘和统计等功能，对雷击故障进行全面的统计和分析。

2.2架设避雷线

架设避雷线是避免接触网绝缘子损坏、降低铁路接触网雷击跳闸率的有效措施。在地处雷电高发地区的电气化铁路，应架设避雷线来提高接触网防雷性能。通常架设避雷线可采用以下两种方式，分为折角法和滚球法。按折角法计算，避雷线增高肩架高度应超过接触网顶柱 2.5 米。此方法增高肩架尺寸大、重量大、在支柱上固定困难、安装难度较大。此外，对支柱的稳定性会造成较大的影响。如果按滚球法来计算，避雷线的高度应超过接触网顶柱米左右，这种方法增高肩架尺寸相对折角法尺寸较小，重量较轻，对支柱的稳定性影响也较小，方便安装施工。避雷线的架设可以有效引导雷电向避雷线放电，在通过避雷线接地设备将电流接入大地，保护接触网中其他设备免受雷击。

2.3提升接触网接地性能

良好的接地设计是一种有效的防雷措施。设计施工部门要保证接触网接地设备的接地电阻满足防雷设计要求，接地设备要采用定期检查测量，确定接地电阻电阻值是否满足接地要求，如发现问题，必须及时处理。在雷雨季节来临前，必须对接地设备进行全面检查和清理，保证接地设备外观完好整洁，并需要用仪器仪表对接地电阻进行测量，对达不到设计要求的接地电极需要跟换。此外，对避雷器、架空地线、隔离开关等设备的单独接地极进行检查和处理，以保证接地性能良好。

2.4加强线路绝缘性能

加强线路绝缘也是防治雷击的有效措施，主要有以下 3 种方式提高接触网的绝缘性能：