高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施探析

肖 潮

（大秦鐵路股份有限公司大同西供電段，山西 大同 037000）

高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施探析

肖 潮

（大秦鐵路股份有限公司大同西供電段，山西 大同 037000）

從高速鐵路防雷設(shè)計(jì)的概況與受雷擊方式的分析與計(jì)算兩方面來分析高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)，并提出采取接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施應(yīng)遵循的原則及可行建議。從而加強(qiáng)對(duì)高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)，提高高速鐵路安全系數(shù)，保障人民的安全出行，并推動(dòng)我國(guó)高速鐵路進(jìn)一步發(fā)展。

高速鐵路；牽引供電系接觸網(wǎng)；雷電防護(hù)

0 引言

交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著直接的聯(lián)系，當(dāng)交通運(yùn)輸業(yè)較為發(fā)達(dá)時(shí)，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度就會(huì)更快。目前，在我國(guó)大力開展交通運(yùn)輸建設(shè)之后，高速鐵路發(fā)展越來越迅速。然而，高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)卻是鐵路建設(shè)中的一大難題。由于雷擊為高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)造成的損害極大，嚴(yán)重的威脅著高速鐵路的安全，不僅造成了鐵路乘客的傷亡，也嚴(yán)重影響了我國(guó)高速鐵路的發(fā)展，不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。為了解決高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)的安全問題，就必須對(duì)接觸網(wǎng)遭雷擊狀況進(jìn)行分析，并制定合理的措施進(jìn)行防護(hù)，從而增強(qiáng)接觸網(wǎng)的安全度。

1 高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)

（1）高速鐵路防雷設(shè)計(jì)的概況

我國(guó)對(duì)于高速鐵路的運(yùn)行安全問題有著明確的要求，根據(jù)現(xiàn)有的《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》以及《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定》，將高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)進(jìn)行了規(guī)定：年平均雷電日少于20天的地區(qū)為少雷區(qū)；年平均雷電日在20-40天的地區(qū)為多雷區(qū)；年平均雷電日在40-60天的地區(qū)為高雷區(qū)；年平均雷電日在60天以上的地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)。針對(duì)不同地區(qū)雷電日數(shù)量的不同，分為不同程度的雷擊區(qū)域，就能夠有針對(duì)性地制定防護(hù)措施。

（2）高速鐵路受雷擊方式的分析與計(jì)算

通常情況下來說，年平均雷電日數(shù)量較多的區(qū)域，接觸網(wǎng)遭受雷擊的頻率也就越高，兩者之間存在著正比的關(guān)系。接觸網(wǎng)承力索一般距離地面平均高度為7米，其側(cè)面限界一般為3米，單線接觸網(wǎng)遭受雷擊的次數(shù)可以按照以下公式來進(jìn)行計(jì)算：N＝0.122×年平均雷電日數(shù)×1.3。復(fù)線接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)可以按照以下公式來進(jìn)行計(jì)算：N＝0.244×年平均雷電日數(shù)×1.3。在遭受雷擊的過程中，接觸網(wǎng)所受到的損害程度一般與雷電電壓、雷電電流、導(dǎo)線的高度、接地電阻等幾個(gè)因素相關(guān)。綜合多個(gè)因素進(jìn)行雷電防護(hù)設(shè)計(jì)，將會(huì)大大增加接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)能力。

2 高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施

為了避免高速鐵路在雷電天氣出行時(shí)遭受雷擊而發(fā)生交通事故，就要對(duì)牽引供電系接觸網(wǎng)進(jìn)行有效的雷電防護(hù)。而目前，我國(guó)的牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)在技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距，必須根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)條件，從最基本的防護(hù)原則與防護(hù)方法的改善出發(fā)，盡可能地減少雷擊為接觸網(wǎng)所帶來了損傷。

（1）采取接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施應(yīng)遵循的原則

第一，不同的高速鐵路所承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)有所不同，有些高速鐵路專門用于運(yùn)輸乘客，即高速鐵路客運(yùn)專線，而另外一些鐵路線路則是同時(shí)可以運(yùn)輸乘客與貨物，既客、貨混合線路。由于高速鐵路運(yùn)輸線路的不同，其供電方式也有所差別。必須根據(jù)兩者供電的差別，采取有針對(duì)性的防雷措施。

第二，由于高速鐵路線路所經(jīng)過的區(qū)域跨越幅度較大，這就使得高速鐵路在不同的地段具有不同的特點(diǎn)，因此，同一種雷電防護(hù)措施并不一定完全適用于鐵路所經(jīng)過的所有區(qū)間與站場(chǎng)，在防雷設(shè)計(jì)方面，必須根據(jù)區(qū)間與站場(chǎng)的具體情況，采取相應(yīng)的防雷措施。

第三，牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)措施的運(yùn)用，不僅要考慮不同地區(qū)，年平均遭受雷電日數(shù)量，同時(shí)也要對(duì)跳閘數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將兩者進(jìn)行結(jié)合，制定最為合理的雷電防護(hù)方案。

第四，牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)也應(yīng)當(dāng)同時(shí)結(jié)合站場(chǎng)接觸網(wǎng)與站房等多個(gè)方面，做到全面性的防雷措施，避免因防雷設(shè)計(jì)上的疏漏，而造成雷電事故，為高速鐵路帶來安全隱患。

第五，在牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施中，避雷針與避雷線在其性能方面有所不同，不同的接閃器有著各自不同的優(yōu)勢(shì)與不足，若要最大程度地增強(qiáng)接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)能力，就要根據(jù)不同接閃器之間的差別，有效地發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行結(jié)合運(yùn)用，從而達(dá)到更好的防雷效果。

第六，在高速鐵路所經(jīng)過的不同地區(qū)，其環(huán)境條件會(huì)發(fā)生很大的變化，不同地區(qū)之間的氣候、地理等條件存在很大的差異，接觸網(wǎng)防雷措施的設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)將其作為重要因素進(jìn)行考慮，在保障接觸網(wǎng)安全的同時(shí)，減少防雷設(shè)備的投入，降低成本，兼顧防雷安全與經(jīng)濟(jì)效益。

（2）高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)的建議

第一，高速鐵路所經(jīng)過的某些區(qū)域，其年平均雷電日數(shù)量極大，是雷電多發(fā)區(qū)，有些區(qū)域?yàn)榭諘绲钠皆?，環(huán)境自身對(duì)于雷電缺乏防護(hù)能力，高架橋段在遭受雷擊時(shí)將會(huì)造成極大的損害，嚴(yán)重影響高速鐵路的正常運(yùn)作。因此，以上幾處應(yīng)當(dāng)作為雷電防護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。

第二，由于接觸網(wǎng)所在的不同區(qū)域，所遭受的雷擊強(qiáng)度有著很大的差別，且雷電防護(hù)應(yīng)當(dāng)與跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，在采取架設(shè)避雷線、避雷針等防護(hù)措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)雷擊程度而適當(dāng)增加避雷器的架設(shè)密度，并且要注意預(yù)防直擊雷，從而切斷雷電的一切通路，更為有效地保護(hù)接觸網(wǎng)。

第三，在一個(gè)區(qū)間之內(nèi)，接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)措施可以采取在頂端架設(shè)避雷線的方式，而對(duì)于年平均雷擊日數(shù)量較多的地區(qū)，則是要通過架設(shè)避雷針的方式，增強(qiáng)其雷電防護(hù)能力。

第四，由于避雷針、避雷線等避雷設(shè)備其自身的避雷范圍有限，而多種避雷設(shè)備的運(yùn)用，將會(huì)增大其避雷范圍，通過對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，就能夠確定整體的避雷范圍，從而對(duì)可能存在避雷漏洞的區(qū)域進(jìn)行更為有效的防護(hù)，避免某些區(qū)域缺乏防護(hù)而遭受雷擊。

第五，在接觸網(wǎng)支柱頂端設(shè)置防雷措施，可以同時(shí)保護(hù)支柱兩側(cè)的高壓帶電部分，達(dá)到更大范圍的雷電防護(hù)，有效地減少直擊雷對(duì)接觸網(wǎng)高壓部分造成的雷擊傷害。

第六，對(duì)接觸網(wǎng)架設(shè)避雷線、避雷針時(shí)，如果采取絕緣建設(shè)的方式并且使其能夠單獨(dú)接地，就可以同時(shí)減少接觸網(wǎng)支柱所遭受的直擊雷與反擊雷次數(shù)，避免雷擊對(duì)接觸網(wǎng)高壓部分造成損害，并且可以通過這種方式減少遭受雷擊而跳閘的次數(shù)，保障高速鐵路順利運(yùn)行。

第七，當(dāng)接觸網(wǎng)頂端架設(shè)的避雷線、避雷針與信號(hào)設(shè)備之間的距離少于15米時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)該區(qū)域的接觸網(wǎng)頂端避雷線另外加設(shè)絕緣設(shè)備，并且在相鄰的支柱頂端單獨(dú)架設(shè)避雷針并接地，防止防雷措施為信號(hào)設(shè)備造成的負(fù)面影響。

第八，站場(chǎng)接觸網(wǎng)的防雷措施如果能夠與周圍的建筑物防雷措施進(jìn)行有效的結(jié)合，就會(huì)大大地增強(qiáng)其防雷能力，可以在站場(chǎng)較為關(guān)鍵的地段單獨(dú)架設(shè)避雷針，達(dá)到更好的防雷效果。

3 結(jié)語

高速鐵路的大力發(fā)展，是以其安全運(yùn)行作為前提的。在現(xiàn)有的高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采取更為有效的手段與措施，增強(qiáng)雷電防護(hù)能力，使高速鐵路運(yùn)行更為安全順暢。并且在不久的未來，我國(guó)定能研究出更為強(qiáng)大的雷電防護(hù)技術(shù)，更為有效地保護(hù)高速鐵路，保障乘客的出行安全，促進(jìn)高速鐵路運(yùn)輸發(fā)展的同時(shí)，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

［1］邊凱,陳維江,沈海濱,等.高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)用帶間隙避雷器的研制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(10):200-209.

［2］曹曉斌,熊萬亮,吳廣寧,等.接觸網(wǎng)引雷范圍劃分及跳閘率的計(jì)算方法[J].高電壓技術(shù),2013,39(6):1515-1521.

［3］陳維江,賀恒鑫,錢冠軍,等.基于長(zhǎng)間隙放電研究雷電屏蔽問題的進(jìn)展[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012,32(10):11-13.

肖潮，男，本科，大秦鐵路股份有限公司大同西供電段，助理工程師。

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