高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)防雷技術(shù)研究

顏秉權(quán)

摘要：高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)的地位十分重要，由于其特殊性極易遭受雷擊。本文探討了一些關(guān)于接觸網(wǎng)的防雷技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路：接觸網(wǎng)；防雷

TBl0621、TBl0009等國家規(guī)范要求高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)必須架設(shè)地線和安裝避雷器，做好防雷。雷雨天氣是自然現(xiàn)象，防雷措施未做好，可能導(dǎo)致難以估量的損失。所以需要就高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)防雷展開研究，找出合理的防雷措施。

0.概述

TBl0621、TBl0009等系列國家規(guī)范中對高速鐵路接觸網(wǎng)防雷做出了明確規(guī)定：接觸網(wǎng)大氣過電壓防護，必須按雷電活動實際，采取防護措施，同時按照雷電日等級劃分雷區(qū)，實施不同的防雷措施。

我國雷電活動較多，總閃電密度平均值約4.2fl/km2/a，極大值約34.8fl/km2/a，雷暴極值區(qū)大部分集中在南部，雷暴日超過100d。防雷在我國是重中之重，我國已進入綜合防雷減災(zāi)階段，防雷技術(shù)出現(xiàn)飛躍式的發(fā)展。但我國高速鐵路的起步較晚，在防雷方面很多地方存在問題，很多外國的成功經(jīng)驗在我國不一定適用，而快速發(fā)展的高速鐵路，隨著鄭州至徐州的高速鐵路開通運營，全國高速鐵路總里程超過2萬公里，保持世界第一。但有很大一部分集中在雷電活動頻繁區(qū)域，因此研究接觸網(wǎng)防雷技術(shù)十分緊迫，而且關(guān)鍵。

1.防雷技術(shù)

1.1防雷計算

通常雷電日數(shù)越高的地區(qū)，接觸網(wǎng)越容易遭受雷擊，接觸網(wǎng)承力索一般標高7m，側(cè)面界限一般3m，在進行防雷設(shè)計時，必須進行防雷計算。

首先耐雷水平。指的是發(fā)生雷擊時，線路絕緣子串不會出現(xiàn)擊穿臨界場強，出現(xiàn)導(dǎo)電通道而出現(xiàn)閃絡(luò)的最大雷電流幅值。一般按線路絕緣子50%沖擊閃絡(luò)電壓計算。這是一個衡量線路防雷性能的重要指標，關(guān)系著線路抵抗雷擊的能力。如果耐雷水平低，則容易出現(xiàn)閃絡(luò)，就會更容易導(dǎo)致雷擊跳閘。

其次，雷擊跳閘率，一般指按40個雷電日和100km線路長度為標準計算雷擊跳閘次數(shù)，雷電流幅值相比線路耐雷水平低，那么絕緣子串不容易出現(xiàn)閃絡(luò)，一般就不會導(dǎo)致跳閘停電。

1.2防雷措施

（1）絕緣子

接觸網(wǎng)線路中絕緣子串不僅起著電氣絕緣的作用，還承擔著機械荷載。電氣方面，絕緣子應(yīng)使帶電體和帶電體以及接地體實現(xiàn)電氣絕緣，根據(jù)d=0.1+U/150（VDE經(jīng)驗公式），可計算出在25kV接觸網(wǎng)中標稱電壓值下的最小絕緣間隙。實際上，還需要考慮絕緣子的耐壓能力、本身的結(jié)構(gòu)以及爬電距離等，同時還需定期維護或更換，保證絕緣性能可靠，配合接閃、避雷線可比較有效地防止出現(xiàn)閃絡(luò)?，F(xiàn)階段硅橡膠符合絕緣子比較常用，考慮剛性支撐，雙重棒式絕緣子比較合適。維護間隙應(yīng)根據(jù)線路穿越的地區(qū)進行合理分配，保證防雷性能。

（2）避雷器（接閃）

國內(nèi)高速鐵路接觸網(wǎng)多使用氧化鋅避雷器，這是一種新型過電壓抑制電氣，線性系數(shù)約0.025，在正常工作電壓下，通過電流小，電阻高，進而呈現(xiàn)一種絕緣狀態(tài)。如果電壓值過高則轉(zhuǎn)換為低阻態(tài)，泄放電流，保護與之并聯(lián)的電氣設(shè)備，當雷電過電壓消失避雷器恢復(fù)高電阻態(tài)，切斷工頻電流，防止線路開關(guān)跳閘，保證線路運轉(zhuǎn)。避雷器一般安裝在接觸網(wǎng)支柱上，DLT620系列規(guī)范中要求，110kV線路雷擊跳閘率應(yīng)小于0.83。一般一個線路錨段小于1400m，在中部設(shè)定避雷器，效果較好，有研究顯示這種情況下只有0.45的雷電跳閘率。當然一些雷電日較多的地區(qū)，應(yīng)結(jié)合跳閘率統(tǒng)計和準確的雷電日分布適當增設(shè)避雷器，保證防雷l生能。

（3）避雷線

PW線主要是架空地線，用于二次系統(tǒng)為線路提供接地保護，可兼做避雷線使用，經(jīng)濟性較好，位于F線（正饋線）上方，可適當調(diào)整PW線的位置，使其與F線保持最佳距離和最佳保護角。實際上感應(yīng)雷導(dǎo)致雷擊跳閘相比直擊雷的次數(shù)要低，并不是主要原因。調(diào)高PW線與F線，T線形成雷電屏蔽，且效果較好。

（4）接地

接地主要由引下線、接地體構(gòu)成，形成接地網(wǎng)絡(luò)。接觸網(wǎng)接地一般要與鋼軌或保護線直接連接，部分地點則需要使用接地體。比如隔離開關(guān)、避雷器、支柱等。避雷器可使用綜合接地系統(tǒng)，并連接保護線，或是回流線。

接觸網(wǎng)防雷接地應(yīng)充分檢測線路沿線土壤電阻率，選擇合適接地方式。所有采取接地體接地的點，接地體埋深應(yīng)大于0.6m，垂直配置鋼管接地體或角鋼接地體，做好防腐措施。接地體間距應(yīng)大于5m，與建筑安全距離應(yīng)達到1.5m以上。做好檢修工作，定期檢測接地電阻，保證其防雷效果。

2.結(jié)束語

接觸網(wǎng)在高速鐵路線路中是唯一的供電方式，其地位十分重要，一旦遭受雷擊則會導(dǎo)致嚴重后果。所以必須要做好接觸網(wǎng)的防雷。一般在進行防雷設(shè)計時，要考慮鐵路沿線的雷電日分布情況、土壤電阻率、地形特點、氣候情況，計算耐雷水平和雷電跳閘率，綜合這些因素確定采取的防雷措施，保障高速鐵路的正?？煽窟\行。