遵化北站接觸網(wǎng)防雷措施淺談

石秀錦

【摘 要】論文分析了遵化地區(qū)氣候特點和地形特點，雷電對電氣化鐵路接觸網(wǎng)的危害以及造成的影響，簡要分析了雷電的特性和危害，對遵化地區(qū)牽引供電接觸網(wǎng)遭受雷擊的地點、損失和影響進行了統(tǒng)計分析，找出了遵化北站接觸網(wǎng)遭受雷擊是由于既有架空地線高度不夠沒有對需要保護的設(shè)備形成有效遮蔽和支柱接地電阻普遍不達標(biāo)造成的，并據(jù)此結(jié)合《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于防雷措施的要求和對支柱接地電阻規(guī)定，提出了切實可行的改造方案。

【Abstract】 This paper analyzes the characteristics of Zunhua climate and terrain features， and the lightning harm to contact network of electrified railway and its influence， then briefly analyzes the characteristics and harm of lightning， statistically analyzes the positions， loss and effects of OCS hit by the lightning in Zunhua area， finds out the lightning reasons in Zunhua area are the existing overhead ground wire is not high enough to effectively protect the equipments need to be protected and the ground resistance of support is not standard， then combining with the requirement of lightning protection measures and the rule of the support ground resistance in the code of “Design Specification for Power Supply of Railway Electric Traction”， puts forward the feasible reform scheme.

【關(guān)鍵詞】遵化北站；接觸網(wǎng)；防雷

【Keywords】 North Zunhua Station； catenary； lightning protection

【中圖分類號】U226 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0168-02

1 引言

大秦電氣化鐵路二期自1992年12月21日開通運行以來，隨著運量逐年遞增，行車密度也逐年加大，牽引供電系統(tǒng)能否安全可靠運行，直接關(guān)系著每天運量能否按計劃完成。在牽引供電系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)是其重要組成部分，目前絕大部分的接觸網(wǎng)都裸露在自然環(huán)境中并且沒有備用設(shè)備，接觸網(wǎng)的狀態(tài)直接決定著牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，由于接觸網(wǎng)是動態(tài)的戶外設(shè)備，極易發(fā)生故障，特別是雨季，經(jīng)常發(fā)生雷擊接觸網(wǎng)，造成停電故障，嚴(yán)重影響了正常的運輸秩序。

大秦線遵化北站位于燕山南麓，唐山地區(qū)遵化縣境內(nèi)，遵化縣區(qū)域內(nèi)降雨充沛，森林植被覆蓋率高，是我國鐵礦的重要產(chǎn)區(qū)，也是雷電活動比較頻繁的地區(qū)，每年因雷電都會發(fā)生多起接觸網(wǎng)停電故障，因此如何加強接觸網(wǎng)線路防雷措施，防止雷害發(fā)生對遵化北站乃至整個大秦電氣化鐵路有著重要意義。

2 雷電過電壓對接觸網(wǎng)的影響

2.1雷電對接觸網(wǎng)的危害

雷電是一種大規(guī)模的劇烈的放電現(xiàn)象，同時也是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，是影響電力系統(tǒng)電網(wǎng)安全運行的首要環(huán)境因素。目前絕大部分接觸網(wǎng)都裸露在自然環(huán)境中，基本沒有采用大氣過電壓防護措施進行防護，因此雷電也是影響接觸網(wǎng)安全可靠運行的重要環(huán)境因素。在雷雨天氣，接觸網(wǎng)極易遭受雷擊，發(fā)生支柱或絕緣子損壞等故障，造成變電所跳閘，直接中斷行車，影響運輸任務(wù)的完成。 如2013年8月15日，遵化縣區(qū)域內(nèi)雷雨大風(fēng)，在大秦線玉田北站～遵化北站36KM的線路上，因雷擊發(fā)生11起故障，多處設(shè)備損傷，變電所跳閘，中斷供電，極大的干擾了正常的行車秩序。

2.2 接觸網(wǎng)遭受雷擊的頻度

接觸網(wǎng)遭受雷擊的頻度與所處地區(qū)的年平均雷電日數(shù)有關(guān)，根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343）的規(guī)定，年平均雷暴日在20天以下地區(qū)為少雷區(qū)；年平均雷暴日20～40天的地區(qū)為多雷區(qū)；年平均雷暴日40～60天的地區(qū)為高雷區(qū)；年平均雷暴日大于60天以上的地區(qū)為強雷區(qū)。大秦線遵化北站地處河北唐山地區(qū)，年雷暴日統(tǒng)計為32.7天，為多雷區(qū)。

2.3 接觸網(wǎng)遭受雷擊過電壓的類型

通過計算和統(tǒng)計，目前接觸網(wǎng)遭受的雷擊過電壓主要由大氣中的雷云對地面放電而引起的，分直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種，有時也會由直擊雷過電壓衍生出雷電反擊過電壓，對接觸網(wǎng)構(gòu)成威脅。

直擊雷過電壓，此種類型是雷電直接閃擊導(dǎo)線，在導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓及巨大的電流，雷電過電壓危險程度主要以雷電流的幅值及其坡頭的陡度為依據(jù)進行確定。

感應(yīng)過電壓，對于接觸網(wǎng)而言，除直擊雷過電壓以外，還會存在感應(yīng)過電壓，在雷雨天氣，即使雷電未直接擊中接觸網(wǎng)，接觸網(wǎng)仍會感應(yīng)出大量的束縛電荷，一旦雷云放電結(jié)束，此束縛電荷將會以光速飛速朝著接觸網(wǎng)的兩側(cè)進行傳播，進而產(chǎn)生極高的感應(yīng)過電壓。

3 接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀

3.1 《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》中防雷規(guī)定

《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》（TB 10009-2005）第5.3.1條中關(guān)于接觸網(wǎng)的防雷措施主要是安裝避雷器和架設(shè)架空避雷線，同時做好必要的接地。具體規(guī)定為：endprint

①吸流變壓器的原邊應(yīng)設(shè)避雷裝置。

②高雷區(qū)及強雷區(qū)，下列位置設(shè)避雷器：分相和站場端部的絕緣錨段關(guān)節(jié)；長度2000 m及以上隧道的兩端；較長的供電線或AF線連接到接觸網(wǎng)上的連接處。

③強雷區(qū)設(shè)置獨立避雷線，其接地電阻值應(yīng)符合規(guī)定。

3.2 《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》中接地電阻的規(guī)定

接觸網(wǎng)支柱及接觸網(wǎng)帶電體鄰近的金屬結(jié)構(gòu)的接地分為工作接地和安全接地，接地體一般由角鋼和鍍鋅扁鋼焊接而成，接地線一般采用圓鋼， 埋入地下的接地線直徑應(yīng)不小于12mm，露出地面的接地線直徑應(yīng)不小于10mm。接觸網(wǎng)設(shè)備及其鄰近物接地裝置的接地電阻值不應(yīng)大于表1所規(guī)定的數(shù)值。

表1 接觸網(wǎng)設(shè)備及其鄰近物接地裝置的接地電阻值（Ω）

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3.3 接觸網(wǎng)防雷實際

由于近年鐵路技術(shù)人員對接觸網(wǎng)防雷意識的不斷提高，在高速鐵路和新建普速鐵路中基本配置了相對完善的防雷措施，但是在既有鐵路或建設(shè)較早的電氣化鐵路在整體防雷上仍然存在大量不足，每年由于雷擊發(fā)生多起故障，需要加大投入進行防雷改造。

4 遵化北站接觸網(wǎng)防雷改造

4.1 遵化北站接觸網(wǎng)架空地線改造

根據(jù)計算得知，架空地線需要在現(xiàn)有支柱頂部1000mm以上安裝，才能起到對接觸網(wǎng)設(shè)備的屏蔽作用。因為大秦鐵路運輸繁忙，而架空地線的改造必須在接觸網(wǎng)停電的狀態(tài)下進行，從節(jié)約投資、節(jié)省時間、效果最佳等綜合考慮，整個改造工程應(yīng)與大秦線年度集中施工相結(jié)合，分步實施。架空地線肩架的選擇。為了方便安裝，減小施工工作量，架空地線肩架在結(jié)構(gòu)上要與原肩架接近，新肩架只需加大結(jié)構(gòu)高度，比原結(jié)構(gòu)高度高1000mm即可，安裝孔及安裝孔距必須與原肩架相同，這樣在施工中就可以利用既有肩架固定角鋼進行固定，提高施工效率，節(jié)省施工時間，在寶貴的天窗時間內(nèi)完成更多的任務(wù)。新架空地線肩架必須采用熱鍍鋅處理，保證其使用效果和使用壽命。施工中要合理組織，要保證一定施工規(guī)模，在天窗作業(yè)中同時對預(yù)定區(qū)段的架空地線更換肩架，利用原線條的馳度提高并安裝導(dǎo)線，施工中盡量不斷線不做接頭。對施工中發(fā)現(xiàn)的既有導(dǎo)線由于雷擊受傷或其他原因受傷的部位要做加強處理，把施工作業(yè)與處理缺陷有機結(jié)合起來，提高工效。

4.2 遵化北站接觸網(wǎng)支柱的接地改造

由于遵化北站是礦石高填方建成，土壤電阻率很高，因此使用石墨接地極是比較好的選擇。石墨接地模塊采用化學(xué)穩(wěn)定的高碳石墨材料作為模塊的導(dǎo)電介質(zhì)，耐腐蝕不生銹、能吸濕保濕保持與土壤有效接觸接地電阻低且穩(wěn)定，其導(dǎo)電性不受季節(jié)影響，在高土壤電阻率地區(qū)，能有效降低地網(wǎng)接地電阻。根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)，將遵化北站支柱接地電阻超標(biāo)處所，逐一處理。在架空地線兩端下錨鋼柱及中間鋼柱安裝石墨接地極模塊組，有效降低接地電阻。對接地電阻較大的錨段要適當(dāng)增加石墨接地極模塊組。將接地電阻較大的獨立接地鋼柱分組用鍍鋅鋼絞線連成接地網(wǎng)，加石墨接地極模塊組來降低接地電阻。通過降低所有超標(biāo)支柱的接地電阻，提升遵化北站接觸網(wǎng)整體耐壓水平。

5 結(jié)論

每年由于雷擊接觸網(wǎng)都會發(fā)生很多故障，并對鐵路運輸造成損失，本文從實際出發(fā)對遵化北站接觸網(wǎng)的防雷進行了簡單探討，對電氣化鐵路的防雷還需要更多的學(xué)者，從防雷措施和接地等方面投入更多的研究，完善電氣化鐵路整體防雷系統(tǒng)。

【參考文獻】

【1】褚偉龍.淺談架空輸電線路的防雷措施[J].科技與企業(yè)，2013，25

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【2】顧慈祥，馮寶憶.電氣設(shè)備的防雷技術(shù)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1965.endprint