電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)探析

劉慧

摘 要：電氣化鐵路憑借其速度快、牽引力大、價(jià)格低、效率高等諸多優(yōu)勢，逐漸成為鐵路運(yùn)輸?shù)闹髁靼l(fā)展方向。接觸網(wǎng)作為電氣化鐵路核心組成部分，長時(shí)間暴露在自然環(huán)境之中，但是卻沒有進(jìn)行備份。一旦防雷措施不當(dāng)，就可能出現(xiàn)線路跳閘、絕緣子損壞，從而影響電氣化的整體運(yùn)營。再加上雷擊出現(xiàn)的侵入波通過接觸網(wǎng)直接傳入牽引變電所之中，這樣就可能引發(fā)電氣設(shè)備損壞。所以，針對電氣化鐵路接觸網(wǎng)就需要做好相應(yīng)的防雷技術(shù)，就能夠保護(hù)接觸網(wǎng)的供電可靠性，從而滿足變電所安全運(yùn)行的要求。

關(guān)鍵詞：電氣化；鐵路；接觸網(wǎng)；防雷

在電氣化鐵路系統(tǒng)之中，接觸網(wǎng)成為不可或缺的部分，但是由于本身避雷線的缺失，所以，在接觸網(wǎng)中的避雷器數(shù)量較少，并且也是位于鋼軌之上亦或是在變壓器的線圈中點(diǎn)的位置之上。這樣就可以有效的防護(hù)雷電的過電壓。一旦出現(xiàn)事故，就會影響鐵路的運(yùn)營，對于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、物質(zhì)流動(dòng)帶來影響，最終出現(xiàn)巨大的損失。

一、接觸網(wǎng)雷電特點(diǎn)

（一）雷擊一般是絕緣子部位

通過對最近幾年出現(xiàn)的雷擊事故的統(tǒng)計(jì)分析來看，容易出現(xiàn)雷擊事故的區(qū)域在絕緣子部位，并且其比例也達(dá)到了50%左右。如果雷電直接擊穿了絕緣子，就可能導(dǎo)致設(shè)備故障的出現(xiàn)，進(jìn)而對鐵路的正常運(yùn)行帶來影響。在具體的事故分析中，絕緣子部位會直接受到雷電災(zāi)害事故的影響，導(dǎo)致絕緣子正常運(yùn)作得不到保障，最終導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)損壞，這樣也會影響整個(gè)接觸網(wǎng)的運(yùn)營需求[1]。

（二）最高處容易遭受雷擊

在接觸網(wǎng)之中，正饋線、站場的軟橫跨承力索端部絕緣子都是容易遭遇雷擊的區(qū)域，其位置一般距離軌道有10m，針對這一部分，直接懸掛在下方，不過無法達(dá)到實(shí)際的保護(hù)需求，并且也會有雷擊事故的發(fā)生。

（三）雷擊后果引發(fā)設(shè)備燒損、老化

基于雷擊結(jié)果的具體分析，在絕緣子被擊穿的位置上還會有燒傷的情況出現(xiàn)，一旦時(shí)間間隔過久，還有可能會引起老化的情況。針對接觸線、承力索等設(shè)備，一旦有雷擊情況出現(xiàn)，就會引發(fā)斷線。對于其他設(shè)備來說，當(dāng)設(shè)備受到影響之后，就會直接影響整體的運(yùn)行，最終導(dǎo)致其無法正常的工作。

二、接觸網(wǎng)雷擊的案例分析

在電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備中，因?yàn)槔讚舫霈F(xiàn)的跳閘達(dá)到30%-60%，并且高速電氣化鐵路比率會有所提升。對于高鐵線路，因?yàn)槠涞靥幙諘绲貛?，很多都是高架橋的方式，其線路的兩側(cè)高大建筑物較少，所以，對于雷電而言屬于比較突出的目標(biāo)。在雷暴天氣、強(qiáng)對流天氣中，就會出現(xiàn)雷擊跳閘的情況。就相關(guān)的統(tǒng)計(jì)顯示，在一年之內(nèi)，全國的電氣化鐵路之中出現(xiàn)的跳閘事故達(dá)到1200余件，尤其是在山區(qū)，因?yàn)閺?fù)雜的地形環(huán)境，因?yàn)槔纂娨l(fā)的跳閘故障率會更高[2]。

基于管內(nèi)開通的高速鐵路線路為例，從正式開通以來，出現(xiàn)20余起雷擊引發(fā)的設(shè)備損壞事故，其占據(jù)事故的總跳閘比例的57.7%。其中，最為典型的案例包含了區(qū)間對于向下錨正饋線燒傷和正饋線對于向下錨處絕緣子閃絡(luò)，具體見圖1和圖2所示。

三、電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷的具體措施

基于上述事故的分析，基于實(shí)際線路運(yùn)行情況的闡述，就需要從下述幾個(gè)方面做好接觸網(wǎng)防治措施的完善處理。

（一）合理利用資源，豐富雷電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

首先，作為路局、供電段、車間等，還需要建立三級網(wǎng)絡(luò)，盡可能通過電力、氣象等部門的合作，通過資料的定位，盡量掌握相關(guān)的規(guī)律以及實(shí)際的雷電數(shù)據(jù)。這樣就可以為沿線的雷電預(yù)警、雷電活動(dòng)檢測、事故調(diào)查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等提供必要的技術(shù)平臺。

（二）裝設(shè)避雷線

避雷線的架設(shè)，也是避免絕緣子損壞以及降低基礎(chǔ)網(wǎng)雷擊跳閘概率的有效措施，對于強(qiáng)雷區(qū)、高雷區(qū)以及多雷區(qū)域的電氣化線路，這樣就需要考慮線路的實(shí)際條件以及防護(hù)雷電的整體要求，基于避雷線的架設(shè)為主。如，按照折角法來進(jìn)行分析與計(jì)算，需要將其控制在柱頂上大約2.5m的位置，這樣可以實(shí)現(xiàn)重量的加大、肩架尺寸的增高、支柱上固定按照相對困難，另一方面還會影響支柱的穩(wěn)定性。

（三）提升基礎(chǔ)網(wǎng)的整體接地水平

防雷的實(shí)際效果會受到接地系統(tǒng)好壞的直接影響，相應(yīng)的部門都還需要落實(shí)防雷接地裝置的要求，確保其能夠滿足等效電阻值。另外，作為運(yùn)營管理單位，還應(yīng)該定期的檢查防雷措施，能夠及時(shí)的測量接地電阻的參數(shù)，一旦查找到問題，可以及時(shí)的解決。在每一年的雨季，都應(yīng)該針對其接地裝置進(jìn)行全面的調(diào)查分析，針對接地電阻不滿足要求的，可以適當(dāng)?shù)脑黾樱蛘呤侵苯訉⒔拥貥O更換。另外，針對避雷器、架空地線、隔離開關(guān)等，都應(yīng)該搭配對應(yīng)的處理措施，并且重新埋設(shè)接地極，這樣才能滿足其良好接地的需求。

（四）強(qiáng)調(diào)線路絕緣

通過線路絕緣增加的方式，也可以滿足雷害的防治處理，其一，適當(dāng)?shù)脑黾踊A(chǔ)網(wǎng)之中復(fù)合絕緣子的實(shí)際應(yīng)用，在絕緣子的分項(xiàng)與分段的時(shí)候，可以優(yōu)先對復(fù)合絕緣子加以分析和考慮，避免雷擊直接擊穿絕緣子。同時(shí)，考慮到絕緣子串片數(shù)的適當(dāng)增加，再配合上塔頭空間間距的增加、改用大爬距懸式絕緣子等。這樣就可以將絕緣子的絕緣性能帶來的影響進(jìn)行合理的控制，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)清掃與維護(hù)的對應(yīng)處理，每一年進(jìn)行2次的人工清掃與帶電水沖洗，這樣就可以隨時(shí)的清掃污染嚴(yán)重的絕緣子[3]。

（五）安裝避雷器

防雷還需要避雷器安裝的合理支持，在相同的支柱接地電阻中，避雷器的安裝，還可以滿足線路耐雷水平整體性的提升。當(dāng)支柱接地電阻達(dá)到30Ω，無避雷器線路的實(shí)際耐雷水平達(dá)到12kA。等待安裝完成，可以達(dá)到24kA的要求。同時(shí)，將實(shí)際的防護(hù)范圍、安裝密度、失效條件逐一確定，就是接觸網(wǎng)防雷措施制定的有效前提。在運(yùn)行環(huán)節(jié)，在雷雨季來臨之前，安裝管內(nèi)的避雷器，開展相對應(yīng)的試驗(yàn)處理，如果避雷裝置運(yùn)行狀態(tài)不良，就應(yīng)該針對性的更換，在設(shè)備雷擊防護(hù)的前提下，全面的保護(hù)設(shè)備的基本性能。

四、結(jié)語

總而言之，隨著現(xiàn)代化鐵路建設(shè)的進(jìn)一步加快，接觸網(wǎng)能夠發(fā)揮的作用也有了明顯的提升。在當(dāng)前的環(huán)境條件下，一旦環(huán)境惡劣，就會直接影響其正常的運(yùn)行?；谶@一情況的基本分析，還需要配合上對應(yīng)的防雷措施，做好雷電災(zāi)害的合理防范，這樣也能達(dá)到鐵路安全運(yùn)營的整體性要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊輝.鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)的研究[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（10）：22

[2]黃豐.普速鐵路接觸網(wǎng)防雷措施及建議分析[J].通信電源技術(shù)，2018（05）：245-246.

[3]吳曉剛.關(guān)于鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)的相關(guān)研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2017（11）：179-180.