電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷研究與改造研究

李清玉

（錦州鐵道勘察設(shè)計院有限公司，遼寧 錦州 121000）

近些年來，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國在交通運輸業(yè)方面取得很大的發(fā)展，電氣化鐵道縱貫?zāi)媳睓M跨東西，所經(jīng)過的區(qū)域當中氣候各異，所遇到的情況也較為復(fù)雜，特別是那些采用了高架橋形式的電氣化鐵道，相對來講接觸網(wǎng)成為了該區(qū)域內(nèi)的高點，從而使其更容易受到雷擊的危害。通常情況下一旦出現(xiàn)雷擊的情況就會發(fā)生一系列的線路跳閘等事故，嚴重的時候使列車出現(xiàn)停運的情況，影響到正常的鐵道運輸。所以對于電氣化鐵道的穩(wěn)定安全運行而言，做好接觸網(wǎng)的防雷工作是十分有必要的。

1 雷擊接觸網(wǎng)情況的來源及分類

在現(xiàn)實當中我們經(jīng)常見到的雷擊類型主要可以分為感應(yīng)雷、直擊雷以及球形雷三種。而電氣化鐵道接觸網(wǎng)所遇到的雷擊形式主要為感應(yīng)雷和直擊雷。所謂的直擊雷其實就是雷點直接侵入到設(shè)備或者是和設(shè)備相連的傳輸線當中，然而對設(shè)備信息造成襲擊的概率卻相對較小。感應(yīng)雷也可以稱之為感應(yīng)過電壓或者是雷電感應(yīng)。其產(chǎn)生的主要原因是當中電磁場出現(xiàn)了一定程度的變化以后，在電磁耦合的作用下而形成的；直擊雷電的過電壓形成的主要原因是在雷電流經(jīng)被擊物體后所產(chǎn)生的雷電流而造成的。就現(xiàn)階段當中處于運行狀態(tài)的電氣化鐵道而言，接觸網(wǎng)雷擊的主要表現(xiàn)形式為以下三種。

（1）在雷擊接觸網(wǎng)四周的地面當中，容易在接觸網(wǎng)上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。

（2）雷擊支柱，有沖擊電壓在支柱上產(chǎn)生，并且由感應(yīng)過電壓在接觸網(wǎng)上發(fā)生。

（3）接觸網(wǎng)受雷擊的直接影響，從而出現(xiàn)行波過電壓。

2 電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀研究

接觸網(wǎng)比較容易出現(xiàn)雷擊的情況，因此受到了高度的關(guān)注，在電氣化鐵道線路當中有越來越多的防雷措施和防雷裝置被應(yīng)用到其中，同時也加快了對于接觸網(wǎng)的防雷改造?，F(xiàn)階段，電氣化鐵道線路當中應(yīng)用的較多的避雷裝置主要有角隙避雷器、管型避雷器以及氧化鋅避雷器等。盡管這些避雷器都具有一定的防雷效果，然而卻有相應(yīng)的局限性和不足之處，在接觸網(wǎng)防雷要求不斷提高的基礎(chǔ)上，已經(jīng)逐漸滿足不了這種需求。就拿角隙避雷器來講吧，盡管具有一定的靈活性，操作起來十分便捷，但是卻不能有一點異物出現(xiàn)在角隙當中，不然就會導(dǎo)致發(fā)生放電的情況，將避雷器燒毀。雖然在實際應(yīng)用當中對于氧化鋅避雷器的使用較為廣泛，然而其損耗情況較為嚴重、可使用時間較短。就整體方面而言，在避雷裝置以及接觸網(wǎng)的防雷技術(shù)方面目前的電氣化鐵道還有著一定的不足。

3 影響電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷效果的因素分析

（1）設(shè)備因素。通常情況下在鐵道線路當中，為了有效避免雷擊情況的產(chǎn)生都會進行避雷器的安裝，而通常會將位置選在配電所的四周，相對而言避雷裝置在整個線路區(qū)間的安裝較少，假如位于配電所較遠的線路受到了雷電暴擊，如果不能將由于雷擊而產(chǎn)生的電壓及時的泄放掉，出現(xiàn)針瓷擊穿或者閃絡(luò)等情況的幾率就會相對提高，從而對線路的正常運行造成嚴重的影響。再者，具有關(guān)文獻，電氣化鐵道出現(xiàn)閃絡(luò)情況時的電壓通常不會大于75kV，然而事實表明，一旦產(chǎn)生雷電暴擊的情況，由此引發(fā)的過電壓值可以在短時間迅速上升至幾百千伏，在此工頻電壓下，很可能會擊穿絕緣子，從而導(dǎo)致線路產(chǎn)生跳閘的情況。

（2）線路因素。在進行電氣化鐵道線路設(shè)計的時候，和平原地區(qū)相比，山區(qū)當中往往會遇到大跨越的情況，如此一來使其抗擊雷電的性能有了明顯的減弱，假如在線路經(jīng)過的地方出現(xiàn)雷電活動的幾率較高的話，就會大大提高線路遭受雷擊的可能性。除此之外，流經(jīng)接地體以及桿塔的雷電電流也會在短時間內(nèi)迅速升高桿塔電位，此時相導(dǎo)線也會出現(xiàn)相應(yīng)的雷電過電壓。如果桿塔電壓和雷電過電壓的電位差要高于線路的絕緣閃絡(luò)電壓值，則將會出現(xiàn)反擊閃絡(luò)的情況導(dǎo)致線路出現(xiàn)運行故障。

4 電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造措施

在上文當中我們就影響電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷效果的因素進行了簡單分析，這在一定程度上為我們對其進行防雷改造提供了有效支持。下面我們主要就電氣化鐵道接觸網(wǎng)的防雷改造措施進行相應(yīng)的分析。

（1）架設(shè)避雷線。要想從根本上對高壓以及超高壓的輸電線路做好有效的防雷措施，較為常見也是效果比較好的方法之一就是進行避雷線的架設(shè)。而做好避雷線架設(shè)工作的主要目的就是從根本減小雷電對導(dǎo)線的危害情況，除此以外還具有相應(yīng)的分流作用，能夠讓流經(jīng)桿塔的雷電流減小許多，進而有效減小了桿塔頂部的電位。要想進一步減小線路絕緣上的過電壓就離不開導(dǎo)線的耦合作用。另外如果屏蔽導(dǎo)線還可以讓線上的感應(yīng)過電壓得到有效減少。在架設(shè)的時候要保證避雷線的位置足夠高，同時其接地裝置也要確保其良好。

（2）改善接地電阻。要想從根本上將線路的防雷效果提升上來，就要想辦法來防止由于雷電而導(dǎo)致的線路跳閘情況的發(fā)生，同時在進行線路架設(shè)的時候還必須要由專業(yè)的儀器來測定土壤當中的電阻率情況，在進行接地體敷設(shè)的時候一定要選擇土壤電阻率相對較低的地區(qū)，同時還要將射線的長度進行適當?shù)难由焯幚?，盡可能的將土壤當中的電阻率控制在可控范圍內(nèi)。如果該區(qū)域內(nèi)土壤的電阻率不符合相關(guān)要求，為了從根本上改善接地電阻情況，相關(guān)人員可以利用補打垂直接地體并搭配使用降阻劑的方式來進行。相關(guān)的規(guī)范標準表明，如果是在耕地范圍內(nèi)對接地裝置進行敷設(shè)，所采用的方式主要以水平為主，同時在進行埋深處理的時候接地體的深度不能超過0.8m。但是假如處于山石地區(qū)的話則以不超過0.3m為宜，而另外在一些沒有用來耕作的土地當中的接地埋深情況則往往會將其控制在不超過0.6m的范圍當中，在進行敷設(shè)的時候采用搭接的方式來進行。另外為了進一步提高接地體的防腐效果可以在進行焊接的地方涂上防腐涂料。

（3）安裝避雷器。之所以要進行避雷器的安裝其主要目的就是為了進一步的對電力系統(tǒng)當中各種電器設(shè)備進行行之有效的保護。在實際應(yīng)用當中，經(jīng)常見到的避雷器的類型主要有保護間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器三種。對這三種避雷器進行使用的時候，在限制大氣過電壓的過程當中往往會采用保護間隙，除此以外應(yīng)用到配電系統(tǒng)或者是變電所進線當中的也更多一些。而在發(fā)電廠和變電所的保護當中則通常會使用氧化鋅避雷器和閥型避雷器，在500kV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來限制內(nèi)過電壓或作內(nèi)過電壓的后備保護。一般情況下在運行的過程當中接觸網(wǎng)的額定電壓為25kV，而在某種特定的情況當中也會出現(xiàn)大于25kV的情況，此時我們將其稱之為過電壓。而過電壓同時又可以將其分為操作過電壓和大氣過電壓兩種。而針對于大氣過電壓而言主要是指接觸網(wǎng)會在出現(xiàn)雷擊的過程當中產(chǎn)生。該種電壓具有相對較高的峰值會使絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，如此一來就會發(fā)生短路的現(xiàn)象，進而對接觸網(wǎng)設(shè)備造成一定的損害，而在安裝了避雷器之后，就能夠在第一時間內(nèi)將雷電引入到大地當中。

（4）采用絕緣子進行工頻續(xù)流電弧的方法進行線路的恢復(fù)。為了有效的防止重合閘的失敗，我們就可采用絕緣子來對電路進行有效恢復(fù)。再者，要想從根本上避免出現(xiàn)工頻電弧鼓勵或者線路閃絡(luò)的情況，此時我們就能夠來設(shè)置疏導(dǎo)工頻電弧、避雷線和避雷器，如此一來就可以避免在絕緣子的表面出現(xiàn)電弧燃燒的情況，進而將絕緣子本身抗燒蝕的能力提升上來，以達到將電氣化鐵道接觸網(wǎng)的防雷技術(shù)提升上來。

5 結(jié)語

在經(jīng)過一段時間的運營以后，逐漸會對絕緣子造成一定的污染，且該情況將會隨著時間的逐漸增加而越來越嚴重，盡管在通常情況下接地網(wǎng)的接地電阻在鐵道線路當中會稍微高一些，但是相應(yīng)的地網(wǎng)產(chǎn)生銹蝕的情況也會更加嚴重一些。一旦在鐵道線路附近出現(xiàn)了雷擊情況，不管是處于雷擊接觸網(wǎng)四周的地面還是接觸網(wǎng)收到雷電直擊以后導(dǎo)致的感應(yīng)過電壓，都會使接觸網(wǎng)絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)的情況。因此要想電氣化鐵道線路的防雷水平得到進一步的提升，就必須要在其中進行架空回流線或者是避雷器的安裝。