電氣化鐵道接觸網(wǎng)線路防雷技術(shù)探討

方小飛

摘 要：當(dāng)前我國的電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷主要是由以避雷器為核心的防雷裝置來實(shí)現(xiàn)的，避雷器的結(jié)構(gòu)與性能直接決定了防雷裝置的防雷效果。因此，要進(jìn)一步強(qiáng)化接觸網(wǎng)防雷就必須加強(qiáng)避雷器結(jié)構(gòu)與性能的研究。電氣化鐵道接觸網(wǎng)是沿鐵路線、在鐵軌上方搭建的用以向電力機(jī)車供電的特殊輸電線路，是當(dāng)前我國普通列車的主要功能方式及高鐵的唯一功能方式，其由基礎(chǔ)、支柱、支持裝置、接觸懸掛、定位裝置5個(gè)部分組成。接觸網(wǎng)均是露天放置且具有極佳的導(dǎo)電能力，在雷雨天氣容易遭到雷擊，進(jìn)而危害鐵路安全。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵道 接觸網(wǎng) 防雷 避雷器

中圖分類號(hào)：U22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（a）-00-02

1 電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的不斷擴(kuò)大，我國電氣化鐵道已經(jīng)增長到了數(shù)十萬千米；而隨著電氣化鐵道的不斷增長，其遭受雷擊的可能性就越大，而一旦電氣化遭受雷擊，輕則造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，重則導(dǎo)致重大事故產(chǎn)生大量人員傷亡。近年來，我國也越來越重視接觸網(wǎng)防雷建設(shè)與研究，大量防雷裝置與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被開發(fā)出來并應(yīng)用到我國漫長的電氣化鐵道接觸網(wǎng)中。當(dāng)前的接觸網(wǎng)防雷裝置主要為避雷器，如氧化鋅避雷器、管型避雷器、角隙避雷器等。就防雷效果而言，當(dāng)前的避雷器雖然普遍有著較為不錯(cuò)的防雷效果，但其中仍然存在著一定的局限性和相當(dāng)?shù)娜毕荨ｋS著電氣化鐵道建設(shè)的進(jìn)一步擴(kuò)大，鐵道裝設(shè)的地區(qū)地質(zhì)及氣候愈加復(fù)雜，已有的避雷器已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的接觸網(wǎng)防雷需求。如氧化鋅避雷器壽命短、損耗大，管型避雷器應(yīng)用范圍窄，間隙避雷器則是間隙被異物入侵時(shí)易燒毀。此外，在實(shí)際應(yīng)用中我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)還存在著以下幾個(gè)問題。

（1）我國部分鐵路修建在人跡罕至的山區(qū)、荒漠，缺少必要的后勤保養(yǎng)和應(yīng)急維修基站，接觸網(wǎng)保養(yǎng)不到位、維修困難。

（2）當(dāng)前我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)避雷器安裝缺乏統(tǒng)一調(diào)配與合理規(guī)劃，多數(shù)at所、分區(qū)所、變電所等重要場(chǎng)所都存在著重復(fù)安裝的現(xiàn)象，有著很大的資源浪費(fèi)。

（3）部分路段電氣化鐵道接觸網(wǎng)安裝不全，缺少必要的防磨損設(shè)計(jì)，導(dǎo)致接觸網(wǎng)磨損和能損過大，間接影響了防雷裝置的防雷效果。

（4）對(duì)于接觸網(wǎng)和避雷裝置的保養(yǎng)和檢修缺乏必要的監(jiān)督機(jī)制，維修保養(yǎng)人員工作時(shí)常存在缺漏，對(duì)于設(shè)備的維修及更換存在著相當(dāng)?shù)臏笮浴?/p>

2 電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷技術(shù)分析

當(dāng)前我國建設(shè)的電氣化鐵道長達(dá)數(shù)十萬千米，接觸網(wǎng)遭受雷擊的頻率很高，而每年雷擊事故導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失更是一個(gè)天文數(shù)字。因此，加強(qiáng)電氣化提到接觸網(wǎng)防雷研究，爭(zhēng)取開發(fā)出性能更好，適用范圍更廣的避雷器或者其他防雷裝置是十分有必要的。

2.1 接觸網(wǎng)雷擊電壓分析

接觸網(wǎng)隨著電氣化鐵道不斷延伸，在經(jīng)雷云時(shí)，雷云大范圍放電，對(duì)整個(gè)接觸網(wǎng)及其附近環(huán)境都有影響且程度各有不同。而一點(diǎn)雷擊離線路過近或者接觸網(wǎng)上的絕緣子絕緣水平不夠都有可能造成接觸網(wǎng)絕緣閃格，從而引發(fā)接觸網(wǎng)雷擊事故。因此，在一般情況下，加強(qiáng)棒式絕緣子的絕緣水平和結(jié)合環(huán)境及氣候等因素合理設(shè)計(jì)支柱結(jié)構(gòu)都能有效提高電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷能力。

2.2 接觸網(wǎng)避雷器分析

當(dāng)前國內(nèi)現(xiàn)有的避雷器一共有4種，分別是管型避雷器、氧化鋅避雷器、碳化硅閥型避雷器以及角隙避雷器。每一種避雷器都有著不同的應(yīng)用范圍但都不是可以適用于所有情況。其中管型避雷器電分散性大且受大氣情況影響很大，適用范圍狹窄；氧化鋅避雷器也是當(dāng)前我國使用最多、應(yīng)用最廣的避雷器，但其化學(xué)特性使得氧化鋅避雷器使用時(shí)損害很大，壽命過短；碳化硅閥型避雷器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以大規(guī)模量產(chǎn)，造價(jià)也比較昂貴，性能也相對(duì)較差；角隙避雷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以靈活調(diào)整，但是對(duì)異常天氣抗性較差，無法抵御雷電沖擊，而且其角隙中不能有異物，否則會(huì)導(dǎo)致避雷器燒毀。因此建設(shè)大型氣候數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實(shí)時(shí)氣候條件設(shè)計(jì)防雷結(jié)構(gòu)，減少外在因素對(duì)防雷器性能的影響可以有效保持電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷性能。

3 電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造探討

3.1 引進(jìn)先進(jìn)避雷裝置與避雷檢測(cè)技術(shù)

按照當(dāng)前國家相關(guān)規(guī)定，根據(jù)雷電日的數(shù)量將電氣化鐵道經(jīng)過的各個(gè)地區(qū)分為強(qiáng)雷區(qū)、高雷區(qū)、多雷區(qū)以及少雷區(qū)，同時(shí)進(jìn)一步改良更新電氣化鐵道接觸網(wǎng)已有的避雷裝置和雷電檢測(cè)技術(shù)；根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求，加大資金投入，研發(fā)性能更好的避雷器及避雷裝置結(jié)構(gòu)，再根據(jù)雷電日級(jí)數(shù)和當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r針對(duì)性地選擇避雷裝置及相關(guān)檢測(cè)裝置。如在強(qiáng)雷區(qū)，每一個(gè)避雷裝置的安裝及保護(hù)都必須合理規(guī)劃并嚴(yán)格執(zhí)行，避雷線必須獨(dú)立設(shè)置安裝，且必須嚴(yán)格控制避雷線保護(hù)角在安全范圍內(nèi)。此外，在變壓器邊緣及其他電氣化鐵道重要部位都必須安裝避雷針等避雷裝置。避雷裝置安裝完成后，還要建立完善的保養(yǎng)維護(hù)及應(yīng)急維修機(jī)制，要求能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控避雷裝置運(yùn)作情況，快速應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，及時(shí)維修更換損害、報(bào)廢的避雷器。對(duì)于這一機(jī)制，可以引進(jìn)國外已有的避雷器在線監(jiān)測(cè)器和避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合我國各地區(qū)實(shí)際情況加以改進(jìn)，在第一時(shí)間應(yīng)用于我國龐大的電氣化鐵道網(wǎng)絡(luò)但在去以降低經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)要做好數(shù)據(jù)收集整理工作，便于研究者研發(fā)性能更好的避雷裝置以及相關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)。

3.2 合理鋪設(shè)電氣化鐵道接觸網(wǎng)保護(hù)線

電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷除了安裝避雷裝置外，架設(shè)保護(hù)線也是防雷改造的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因?yàn)楸芾籽b置只是一個(gè)裝置，無法覆蓋整個(gè)接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，因此還需要架設(shè)保護(hù)線以擴(kuò)展避雷裝置的保護(hù)范圍，從而使整個(gè)接觸網(wǎng)具備一定的防雷能力。就當(dāng)前而言，架設(shè)防雷保護(hù)線主要為接地線，而其中最為重要的便是架空地線接地點(diǎn)的選擇。只有充分結(jié)合地理位置及地理環(huán)境，根據(jù)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)和接地間距景區(qū)計(jì)算，精準(zhǔn)定位每一個(gè)架空地線接地點(diǎn)，才能最大限度發(fā)揮保護(hù)線的作用，從而保證在面對(duì)突發(fā)情況時(shí)電氣化鐵道及其接觸網(wǎng)還能穩(wěn)定運(yùn)行。這種通過架設(shè)保護(hù)線增強(qiáng)接觸網(wǎng)防雷能力的防雷改造措施，在實(shí)踐中有著成本低、操作簡(jiǎn)單的巨大優(yōu)勢(shì)，因此在我國得以大規(guī)模推廣并廣泛應(yīng)用于我國數(shù)十萬千米的電氣化鐵軌中。

3.3 安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)

電氣化鐵道是一個(gè)需要建設(shè)后能夠長時(shí)間使用的一項(xiàng)交通設(shè)施建設(shè)，電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷裝置在長時(shí)間大規(guī)模的使用過程中，難免會(huì)出現(xiàn)各種因素導(dǎo)致的防雷裝置失效的情況。因此，在電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造過程中還需要建設(shè)相應(yīng)的裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)。就我國國情而言，電氣化鐵道規(guī)模大、里程長，且環(huán)境復(fù)雜多樣，其中不乏廖無人煙的深山、荒漠，人工搶修的應(yīng)急維修方式明顯不能滿足電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷的需求，只有建立健全完善的應(yīng)急機(jī)制，也就是防雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)，保證電氣化鐵道接觸網(wǎng)在故障的一定時(shí)間內(nèi)能夠恢復(fù)正常穩(wěn)定，從而保證過往電氣機(jī)車能夠正常運(yùn)行，進(jìn)一步降低接觸網(wǎng)雷擊事故造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造主要通過安裝以避雷器為核心的防雷裝置以及架設(shè)保護(hù)線來實(shí)現(xiàn)。因此要想提高電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷能力，研發(fā)性能更好的避雷器，設(shè)計(jì)更加合理的防雷裝置結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃并建立完善的保護(hù)線網(wǎng)絡(luò)是十分有效的途徑，也是當(dāng)前最可行的途徑之一。

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