關(guān)于電氣化鐵路接觸網(wǎng)雷擊過電壓的探究

周福利

摘要：文章研究接觸網(wǎng)防雷措施的意義，介紹接觸網(wǎng)系統(tǒng)遭受雷擊的表現(xiàn)和特點，重點分析目前在電氣化鐵路建設(shè)中對接觸網(wǎng)采取的幾點常用的防雷措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵路；接觸網(wǎng)；雷擊；過電壓

1引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國工業(yè)化發(fā)展的進程不斷加快，人們生活水平有了較大的提高，也推動了電氣化鐵路的建設(shè)與發(fā)展。在電氣化鐵路建設(shè)與運營中，其牽引供電系統(tǒng)中的重要部分就是接觸網(wǎng)，其長時間處于室外惡劣的環(huán)境中，容易受到外界環(huán)境中各種不確定性因素的影響，尤其以雷擊的影響最為嚴(yán)重，且對雷擊的防護措施以及接觸網(wǎng)耐雷擊能力也一直是電氣化鐵路接觸網(wǎng)建設(shè)中研究和關(guān)注的重點內(nèi)容之一。如果不采取有效措施而導(dǎo)致接觸網(wǎng)遭受雷擊，就容易引起絕緣子損壞、線路跳閘等危害，嚴(yán)重影響電氣化鐵路運營的正常運行，還會造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至是人員傷亡事故。

2研究接觸網(wǎng)防雷措施的意義

在電氣化鐵路建設(shè)中，接觸網(wǎng)的建設(shè)高度通常較高，且其中大量的導(dǎo)線采用的是銅材，本身具有較好的導(dǎo)電性，所以接觸網(wǎng)一旦遭到雷擊就會被此導(dǎo)體迅速接收和傳導(dǎo)，進而對電氣化鐵路的供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。這主要是由于在接觸網(wǎng)遭到雷擊之后，如果缺少有效的疏導(dǎo)措施對雷擊電流進行疏導(dǎo)，電流就會通過接觸網(wǎng)中的導(dǎo)線向供電系統(tǒng)中的變電站以及其他電氣設(shè)備進行傳導(dǎo)，而過大的雷擊電流就會造成這些電氣設(shè)備的燒毀，甚至是引發(fā)火災(zāi)或者爆炸等。此外，在接觸網(wǎng)遭受雷擊時雷擊電流之間會產(chǎn)生高頻電磁場，此電磁場中的過電壓會遠超出電源線、信號線路等電線電纜的承受能力，所以會導(dǎo)致線路燒毀，進而導(dǎo)致設(shè)備造成損壞。所以在不同的地區(qū)進行接觸網(wǎng)建設(shè)的過程中，首先要對該地區(qū)的接觸網(wǎng)雷擊頻率進行統(tǒng)計和計算，并針對計算出的接觸線平均雷擊數(shù)來進行相應(yīng)的防雷措施，保護接觸網(wǎng)以及供電系統(tǒng)和設(shè)備免受雷擊的危害，從而確保電氣化鐵路的安全運行。

3接觸網(wǎng)系統(tǒng)遭受雷擊的表現(xiàn)及特點

在進行電氣化鐵路的建設(shè)中，接觸網(wǎng)是建設(shè)在室外、用于給電氣化鐵路提供動力的電源設(shè)備，其沒有備用電源，且長時間處于室外惡劣的環(huán)境中，遭受風(fēng)、雨、雪、閃電以及其他惡劣天氣的影響，所以其一旦在各種自然災(zāi)害的影響下出現(xiàn)故障而跳閘，就會影響電氣化鐵路的正常運行。其中雷擊對接觸網(wǎng)系統(tǒng)所造成的危害主要表現(xiàn)在：當(dāng)接觸網(wǎng)遭受雷擊時，如果沒有有效的防雷措施，就會出現(xiàn)極高的閃電鏈造成較高的擊穿電壓而將絕緣子進行擊穿破壞，這樣就會導(dǎo)致接觸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)崩潰而引發(fā)嚴(yán)重的弓網(wǎng)事故，有時可能會引發(fā)變電站的跳閘事故，造成電氣化鐵路的動力電源中斷。在電氣化鐵路系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)雷擊事故主要發(fā)生在隧道、懸鏈線以及隧道壁距離很近的位置，且容易在雷擊危害下發(fā)生跳閘事故。

接觸網(wǎng)所遭受的雷擊主要分為直擊雷和感應(yīng)雷兩種，其中前者就是直接作用于接觸網(wǎng)中的承力索、接觸線、附加線或支柱等位置上，并且會產(chǎn)生直接的雷電過電壓，此過電壓會在短時間內(nèi)進行疊加并且可以達到數(shù)千千伏甚至更高，從而會直接導(dǎo)致接觸網(wǎng)中所遭受直接雷部位的損壞。而感應(yīng)雷則是雷電在產(chǎn)生閃電時會對懸鏈線造成影響，尤其是在靠近地面的位置進行閃電放電之后會在周圍形成一個快速變化的電磁場，此電磁場會在接觸網(wǎng)中形成幾百千伏的過電壓，同樣會對接觸網(wǎng)及其設(shè)備造成嚴(yán)重的損害。

4常用防雷措施在接觸網(wǎng)中的應(yīng)用

4.1架設(shè)避雷線

此措施是在電氣化鐵路建設(shè)中對接觸網(wǎng)采取的最基本的防雷措施，其主要目的就是起到輸電線路防雷的作用，就是避免在雷電發(fā)生時導(dǎo)致雷電對接觸導(dǎo)線進行直接的擊中，而且還能在輸電線路受到雷擊危害時可以有效降低雷擊所造成的感應(yīng)過電壓，降低此過電壓對接觸網(wǎng)中的低電壓線路絕緣子造成擊穿的可能性，從而對輸電線路起到游戲哦啊的壁壘作用。

4.2降低接地電阻

在電氣化鐵路的建設(shè)過程中，其建設(shè)區(qū)域中的土壤電阻率較高是普遍存在的問題，在此地段中采取降低電阻接地的措施具有較大的難度，所以通常采取的是傳統(tǒng)的降低接觸網(wǎng)支柱接地電阻的方式，但是此種方式會導(dǎo)致隨著時間的推移而出現(xiàn)接地電阻逐漸增大的問題。所以針對以上問題需要采取以下措施進行處理：首先對該地區(qū)內(nèi)定地面區(qū)域垂直接地體進行適當(dāng)增加，并將其與接地網(wǎng)絡(luò)進行連接；適當(dāng)采用減阻劑來降低接地電阻；對接觸網(wǎng)支柱的獨立接地進行分散設(shè)置，而且在電氣化鐵路運行過程中加強對支柱接地電阻的實時監(jiān)控，確保接地電阻始終處于允許的范圍之內(nèi)。

4.3安裝避雷器

在電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)中，安裝避雷器是比較常用的防雷措施，這主要是由于避雷器不僅具有較小的體積和重量，以及較為簡單的結(jié)構(gòu)，而且具有安裝方便，并且對于采用帶回流線的直接供電方式的供電系統(tǒng)來說，避雷器可以更好的發(fā)揮接觸網(wǎng)的絕緣能力，大大提高其防雷水平。而且在進行避雷器的安裝時，應(yīng)盡量確保其具有較大的保護范圍，并且具有較高的密封性、防爆性、可靠性以及污垢熱阻性等。在接觸網(wǎng)中進行避雷器的安裝時，通常在接觸網(wǎng)中的關(guān)鍵部位進行安裝和設(shè)置，需要確保在接觸網(wǎng)受到雷擊時避雷器的放電電壓要比接觸網(wǎng)絕緣子放電電壓小，這樣就可以起到防雷作用，避免在接觸網(wǎng)遭到雷擊時出現(xiàn)跳閘事故。而且在避雷器正常動作之后還會對閃電能量進行吸收，確保支柱絕緣子受到的等效阻抗電壓是避雷器吸收之后的殘余壓力，這樣就大大提高了接觸網(wǎng)的耐雷電沖擊能力。

4.4其他防雷措施

在牽引變電所饋線中可以采用自動重合閘裝置，確保在接觸網(wǎng)遭受雷擊之后可以自動回復(fù)跳閘，以及牽引變電所饋線中的斷路器在斷開之后能夠自動閉合，確保系統(tǒng)的正常運行以及對電源起到有效的保護作用。此外，還要在電氣化鐵路的運營過程中加強對接觸網(wǎng)中重點部位的檢查和清掃，這是由于電氣化鐵路的運行中會產(chǎn)生大量的揚塵并且機車運行中也會產(chǎn)生廢氣，導(dǎo)致接觸網(wǎng)中的關(guān)鍵部件受到污染而影響其正常運行。尤其要加強對絕緣子進行清掃，降低其出現(xiàn)閃絡(luò)以及被雷擊擊穿的概率。

5結(jié)語

正是由于在電氣化鐵路中的接觸網(wǎng)受到雷擊時會造成設(shè)備損壞，甚至是跳閘、火災(zāi)以及爆炸等嚴(yán)重危害，對電氣化鐵路的正常安全運行造成極大的威脅。所以需要研究不同雷擊類型對接觸網(wǎng)所造成的危害及其特點，并針對其機理和原因來采取相應(yīng)的防雷措施，主要是進行避雷線的架設(shè)、采取降低接地電阻的措施、安裝避雷器以及自動重合閘裝置、并加強對絕緣子的清掃等防雷措施，降低雷電對接觸網(wǎng)造成雷擊傷害的概率，且降低接觸網(wǎng)在遭受雷擊時所受到的損害，確保電氣化鐵路的安全、穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]張彌. 電氣化鐵路接觸網(wǎng)雷擊過電壓研究[J]. 工程技術(shù)：引文版，2016（5）：00259-00259.

[2]程宏波，劉嘉，黎醫(yī)博，等. 電氣化鐵路接觸網(wǎng)雷擊過電壓研究[J]. 城市軌道交通研究，2016，19（1）：39-43.