高速铁路接触网防雷技术探讨

高速铁路接触网防雷技术探讨

张朝磊

中国铁建电气化局集团第五工程有限公司四川610091

摘要：在我国，由于高速铁路的接触网防雷措施水平较低而导致的雷击事故时有发生。为避免雷击事故造成更为严重的安全事故和经济损失，相关部门应当加强对接触网防雷技术的研究，尽可能的保证接触网的安全稳定运行。这就需要相关技术人员明确防雷措施的重要性，并积极进行防雷设计方案的探究与优化，实现防雷技术的突破，利用现代化的先进防雷措施来促进接触网系统运行的安全性发展。鉴于此，本文主要分析高速铁路接触网防雷技术。

关键词：高速铁路；接触网；防雷技术

1、雷电对接触网造成的危害

在所有的自然灾害当中，雷电属于较为严重的一种，它不但可以导致森林火灾、对建筑造成破坏还可以危及人畜的生命安全等。据有关统计，由于雷电而导致的各方面的直接性经济损失高达10亿左右，而间接性的经济损失也不在少数。另外，在导致电网安全的原因当中，雷击也是其中一种，有关资料表明，在一些发达国家所出现的电力安全问题当中其中大约有三分之一以上都是由于雷电而导致的，这主要是由于通常情况下接触网都是处于外界且大都没有采用相应的防护措施。假如没有对接触网进行有效的防护，非常容易损坏绝缘子而导致出现线路跳闸的情况，从而在一定程度上影响了高速铁路的正常运行。缺乏合理的避雷设置。通常情况下避雷装置都是设置在内部有避雷器的场所或者是在分相的关节处。

2、简要分析我国接触网当前的防雷设计

就我国目前的情况来看，高速铁路工程的建设规模不断扩大，而且没有一套完善的备用系统，在运营过程中如果发生雷击故障就会很难恢复，严重影响该区段的正常供电。根据我国有关部门的规定，避雷线只能在处于强雷区的接触网才能配设，可是大多数高速铁路接触网都处在多雷地区，所以很容易发生雷击现象。为了更好地确保接触网的正常运行，就应该对相关的防雷技术进行不断地分析与研究，在实际操作过程中还应该严格按照相关的规定与标准来作为参考条件，这些规定为防雷接地技术和电磁兼容等各项操作都具有一定的指导性意见。在对雷区进行划分的时候，通常情况下应该结合该地区每年的雷电时间来实施，如果在20天以内就属于少雷区，如果在20天到40天之间就属于多雷区，如果在40天到60天之间则属于高雷区，多于60天的则属于强雷区。

现如今大多数高速铁路接触网在进行防雷设计的时候，几乎都是采用装一定的避雷器或者是架设一定的避雷线以达到防雷的想过，然后在此基础之上不断加强对接触网接地装置的设计工作。

3、高速铁路接触网防雷技术

3.1、运用合成绝缘子

当前，高速铁路输配电线路里面所运用的绝缘子主要有玻璃绝缘子、瓷绝缘子以及合成硅橡胶绝缘子，从抗烧蚀性能层面而言合成绝缘子具备非常强的技术优势。在合成绝缘子被工频电弧灼烧侵蚀的时候，硅橡胶由于温度的提升被分解为气体，使得电弧脱离绝缘子的外表。采用增加绝缘子串片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气间距等措施，也能提高线路耐雷水平、降低建弧率。目前有研究发现大部分10kV导线上安装的P-15型号的针式绝缘子建弧率很高，易造成雷击引起的工频电弧烧伤和雷击断线；也有研究表明将线路上型号为P-10的针式绝缘子更换为型号为X-45的悬式绝缘子，线路的耐雷水平可以提高64.2%；对于线路上型号为X-70的绝缘子，它的片数每增加1片，冲击闪络电压能够提高将近1倍。由于杆塔结构尺寸等因素，会有相当大的局限性，实施前应依据线路实际杆塔结构，分析这一措施的可行性。

3.2、安装架空避雷线

架设避雷线是输配电线路防雷的常见手段，据统计，经常遭受雷击的输配电线路主要集中在35kV以下，因此，此类输配电线路的绝缘性也就没有较高要求，传统避雷手段的效果可忽略不计。当出现直击雷过电压时，输配电线路中的大电流将对附近变电站造成破坏性影响。因此，为降低直击雷过电压对输配电线路的影响，需要在变电站附近假设避雷线，距离为2m，这种避雷线铺设方法能够有效预防因雷电对输配电线路造成的反击和绕击，避雷线的屏蔽效果受避雷线与外侧导线保护角存在相关性，通常将这一保护角设定为20°。

3.3、安装避雷器

安装避雷器（避雷针）是防雷的重要措施，正确安装侧向避雷针可以提升避雷线对雷电的吸引力，扩展避雷线对电路以及附近环境的保护范围。如果雷云已经开始导放电，输电线就好立刻产生大量的感应电压，此时的避雷针就会改变先导通道所产生的电场，将雷云中的负荷电流通过避雷针导入地下，从而有效降低线路中的过电压。

3.4、降低接地电阻

对于输配电线路来说，如果杆塔的接地电阻较高，输配电线路遭到雷击的可能性也就大大增加，并且，因雷击所造成的损失也较大。体做法包括接地体深埋与延伸接地体射线，输配电线路杆塔接地体的掩埋深度需要根据环境的不同而区别对待，耕地地区接地体的掩埋深度需要大于80cm，非耕地地区接地体的掩埋深度需要大于60cm。对于接地电阻无法达到指标要求的，可以采取延伸接地体射线的方式降低接地电阻，然而，对于接地体射线大于8根的（接地体射线长度大于80cm），则不再需要延长接地体射线。

4、高速铁路接触网防雷技术优化的相关建议

4.1、屏蔽高速铁路线路中的正馈线和接触网

为了更好地屏蔽高速铁路线路中的正馈线和接触网，大多数企业采用增加一根架空地线，而且该线还应该是铝包芯的铝绞线。同时还采用70型铜芯电缆增设在路基区段的支柱和基础当中预留出接地螺栓之间以更好地确保雷电流可以有一个畅通的泄流通道。但是对于加强先来说，在其推出运行状态之后，必然会和接触网之间产生一定的短接，从而使得加强线成了架空线。在类似情况发生的时候，加强线退出运行状态后可以对其和接触悬挂之间的连接进行拆除。

4.2、完善相应的接地系统

不断建立健全接地系统，同时还应该对一些关键性部位定期进行电阻值的检测，从而更好地发挥出防雷的效果。除此之外，在将防雷实施接入综合接地系统的时候，应该将设备与设备之间的通点距离控制在15米以上。

4.3、在高雷区和重雷区设置充分的避雷器

为了避免感应雷害的发生，还应该再高雷区和重雷区设置一定数量的避雷器，并对整个沿线的雷害情况进行调查与分析，将避雷器设置在多发地带，在一些敏感位置也应该布置一定的避雷设备，这里所说的敏感位置主要包括较长供电线上、高路基区域、封闭雨棚的两侧、电缆以及架空转换处等等。

总之，接触网是牵引供电系统的重要组成成分，在当前的建设中，接触网大部分处于裸露状态且后备能力较弱。高速铁路接触网的防护措施缺乏或效用较低，都将会直接导致绝缘子的损坏，可能会导致跳闸情况发生。其不仅不利于铁道运营，对系统内的相关电气设备造成损坏，严重的还会对相关人员的安全造成威胁。所以加强接触网防雷技术的研究是十分必要的。

参考文献：

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