芻議高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施

康佳

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，鐵路得到了迅猛發(fā)展。這不僅方便了人們出行，還帶動(dòng)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路的相關(guān)技術(shù)作為高新科技率先走出國(guó)門(mén)。但是，鐵路中的部分技術(shù)問(wèn)題仍有待解決。就高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)問(wèn)題，闡述了防雷電的現(xiàn)狀和具體防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；牽引供電接觸網(wǎng)；雷電防護(hù)；措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0044-01

目前，我國(guó)鐵路的最高運(yùn)營(yíng)速度達(dá)到了350 km/h，運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)突破10 000 km，超過(guò)世界其他國(guó)家高速鐵路總里程的總和，在我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的地位變得更加重要。因此，如何保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩猿蔀樨酱鉀Q的重要課題，特別是高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)措施更是重中之重。

1 我國(guó)高速鐵路防雷設(shè)計(jì)原則

根據(jù)鐵路運(yùn)行安全指標(biāo)的要求，將牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)定義為：依據(jù)《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10009—2005）和《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2007〕39號(hào)），將每年雷電日的數(shù)量劃分為少雷區(qū)，年平均雷電日在20 d以下的地區(qū)（含20 d）；多雷區(qū)，年平均雷電日在20～40 d的地區(qū)（不含20 d）；高雷區(qū)，年平均雷電日40～60 d的地區(qū)（不含60 d）；強(qiáng)雷區(qū)，年平均雷電日在60 d以上的地區(qū)（含60 d）。

2 受到雷擊方式的分析和計(jì)算

分析和計(jì)算雷擊方式時(shí)要遵循一個(gè)原則，即年平均雷電日比較多的地區(qū)，其遭受雷擊的頻度也就越大，一般情況下遭受雷擊次數(shù)與年平均雷電日數(shù)成正比關(guān)系。由此可進(jìn)行推算：當(dāng)接觸網(wǎng)的側(cè)面限界為3 m，承力索距離軌面的平均高度為7 m時(shí)，單線(xiàn)接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)為：

N=0.122×Td×1.3. （1）

復(fù)線(xiàn)接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)為：

N=0.244×Td×1.3. （2）

式（1）（2）中：Td——年平均雷電日數(shù)，d。

當(dāng)接觸網(wǎng)和支柱受到雷電擊時(shí)，除入地外主要產(chǎn)生過(guò)電壓。其電壓值大小，與接地電阻、雷電流幅值等有關(guān)。此外，雷電通道產(chǎn)生的磁場(chǎng)與雷電流磁場(chǎng)產(chǎn)生相反的感應(yīng)電壓，且與雷電流平均值和導(dǎo)線(xiàn)的高度成正比。而接觸網(wǎng)支柱的接地電阻的大小，也決定了沖擊過(guò)電壓和感應(yīng)過(guò)電壓的疊加值。在一般情況下，接地電阻越高，疊加值也就越大。因此，當(dāng)遭受雷擊時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓，且過(guò)電壓達(dá)到了接觸網(wǎng)所支持的絕緣子沖擊放電電壓時(shí)，就會(huì)形成絕緣子閃絡(luò)，而雷電流就會(huì)經(jīng)支柱、接地線(xiàn)和鋼軌等部位入地，過(guò)電壓也會(huì)隨之降低。

3 牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施

為了有效保障高速鐵路運(yùn)輸?shù)牧己眠\(yùn)行，避免因雷電天氣引起的安全隱患，采取牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施是很有必要的。但是，我國(guó)在牽引供電接觸網(wǎng)雷電的防護(hù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，在某些方面的技術(shù)相當(dāng)不成熟，需要遵循基本的原則和方法，才能有效避免事故的發(fā)生。

3.1 接觸網(wǎng)防雷措施的原則

具體原則分為以下幾個(gè)方面：①根據(jù)高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和客、貨混線(xiàn)線(xiàn)路不同的供電方式，分別制訂防雷原則和措施；②根據(jù)區(qū)間與站場(chǎng)的不同特點(diǎn)確定接觸網(wǎng)防雷措施；③將實(shí)際跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和雷區(qū)劃分相結(jié)合；④將站場(chǎng)接觸網(wǎng)與站房等防雷措施相結(jié)合；⑤將避雷針、避雷線(xiàn)等不同接閃器優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互相結(jié)合；⑥因地制宜，根據(jù)不同氣候、地理等自然條件，設(shè)計(jì)防雷設(shè)施的密度和強(qiáng)度，做到安全和效益兼顧。

3.2 高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的防雷建議

具體建議分為以下幾點(diǎn)：①在多雷電地區(qū)、空曠的平原及高架橋段做重點(diǎn)防雷電措施；②在架設(shè)絕緣避雷線(xiàn)、避雷針等柱外防雷措施的同時(shí)，按照接觸網(wǎng)所在區(qū)域的雷電強(qiáng)度和跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，適當(dāng)加大避雷器的密度，并結(jié)合放電間隙進(jìn)行預(yù)防直擊雷；③區(qū)間接觸網(wǎng)采用接觸網(wǎng)支柱頂端架設(shè)避雷線(xiàn)，多雷區(qū)段加設(shè)避雷針；④根據(jù)計(jì)算確定避雷線(xiàn)、避雷針的防雷有效范圍；⑤柱頂布置可同時(shí)對(duì)支柱兩側(cè)的高壓帶電部分起到防雷作用，大量減少直擊雷對(duì)接觸網(wǎng)高壓部分的放電；⑥如果采用絕緣架設(shè)避雷線(xiàn)、避雷針并單獨(dú)接地，可減少支柱直擊雷和反擊雷對(duì)接觸網(wǎng)高壓部分的放電，減少變電所的雷擊跳閘次數(shù)；⑦柱頂架設(shè)避雷線(xiàn)、避雷針的支柱和信號(hào)設(shè)備距離應(yīng)小于15 m區(qū)段，該支柱頂避雷線(xiàn)應(yīng)加裝絕緣子，并且相鄰支柱頂加避雷針設(shè)單獨(dú)接地；⑧站場(chǎng)接觸網(wǎng)防雷應(yīng)結(jié)合房屋建筑防雷措施，可在站場(chǎng)咽喉區(qū)設(shè)單柱式避雷針。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提升，高速鐵路作為國(guó)家政策扶持的重點(diǎn)項(xiàng)目，得到了迅猛發(fā)展，滿(mǎn)足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們出行的需求，改變了人們的生活。但是，我國(guó)高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)還需要繼續(xù)發(fā)展和提高，才能更好地保證乘客的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]曹曉斌，熊萬(wàn)亮，吳廣寧，等.接觸網(wǎng)引雷范圍劃分及跳閘率的計(jì)算方法[J].高電壓技術(shù)，2013，39（6）：1515-1521.

[2]邊凱，陳維江，沈海濱，等.高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)用帶間隙避雷器的研制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（10）：200-209.

[3]鐵道部.鐵集成〔2006〕220號(hào)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)綜合接地技術(shù)實(shí)施辦法（暫行）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： With Chinas rising economic power， railways have been developing rapidly. This is not only convenient for people to travel， but also led to the regions economic development， railway-related technology as a high-tech lead out of the country. However， the part of the railway technical issues remains to be resolved. The high-speed railway traction power supply catenary lightning protection issues described the current situation and specific lightning protection measures.

Key words： high-speed rail； traction power supply catenary； lightning protection； measures