地鐵接觸網(wǎng)雷擊處理措施

張學(xué)文

摘要：在地鐵的牽引供電系統(tǒng)中接觸網(wǎng)是系統(tǒng)的主要組成部分。因?yàn)樵谠O(shè)置中具有特殊性，所以當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)候，就會(huì)影響到整個(gè)供電系統(tǒng)，從而影響到列車的正常運(yùn)行。所以實(shí)際操作中一定要對(duì)地鐵的接觸網(wǎng)嚴(yán)格的管理，防患于未然。

關(guān)鍵詞：軌道交通；接觸網(wǎng)；雷擊；處理措施

一、地鐵接觸網(wǎng)的基本知識(shí)

在地鐵的接觸網(wǎng)中一般電源是采用1500DVC，由交流35kV經(jīng)過牽引變電然后通過整流機(jī)組來降壓、整流也是上述的1500VDC，最后通過直流開關(guān)屏向觸網(wǎng)進(jìn)行供電。

二、觸網(wǎng)雷擊處理措施

在地鐵觸網(wǎng)的雷擊處理措施中，主要是針對(duì)防雷措施來說，因?yàn)榈罔F在現(xiàn)代生活中是非常重要的交通工具，所以應(yīng)該對(duì)地鐵的雷擊處理未雨綢繆，防患于未然。所以本文主要是針對(duì)觸網(wǎng)的防雷措施來作探討。

（一）羊角避雷器

羊角避雷器主要是在1500VDC的觸網(wǎng)里面保持8毫米的間歇。它的一端連接觸網(wǎng)，另外一端連接的是地網(wǎng)。因?yàn)槭墙饘俚臉?gòu)件，在自然環(huán)境中會(huì)隨著環(huán)境的改變而出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，所以必須對(duì)它進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。同時(shí)為了避免其出現(xiàn)由于一些外界的物質(zhì)（主要是針對(duì)一些鳥類）影響造成短路的情況，應(yīng)該在間歇的接地上還要留3毫米的空間。這種避雷器的結(jié)構(gòu)很簡單，維護(hù)也很方便，但缺點(diǎn)就是容易出現(xiàn)短路的情況。

（二）金屬氧化物電涌保護(hù)器

（1）帶間歇的復(fù)合絕緣氧化鋅電涌保護(hù)器

這種保護(hù)器可以隔離電網(wǎng)運(yùn)行的電壓，保持MOA不受到電壓的威脅，而且它的額電電壓也比較低。在MOA出現(xiàn)故障時(shí)候，觸網(wǎng)還能夠正常的運(yùn)行。但是這種電涌保護(hù)器的缺點(diǎn)就是保護(hù)特性比較差，由間歇決定其的放電特性。

（2）不間歇的復(fù)合絕緣氧化鋅電涌保護(hù)器

這種保護(hù)器的保護(hù)性特別好，在地鐵運(yùn)行中可能會(huì)突然出現(xiàn)大于電網(wǎng)承載能力的電壓，所以它的額定電壓比上訴的帶間歇的復(fù)合絕緣氧化鋅電涌保護(hù)器藥高，所以殘留下來的電壓也高，如果使用的時(shí)間比較長，那會(huì)使得保護(hù)器出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，必須要定期對(duì)其進(jìn)行檢修。

（三）架空接地線

這種方式主要是為了避免雷電直接接觸到觸網(wǎng)。它類似于避雷線的作用。在國內(nèi)主要是按照GB50057-94附錄四來計(jì)算保護(hù)范圍。在國外運(yùn)用到架空接地線的比較多，其中最主要是應(yīng)用概率性雷擊距離保護(hù)范圍的求取方法。下圖就是一個(gè)例子，它主要是設(shè)置架空地線以及輸電的線路作為中心，然后把園周的半徑設(shè)置為rw ，當(dāng)雷電AB進(jìn)入時(shí)，擊中架空地線；雷電先入BC時(shí)，擊中輸電線路；當(dāng)雷電在C和大帝之間時(shí)，擊中地面。

三、案例分析——寧天線雷擊跳閘故障分析

1、故障現(xiàn)象：

1）14：30：51長蘆牽混所212開關(guān)（上行）di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（故障電流536A，持續(xù)時(shí)間12.75ms），開關(guān)跳閘，聯(lián)跳對(duì)側(cè)葛塘牽混所214開關(guān)。14：31：19長蘆212自動(dòng)重合閘成功， 14：31：24葛塘214自動(dòng)重合閘成功。

2）14：33：30長蘆牽混所213開關(guān)（下行）瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作（故障電流8834A）、di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（故障電流676A，持續(xù)時(shí)間17.25ms），開關(guān)跳閘。對(duì)側(cè)化工園牽混所211開關(guān)di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（故障電流362A，持續(xù)時(shí)間17.75ms），開關(guān)跳閘。14：34：03長蘆213自動(dòng)重合閘成功， 14：34：02化工園211自動(dòng)重合閘成功。

3）14：35：36長蘆牽混所214開關(guān)（上行）di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（故障電流1537A，持續(xù)時(shí)間10.25ms）、瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作、本體大電流動(dòng)作（15000A），開關(guān)跳閘。14：35：37對(duì)側(cè)化工園牽混所212開關(guān)di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（故障電流364，持續(xù)時(shí)間21.5ms），14：36：08長蘆214開關(guān)自動(dòng)重合閘成功（維持63ms）后di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（故障電流563A，持續(xù)時(shí)間19.25ms）、瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作、本體大電流動(dòng)作（15000A），開關(guān)跳閘。14：36：43化工園212開關(guān)自動(dòng)重合閘成功， 14：36：45長蘆214開關(guān)第二次自動(dòng)重合閘第二次成功。

4）15：28：21沈橋牽混所所212開關(guān) di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（電流204A，持續(xù)時(shí)間20.75ms），開關(guān)跳閘（收到鄰所聯(lián)跳信號(hào)）。15：28：22方沈區(qū)間所214開關(guān)瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作（9616A）、di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（電流652A，持續(xù)時(shí)間14.75ms）、大電流本體動(dòng)作，開關(guān)跳閘（收到鄰所聯(lián)跳信號(hào)）。15：28：54沈橋212開關(guān)自動(dòng)重合閘成功，15：28：55方沈區(qū)間214開關(guān)自動(dòng)重合閘成功。

5）15：38：15八百橋牽混所所212開關(guān)di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘（收到鄰所聯(lián)跳信號(hào)）。15：38：15沈橋牽混所所214開關(guān)di/dt+△I保護(hù)動(dòng)作（電流214A，持續(xù)時(shí)間24.75ms），開關(guān)跳閘（收到鄰所聯(lián)跳信號(hào)）。15：38：47八百橋212自動(dòng)重合閘成功，15：38：48沈橋214自動(dòng)重合閘成功。

2、接觸網(wǎng)專業(yè)檢查情況

1）檢查長蘆至化工園上行時(shí)發(fā)現(xiàn)長蘆上行站臺(tái)07-230號(hào)支柱處接觸線有明顯由于受電弓導(dǎo)致的燒傷痕跡；另外對(duì)燒傷的線索做了相應(yīng)的處理。

2）檢查長蘆至化工園下行時(shí)發(fā)現(xiàn)區(qū)間08-051號(hào)支柱的承力索下錨絕緣子有被雷擊燒傷的痕跡。由于高度較高，加上設(shè)備中心接觸網(wǎng)作業(yè)車不能使用，導(dǎo)致此處絕緣子未作處理。（后期處理）

3）檢查方沈區(qū)間所至沈橋上行時(shí)發(fā)現(xiàn)14-166號(hào)支柱的斜腕臂絕緣子有被雷擊燒傷的痕跡及時(shí)對(duì)其進(jìn)行了更換。

4）檢查沈橋至八百橋上行區(qū)段時(shí)發(fā)現(xiàn)15-134號(hào)支柱的平腕臂絕緣子有被雷擊燒傷的痕跡，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行了更換。

5）葛塘至長蘆區(qū)段，檢查人員共計(jì)平推檢查兩遍，未發(fā)現(xiàn)線索燒損或絕緣子擊穿現(xiàn)象。

3、原因分析：

1）長蘆-葛塘上行、長蘆-化工園上下行、方沈區(qū)間-沈橋上行、沈橋-八百橋上行，該地區(qū)屬南京市雷電密集區(qū)，高架站接觸網(wǎng)因雷擊大電流造成直流開關(guān)跳閘。

2）長蘆-化工園上行由于雷擊造成電客車故障？（同時(shí)開關(guān)跳閘？），第一次重合閘不成功（合閘又跳）。降弓后第二次重合閘成功？

4、整改措施：

1）14：35：36-14：36：09，長蘆牽混所214開關(guān)分、合閘兩次，SCADA后臺(tái)缺少一次開關(guān)分、合閘變位報(bào)文，而裝置錄波發(fā)現(xiàn)開關(guān)分、合閘報(bào)文齊全，判斷為214第一次合閘到第二次分閘時(shí)間只有63ms，后臺(tái)沒采集到開關(guān)分、合閘報(bào)文造成，SCADA專業(yè)對(duì)報(bào)文進(jìn)行梳理，將全線直流開關(guān)變位的信息予以確認(rèn)。

2）建議增加雷電聚集區(qū)高架區(qū)間避雷器安裝密度，對(duì)高架區(qū)間接地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行排查，確認(rèn)完好。

四、結(jié)論

上述只是簡單的對(duì)避雷的方法進(jìn)行了闡述，在實(shí)際的操作過程中要結(jié)合地鐵觸網(wǎng)的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)避雷的方法。