高速鐵路牽引供電接觸網防雷技術研究

顏秉權

摘要：高速鐵路牽引供電接觸網的地位十分重要，由于其特殊性極易遭受雷擊。本文探討了一些關于接觸網的防雷技術，以供參考。

關鍵詞：高速鐵路：接觸網；防雷

TBl0621、TBl0009等國家規范要求高速鐵路牽引供電接觸網必須架設地線和安裝避雷器，做好防雷。雷雨天氣是自然現象，防雷措施未做好，可能導致難以估量的損失。所以需要就高速鐵路牽引供電接觸網防雷展開研究，找出合理的防雷措施。

0.概述

TBl0621、TBl0009等系列國家規范中對高速鐵路接觸網防雷做出了明確規定：接觸網大氣過電壓防護，必須按雷電活動實際，采取防護措施，同時按照雷電日等級劃分雷區，實施不同的防雷措施。

我國雷電活動較多，總閃電密度平均值約4.2fl/km2/a，極大值約34.8fl/km2/a，雷暴極值區大部分集中在南部，雷暴日超過100d。防雷在我國是重中之重，我國已進入綜合防雷減災階段，防雷技術出現飛躍式的發展。但我國高速鐵路的起步較晚，在防雷方面很多地方存在問題，很多外國的成功經驗在我國不一定適用，而快速發展的高速鐵路，隨著鄭州至徐州的高速鐵路開通運營，全國高速鐵路總里程超過2萬公里，保持世界第一。但有很大一部分集中在雷電活動頻繁區域，因此研究接觸網防雷技術十分緊迫，而且關鍵。

1.防雷技術

1.1防雷計算

通常雷電日數越高的地區，接觸網越容易遭受雷擊，接觸網承力索一般標高7m，側面界限一般3m，在進行防雷設計時，必須進行防雷計算。

首先耐雷水平。指的是發生雷擊時，線路絕緣子串不會出現擊穿臨界場強，出現導電通道而出現閃絡的最大雷電流幅值。一般按線路絕緣子50%沖擊閃絡電壓計算。這是一個衡量線路防雷性能的重要指標，關系著線路抵抗雷擊的能力。如果耐雷水平低，則容易出現閃絡，就會更容易導致雷擊跳閘。

其次，雷擊跳閘率，一般指按40個雷電日和100km線路長度為標準計算雷擊跳閘次數，雷電流幅值相比線路耐雷水平低，那么絕緣子串不容易出現閃絡，一般就不會導致跳閘停電。

1.2防雷措施

（1）絕緣子

接觸網線路中絕緣子串不僅起著電氣絕緣的作用，還承擔著機械荷載。電氣方面，絕緣子應使帶電體和帶電體以及接地體實現電氣絕緣，根據d=0.1+U/150（VDE經驗公式），可計算出在25kV接觸網中標稱電壓值下的最小絕緣間隙。實際上，還需要考慮絕緣子的耐壓能力、本身的結構以及爬電距離等，同時還需定期維護或更換，保證絕緣性能可靠，配合接閃、避雷線可比較有效地防止出現閃絡。現階段硅橡膠符合絕緣子比較常用，考慮剛性支撐，雙重棒式絕緣子比較合適。維護間隙應根據線路穿越的地區進行合理分配，保證防雷性能。

（2）避雷器（接閃）

國內高速鐵路接觸網多使用氧化鋅避雷器，這是一種新型過電壓抑制電氣，線性系數約0.025，在正常工作電壓下，通過電流小，電阻高，進而呈現一種絕緣狀態。如果電壓值過高則轉換為低阻態，泄放電流，保護與之并聯的電氣設備，當雷電過電壓消失避雷器恢復高電阻態，切斷工頻電流，防止線路開關跳閘，保證線路運轉。避雷器一般安裝在接觸網支柱上，DLT620系列規范中要求，110kV線路雷擊跳閘率應小于0.83。一般一個線路錨段小于1400m，在中部設定避雷器，效果較好，有研究顯示這種情況下只有0.45的雷電跳閘率。當然一些雷電日較多的地區，應結合跳閘率統計和準確的雷電日分布適當增設避雷器，保證防雷l生能。

（3）避雷線

PW線主要是架空地線，用于二次系統為線路提供接地保護，可兼做避雷線使用，經濟性較好，位于F線（正饋線）上方，可適當調整PW線的位置，使其與F線保持最佳距離和最佳保護角。實際上感應雷導致雷擊跳閘相比直擊雷的次數要低，并不是主要原因。調高PW線與F線，T線形成雷電屏蔽，且效果較好。

（4）接地

接地主要由引下線、接地體構成，形成接地網絡。接觸網接地一般要與鋼軌或保護線直接連接，部分地點則需要使用接地體。比如隔離開關、避雷器、支柱等。避雷器可使用綜合接地系統，并連接保護線，或是回流線。

接觸網防雷接地應充分檢測線路沿線土壤電阻率，選擇合適接地方式。所有采取接地體接地的點，接地體埋深應大于0.6m，垂直配置鋼管接地體或角鋼接地體，做好防腐措施。接地體間距應大于5m，與建筑安全距離應達到1.5m以上。做好檢修工作，定期檢測接地電阻，保證其防雷效果。

2.結束語

接觸網在高速鐵路線路中是唯一的供電方式，其地位十分重要，一旦遭受雷擊則會導致嚴重后果。所以必須要做好接觸網的防雷。一般在進行防雷設計時，要考慮鐵路沿線的雷電日分布情況、土壤電阻率、地形特點、氣候情況，計算耐雷水平和雷電跳閘率，綜合這些因素確定采取的防雷措施，保障高速鐵路的正常可靠運行。