電氣化鐵道接觸網線路防雷技術探討

方小飛

摘 要：當前我國的電氣化鐵道接觸網防雷主要是由以避雷器為核心的防雷裝置來實現(xiàn)的，避雷器的結構與性能直接決定了防雷裝置的防雷效果。因此，要進一步強化接觸網防雷就必須加強避雷器結構與性能的研究。電氣化鐵道接觸網是沿鐵路線、在鐵軌上方搭建的用以向電力機車供電的特殊輸電線路，是當前我國普通列車的主要功能方式及高鐵的唯一功能方式，其由基礎、支柱、支持裝置、接觸懸掛、定位裝置5個部分組成。接觸網均是露天放置且具有極佳的導電能力，在雷雨天氣容易遭到雷擊，進而危害鐵路安全。

關鍵詞：電氣化鐵道 接觸網 防雷 避雷器

中圖分類號：U22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（a）-00-02

1 電氣化鐵道接觸網防雷現(xiàn)狀

隨著我國基礎建設的不斷擴大，我國電氣化鐵道已經增長到了數(shù)十萬千米；而隨著電氣化鐵道的不斷增長，其遭受雷擊的可能性就越大，而一旦電氣化遭受雷擊，輕則造成巨大經濟損失，重則導致重大事故產生大量人員傷亡。近年來，我國也越來越重視接觸網防雷建設與研究，大量防雷裝置與結構設計被開發(fā)出來并應用到我國漫長的電氣化鐵道接觸網中。當前的接觸網防雷裝置主要為避雷器，如氧化鋅避雷器、管型避雷器、角隙避雷器等。就防雷效果而言，當前的避雷器雖然普遍有著較為不錯的防雷效果，但其中仍然存在著一定的局限性和相當?shù)娜毕荨ｋS著電氣化鐵道建設的進一步擴大，鐵道裝設的地區(qū)地質及氣候愈加復雜，已有的避雷器已經無法滿足當前的接觸網防雷需求。如氧化鋅避雷器壽命短、損耗大，管型避雷器應用范圍窄，間隙避雷器則是間隙被異物入侵時易燒毀。此外，在實際應用中我國電氣化鐵道接觸網還存在著以下幾個問題。

（1）我國部分鐵路修建在人跡罕至的山區(qū)、荒漠，缺少必要的后勤保養(yǎng)和應急維修基站，接觸網保養(yǎng)不到位、維修困難。

（2）當前我國電氣化鐵路接觸網避雷器安裝缺乏統(tǒng)一調配與合理規(guī)劃，多數(shù)at所、分區(qū)所、變電所等重要場所都存在著重復安裝的現(xiàn)象，有著很大的資源浪費。

（3）部分路段電氣化鐵道接觸網安裝不全，缺少必要的防磨損設計，導致接觸網磨損和能損過大，間接影響了防雷裝置的防雷效果。

（4）對于接觸網和避雷裝置的保養(yǎng)和檢修缺乏必要的監(jiān)督機制，維修保養(yǎng)人員工作時常存在缺漏，對于設備的維修及更換存在著相當?shù)臏笮浴?/p>

2 電氣化鐵道接觸網防雷技術分析

當前我國建設的電氣化鐵道長達數(shù)十萬千米，接觸網遭受雷擊的頻率很高，而每年雷擊事故導致的經濟損失更是一個天文數(shù)字。因此，加強電氣化提到接觸網防雷研究，爭取開發(fā)出性能更好，適用范圍更廣的避雷器或者其他防雷裝置是十分有必要的。

2.1 接觸網雷擊電壓分析

接觸網隨著電氣化鐵道不斷延伸，在經雷云時，雷云大范圍放電，對整個接觸網及其附近環(huán)境都有影響且程度各有不同。而一點雷擊離線路過近或者接觸網上的絕緣子絕緣水平不夠都有可能造成接觸網絕緣閃格，從而引發(fā)接觸網雷擊事故。因此，在一般情況下，加強棒式絕緣子的絕緣水平和結合環(huán)境及氣候等因素合理設計支柱結構都能有效提高電氣化鐵道接觸網防雷能力。

2.2 接觸網避雷器分析

當前國內現(xiàn)有的避雷器一共有4種，分別是管型避雷器、氧化鋅避雷器、碳化硅閥型避雷器以及角隙避雷器。每一種避雷器都有著不同的應用范圍但都不是可以適用于所有情況。其中管型避雷器電分散性大且受大氣情況影響很大，適用范圍狹窄；氧化鋅避雷器也是當前我國使用最多、應用最廣的避雷器，但其化學特性使得氧化鋅避雷器使用時損害很大，壽命過短；碳化硅閥型避雷器結構復雜、難以大規(guī)模量產，造價也比較昂貴，性能也相對較差；角隙避雷器結構簡單，可以靈活調整，但是對異常天氣抗性較差，無法抵御雷電沖擊，而且其角隙中不能有異物，否則會導致避雷器燒毀。因此建設大型氣候數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實時氣候條件設計防雷結構，減少外在因素對防雷器性能的影響可以有效保持電氣化鐵道接觸網防雷性能。

3 電氣化鐵道接觸網防雷改造探討

3.1 引進先進避雷裝置與避雷檢測技術

按照當前國家相關規(guī)定，根據(jù)雷電日的數(shù)量將電氣化鐵道經過的各個地區(qū)分為強雷區(qū)、高雷區(qū)、多雷區(qū)以及少雷區(qū)，同時進一步改良更新電氣化鐵道接觸網已有的避雷裝置和雷電檢測技術；根據(jù)現(xiàn)實需求，加大資金投入，研發(fā)性能更好的避雷器及避雷裝置結構，再根據(jù)雷電日級數(shù)和當?shù)貧夂蚯闆r針對性地選擇避雷裝置及相關檢測裝置。如在強雷區(qū)，每一個避雷裝置的安裝及保護都必須合理規(guī)劃并嚴格執(zhí)行，避雷線必須獨立設置安裝，且必須嚴格控制避雷線保護角在安全范圍內。此外，在變壓器邊緣及其他電氣化鐵道重要部位都必須安裝避雷針等避雷裝置。避雷裝置安裝完成后，還要建立完善的保養(yǎng)維護及應急維修機制，要求能夠實時監(jiān)控避雷裝置運作情況，快速應對突發(fā)情況，及時維修更換損害、報廢的避雷器。對于這一機制，可以引進國外已有的避雷器在線監(jiān)測器和避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)等先進技術，并結合我國各地區(qū)實際情況加以改進，在第一時間應用于我國龐大的電氣化鐵道網絡但在去以降低經濟損失，同時要做好數(shù)據(jù)收集整理工作，便于研究者研發(fā)性能更好的避雷裝置以及相關檢測系統(tǒng)。

3.2 合理鋪設電氣化鐵道接觸網保護線

電氣化鐵道接觸網防雷除了安裝避雷裝置外，架設保護線也是防雷改造的一個重要環(huán)節(jié)。因為避雷裝置只是一個裝置，無法覆蓋整個接觸網網絡，因此還需要架設保護線以擴展避雷裝置的保護范圍，從而使整個接觸網具備一定的防雷能力。就當前而言，架設防雷保護線主要為接地線，而其中最為重要的便是架空地線接地點的選擇。只有充分結合地理位置及地理環(huán)境，根據(jù)接觸網結構和接地間距景區(qū)計算，精準定位每一個架空地線接地點，才能最大限度發(fā)揮保護線的作用，從而保證在面對突發(fā)情況時電氣化鐵道及其接觸網還能穩(wěn)定運行。這種通過架設保護線增強接觸網防雷能力的防雷改造措施，在實踐中有著成本低、操作簡單的巨大優(yōu)勢，因此在我國得以大規(guī)模推廣并廣泛應用于我國數(shù)十萬千米的電氣化鐵軌中。

3.3 安裝避雷裝置失效恢復系統(tǒng)

電氣化鐵道是一個需要建設后能夠長時間使用的一項交通設施建設，電氣化鐵道接觸網防雷裝置在長時間大規(guī)模的使用過程中，難免會出現(xiàn)各種因素導致的防雷裝置失效的情況。因此，在電氣化鐵道接觸網防雷改造過程中還需要建設相應的裝置失效恢復系統(tǒng)。就我國國情而言，電氣化鐵道規(guī)模大、里程長，且環(huán)境復雜多樣，其中不乏廖無人煙的深山、荒漠，人工搶修的應急維修方式明顯不能滿足電氣化鐵道接觸網防雷的需求，只有建立健全完善的應急機制，也就是防雷裝置失效恢復系統(tǒng)，保證電氣化鐵道接觸網在故障的一定時間內能夠恢復正常穩(wěn)定，從而保證過往電氣機車能夠正常運行，進一步降低接觸網雷擊事故造成的經濟損失。

4 結語

綜上所述，當前電氣化鐵道接觸網防雷改造主要通過安裝以避雷器為核心的防雷裝置以及架設保護線來實現(xiàn)。因此要想提高電氣化鐵道接觸網防雷能力，研發(fā)性能更好的避雷器，設計更加合理的防雷裝置結構，合理規(guī)劃并建立完善的保護線網絡是十分有效的途徑，也是當前最可行的途徑之一。

參考文獻

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