基于高架橋段地鐵接觸網的改進防雷策略論述

王彪

摘要：本文主要分析了高架橋段地鐵接觸網基本情況，重點介紹了接觸網改進防雷策略及實施方案，它不僅能夠降低絕緣子擊穿概率，而且還可以有效提高地鐵接觸網耐雷水平。通過對高架橋段地鐵接觸網防雷策略進行研究，以期為高架橋段地鐵接觸網的安全、高效運行提供可靠保障，創造出最大化的經濟與社會效益。

關鍵詞：高架橋段;地鐵接觸網;防雷策略

1.高架橋段地鐵接觸網基本情況

廣州某地鐵線路全長52.4km，其中地上線長度32.4 km，地下線長度20.0km，共設13座車站，其中8座高架站、5座地下站、2座換乘站。該地鐵線路根據實際情況選擇了33kV、110kV兩級集中供電系統，牽引供電系統選擇了1500V直流供電。按重污區來綜合考慮絕緣等級，絕緣子泄漏距離不小于250mm。該高架橋段地鐵接觸網選擇了帶脫扣裝置的，且具有放電計數功能的無間隙氧化鋅避雷器，根據地鐵牽引供電特點，高架段和地面均選擇了簡單鏈型懸掛，導線主要是由雙接觸線、雙承力索、1根避雷線和2根輔助饋線組成，其中接觸線采用導電性能良好、耐腐蝕、耐磨的銅銀合金接觸線（CTAH150）;輔助饋線和承力索選擇了耐腐蝕性能好、導電性的硬銅絞線（JT150）;避雷線選擇了耐腐蝕性能好、導電性的硬銅絞線（JT120）。圖1描述的是高架橋段地鐵接觸網示意圖，其中接觸網高度為5.6m、避雷線高度為8.5m、高架橋高度為8m。

2.高架橋段地鐵接觸網現有耐雷水平

通過對高架橋段地鐵接觸網開展雷擊模型仿真分析后發現，雷擊避雷線時，接地點和避雷器都分布在3號和7號支柱上，而且3號至7號支柱頂端是雷擊點，對各支柱耐雷水平進行計算，結果如表1 所示。

通過對表1進行分析可以發現，3號和7號支柱具有比較高的耐雷水平，均為6.7kA，主要是由于3號和7號支柱都按照要求架設了接地點和避雷器，在遇到雷擊時可以發揮散流和保護作用。5號支柱耐雷水平最低，為2.9 kA。主要是因為當4號和6號支柱遇到雷擊時，也會導致5號支柱閃絡，而5號支柱分布在避雷器和接地點安裝位置的最中間，從而導致其防雷保護效果和耐雷水平最低。在高架橋段地鐵接觸網中，只有3號和7號支柱不僅架設了接地點，而且安裝了避雷器，以確保線路耐雷水平分布均勻，從而具有較高的耐雷水平，然而中間支柱保護作用和耐雷水平相對比較弱。

3.接觸網改進防雷策略及實施方案

3.1架空地線與避雷器共接地極

對于高架橋段地鐵接觸網而言，常見的過電壓危害有如下3種類型：（1）在雷擊接觸網導線時，將會導致接觸網上出現過電壓;（2）在雷擊接觸網附近的地面時，將會導致接觸網上出現感應過電壓;（3） 在雷擊接觸網架空地線（或支柱）時，將會在支柱頂端出現沖擊過電壓，進而可能誘發反擊接觸網絕緣子現象。

目前，我國大多數城市軌道交通接觸網選擇了DC750V或DC1500V兩級電壓系統來進行供電，但是由于列車取流較大，為了避免絕緣子泄露電流及感應電流形成的雜散電流，則需要考慮接觸網導線與架空地線平行架設。通常情況下，架空地線不能直接接地，其一般需要借助地電位均衡器來有效分割接地極與架空地線，但是該過程中需要保證地電位均衡器具有比較低的導通電壓。當避雷器單獨接地時，如果中接觸網導線遭到雷電直擊時，將會沿接觸網導線將雷電流向遠處傳播，并通過接地電阻和避雷器最終入地。

在接觸網避雷器選擇了過程中，需要對絕緣配合設計給予綜合考慮，即保證Ures≤BIL/K，其中K為配合因數，BIL為被保護設備所具有的雷電沖擊耐受電壓，國際電工委員明確提出規定K≥1.2。此時，將架空地線與避雷器共接地極時，將不會誘發絕緣擊穿現象。

3.2接觸網下錨位置選擇不平衡絕緣

通過對接觸網安裝形式進行分析可以發現，雷電過電壓有可能誘發區間接觸網下錨絕緣子、腕臂絕緣子及饋線絕緣子等位置出現絕緣擊穿現象，導致接觸網線路失壓，從而對供電的安全性、可靠性產生不利影響。當雷擊接觸網下錨位置時，將會導致補償繩斷裂、下錨絕緣子擊穿或絕緣子爆裂等比較嚴重的后果。例如，某地鐵車輛段試車線1號支柱出現補償繩斷裂為例進行分析發現，該次事故導致試車線多處防風支撐管、絕緣子、吊弦、調整螺栓、接觸線硬彎、電連接損壞、線岔參數變化、扭面和燒傷等現象，加之設備損壞較多，無形之中增加了恢復難度，此時就可以在接觸網下錨位置選擇不平衡絕緣來給予有效解決。

4.結束語

綜上所述，在高架橋段地鐵接觸網運行過程中，可以根據實際運營需求，來對故障恢復、設備維修、氣象條件等因素給予綜合考慮的基礎上，來制定一套系統、完善的接觸網改進防雷策略，這樣不僅可以使絕緣子兩端電壓差問題得到有效改善，并降低絕緣子擊穿概率，而且還可以大大降低雷電反擊事故發生率，確保高架橋段地鐵接觸網的安全、高效運行。

參考文獻：

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