電氣化鐵道接觸網線路防雷技術探討

荊飛

摘要：我國鐵路交通作為現代國民經濟的主要交通動脈，在涉及經濟、軍事、民生、政治、農業等各個方面也都具有重要戰略意義。近年來，高速鐵路重載線和電氣化鐵路徹底改變了我國原有的高速鐵路運輸運行方式，大大提高了鐵路運輸運行效率。接觸網設備是新型電力機車的主要動力源，其運行穩定性和運輸安全性直接也會影響我國鐵路運輸安全秩序。據某大型鐵路公司運營以來的數據統計，雷擊事件是一直影響鐵路接觸網和其他鐵路運輸正常安全運行的最重要危險因素。由于防雷接觸網是在露天環境中運行，因此無線電環境、地理位置、氣候和環境條件都不同，并且運行條件也很差，研究不同作業條件下的預防雷擊，提出一套有利于針對性的雷擊防治管理措施也就顯得尤為重要。

關鍵詞：電氣化;鐵道接觸網線;防雷;探討

引言

目前，我國對所有電力鐵路和懸鏈線的防雷措施還沒有非常嚴格的技術規定。對于鐵路接地裝置的設計選型還是沒有明確的技術設備要求，與此同時，技術規范中所規定的鐵路避雷斷路器的具體設置選用地點很有限。對實際線路運行條件的分析表明，懸鏈電纜線的安全和防雷，節電保護措施以及電源保護效果都不理想，接觸網電纜線路中因遭雷擊而直接導致電纜線索直接燒毀中斷的災害事例時有發生。如何有效地加強對接入接觸網相關線路本身進行安全防雷電的保護，盡可能減少因接觸網相關線路因受到雷擊或者斷線等而造成的生命危害和經濟損失，是一個值得我們深入研究的重要課題。

一、雷擊接觸網的來源和分類

雷電主要可分為線性雷擊雷，球形雷擊雷和自動感應雷擊雷。接觸網經常遭受直接沖擊雷和雷電襲擊。直擊雷：直接攻擊侵入整個設備或與整個設備工作有關的信號傳輸線的一種雷電，但直接攻擊雷的信號侵入設備的雷電概率很小。感應雷電：也稱為感應雷，振動感應或聲感應雷通過電壓。它分為正向靜電振動引起的雷擊和反向電磁振動引起的雷擊。感應進入雷電中的過電壓主要是由于電磁場和其他電磁粒子耦合的劇烈速度變化等所引起的，而直接進入雷電中的過電壓，則主要是由感應雷電流直接流過被雷擊的物體內部引起的。懸鏈上有多個雷擊，當直接在懸鏈上有多個雷擊時，雷擊損壞的可能性最小，但懸鏈上最嚴重的雷擊直接導致多個避雷針連續閃爍。接觸網停電雷電的幾種類型可以歸納如下：靜電雷擊會導致人們通過地面或靠近接觸網的人員感應或超過接觸網上的電壓。雷電擊中接觸極，雷電不會產生脈沖過電壓，并且在雷電接觸線上也沒有脈沖過電壓。雷電會直接影響懸鏈線，從而產生行波或超過其電壓。

二、電氣化鐵道接觸網防雷現狀

隨著我國目前鐵路基礎設施建設規模的不斷擴大，我國的國內電力公路和鐵路發展迅速，達到數十萬公里。隨著我國電力公路和鐵路的不斷發展壯大，電纜遭受了各種雷擊。主要的可能性越來越大，但是如果我們國家的電力鐵路遭受雷擊，而輕亦可能導致不小社會損失，重亦可能招致交通事故，而是產生大量嚴重人員傷亡。近些年來，我國還越來越注重鐵路接觸網中的防雷設施建設與技術設備研討，大量接觸防雷斷路器與相關結構設計被研討開發研制出，它在我國的長，快鐵路的接觸網中得到了廣泛的應用。當前在民用接觸網中常用的防雷裝置主要是管狀避雷器，例如活化的氧化鋅管狀避雷器、管狀避雷器、角隙管狀避雷器等。除此之外，在實際技術設備應用中，用作我國鐵道電氣化工程項目鐵道機電接觸網也主要存在著以下幾個突出難題。

（1）當前，我國仍然有大型鐵路裝備建設基地，在難以到達的山區和沙漠地區，鐵路物流維修，鐵路應急維修設備基地和聯絡維護措施不足。

（2）目前我國主要的電氣化鐵路管道聯絡網，缺乏避雷器的綜合資源配置和合理的布置方案，大多數鐵路、隔板、電源等關鍵情況下，大范圍的鐵路安全的現象時有重復排列的防雷裝置，具有較大的鐵路教育資源利用消耗。

（3）部分重點地段因為電氣化工程項目鐵道防雷接觸網線路加裝不太全，缺乏必要的線路防雷及磨損維護設計，導致鐵道接觸網內部磨損及電纜能損程度有過大，間接嚴重影響了鐵道防雷斷路器的正常防雷維護實際效果。

（4）對避雷接觸網及其余避雷斷路器的維修保養，及日常檢修工作缺少必要的技術設備監督制度，維護人員在開始工作，防雷設備的維修和日常停工時經常存在技術缺陷，存在著許多非常的技術局限性。

三、電氣化鐵道接觸網防雷改造探討

1.引進先進避雷裝置與避雷檢測技術

依照現階段國家鐵路相關法律規定，依據國際雷電日的影響數目，將我國電氣化鐵道電纜經過的各避雷地域區劃分，它主要分為河流雷區、中雷區和弱雷區。同時，我們將使用各種防雷檢測設備和其他雷電質量檢查來進一步改進和更新我們的技術。電氣與鐵路雷電接觸網的相關技術：根據鐵路的實際應用需求，加大科研投入，開發各種性能更好的避雷器及其他雷電檢測裝置和結構。再根據國際雷電日影響級數，和當地實際氣候變化情況等有針對性地進行研究選擇，從各種防雷檢測設備和其他相關的防雷檢測設備中選擇。例如，在地雷較大的地區，必須能夠合理地計劃和嚴格執行每個特殊避雷裝置的設備安裝和安全保護。避雷器必須獨立安裝，并且必須嚴格控制每個避雷器的方位角。在安全保護范圍內要保護的線路。除此之外，在電網電源進口邊際及重要電氣化工程項目鐵道重要避雷部件，也必須與此同時加裝前置避雷針等等重要避雷斷路器。每天完成防雷設備的安裝后，必須建立完整的日常維護和修理套件以及特殊的應急設備維護管理機制。用戶必須遠程監視特殊防雷設備的日常操作。在突發性災難情況下，有必要及時維護和更換完整且丟棄的專用避雷器。

這一應用制度，可以與此同時吸納國外已有的鐵道避雷器監測在線數據監測器，及鐵道避雷器在線數據監測妥善處理系統等等先進監測技術，并可以結合目前我國各省和地區實際應用情況及時加以設計改進，在全國第一時間可以應用于建成我國龐大的高速電氣化公路鐵道運輸網絡，但在推出去以前要降低社會經濟損失，同時它還要認真做好相關數據庫的收集整理分析工作，便于技術研究者自行研發一種性能更好的鐵道避雷監測裝置以及應用相關數據檢測處理系統。

2.合理鋪設電氣化鐵道接觸網保護線

除了安裝用于電氣道路和鐵路的避雷裝置的避雷裝置外，安裝避雷線也是鐵路防雷設備變化的重要環節。網絡防雷設備本身只是一個屏蔽設備，因此無法有效覆蓋整個無線聯系網絡。因此還可能需要同時架設一個保護性天線，以有效擴展整個避雷保護裝置的網絡保護覆蓋范圍，從而能夠使整個無線接觸網網絡具備一定的網絡防雷保護能力。目前，具有防雷保護的電線布局主要是地線布局，最重要的環節是放置架空地線和接地點的位置。只有充分研究結合當時地理中心位置及當時地理交通環境，根據專用接觸網整體結構和各個接地點的間距并合理計算，精準準確定位每一個當時架空的鐵路線上的接地點，才能做到最大限度上地發揮當時保護接地線的保障作用，這有效地確保了對高速公路和鐵路以及專用的懸鏈線能夠可靠而正常地運行，盡管當時發生了各種突發性災難。這種通過管線架設公路保護防雷線路起到了作用，主要增強我國接觸網公路防雷保護能力，在實踐中還具備改造效率高、操作單純的不小技術設備資源優勢，因此，在現階段，韓國已經得到了大規模的應用和推廣，但是在韓國數十萬公里的干線電力鐵路中已廣泛使用。

3.安裝避雷裝置失效恢復系統

電氣鐵路的建設是一項重要的工程，必須長期進入建設后期才能長期使用。電氣鐵路采用懸鏈式防雷控制裝置，在長期使用和大規模施工過程中，不可避免地有多種因素同時引起鐵路防雷控制裝置的異常故障。因而，在推動電氣化道路鐵道機電接觸網安全防雷系統改造建設過程中，也應該研討建設一套相應的防雷裝置失效恢復測試系統。就當下我國當前國情而言， 電氣化后，鐵路是大型的、省油的，并且具有復雜多樣的運行環境。其中仍然無人居住的山脈和沙漠。用于手動修復的各種緊急雷電保護修復方法是顯而易見的。過去，電力鐵路不能完全滿足接觸網緊急雷電的實際需求。可以說，僅通過建立健全，完善的防雷應急機制，就建立了防雷裝置的故障恢復處理。這是過去通電后的鐵路保護系統。電纜懸鏈線可以在系統出現故障的一段時間內恢復到正常穩定的狀態，從而保證了過去所有電力機車和車輛的正常運行。它減少了鐵路懸鏈線雷擊可能造成的社會和經濟損失。

4.綜合法防雷措施

單電纜防雷措施可能無法有效地提供長期的電纜防雷技術保護。需要對單個長期防雷措施進行全面的統計分析。如實際電纜運行中的情況和切斷輸電電纜線路所能身處的惡劣環境，需要將各種新的防雷輸電技術或是加以研究總結比較或是加以改進，已經開發出了一系列更適合于防雷和防雷的電力傳輸技術，以減少由于傳輸連接線上的雷擊損壞而造成的個人財產，財產和人員損失。 逐步改進和持續改進防雷措施的主要目的是擴大兩個主要方面，使防雷工作更加有效和有針對性。

結束語

綜上所述，在目前的鐵路電氣化階段，主要是通過設計和安裝以鐵路避雷器為主要核心的鐵路避雷器，對現行的鐵路線路接觸網防雷系統進行改造，以及通過架設鐵道保護避雷線路等來加以實現。接觸網是電力機車的動力來源，其穩定性和安全性直接影響鐵路運輸的秩序。近年來，重型電力鐵路改變了原來的鐵路運輸方式，大大提高了運輸效率。因此，只要提高我國電氣信息化鐵道的無接觸網在線防雷保護能力，研發一種性能更好的在線避雷器，設計愈加合理的在線防雷斷路器及框架結構，合理展開規劃而是組織構建愈加完善的安全保護性在線防雷網絡平臺，那是十分有效的防雷路徑，還是現階段最為可行的防雷路徑之一。

參考文獻：

[1]李飛.電氣化鐵道接觸網線路防雷技術探討[J].新商務周刊，2019，（9）：205.

[2]李濤.電氣化鐵道接觸網線路防雷技術探討[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（10）：

[3]程永勝.電氣化鐵道接觸網線路防雷技術探討[J].西鐵科技，2004，000 （004 ）：9-10.

[4]劉成文.電氣化鐵路接觸網線路防雷技術探討[J].城市建設理論研究，2014，（14）.

[5]孫希山，次仁白瑪.拉日鐵路電氣化鐵道接觸網線路優化防雷技術[J].科學中國人，2014，（16）.22.

中鐵二十一局集團電務電化工程有限公司 甘肅蘭州 730014