鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)研究
編輯：2021-06-14 18:12:56
電氣化鐵路以其牽引力大、速度快、能耗少、效率高、價(jià)格低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向。雷擊產(chǎn)生的侵入波過(guò)電壓通過(guò)接觸網(wǎng)傳入牽引變電所，可能引起所內(nèi)電氣設(shè)備的損壞，造成更大的損失。因此做好接觸網(wǎng)的防雷工作，減少接觸網(wǎng)雷擊故障不僅可以提高接觸網(wǎng)本身的供電可靠性，而且可以使?fàn)恳冸娝踩\(yùn)行得到保障。這對(duì)提高電氣化鐵路運(yùn)輸安全和效率具有十分重要的意義。山西避雷檢測(cè)
我國(guó)面積廣闊，電氣化鐵路也是橫跨東西縱跨南北，因?yàn)榈貏?shì)有差別，所以鐵路經(jīng)過(guò)的地方也是有著千差萬(wàn)別的地理氣候，情況比較復(fù)雜。尤其是高鐵的建設(shè)，高速鐵路一般采用的是高架橋的方式，因此小區(qū)域內(nèi)的相對(duì)高點(diǎn)就是接觸網(wǎng)，這樣一來(lái)接觸網(wǎng)受到雷擊的幾率就大大地上升。如果接觸網(wǎng)遭受雷擊，那么就會(huì)導(dǎo)致絕緣閃絡(luò)而發(fā)生斷裂，線路也會(huì)發(fā)生掉閘等各種安全事故，如果情況很嚴(yán)重，列車就會(huì)停運(yùn)，一旦列車停運(yùn)就會(huì)給鐵路的運(yùn)輸造成很大的影響。所以一定要將接觸網(wǎng)的防雷工作做好，使電氣化鐵路能夠在安全穩(wěn)定以及不間斷供電的環(huán)境下運(yùn)行。忻州防雷檢測(cè)
雷電通常以雷云之間放電、和雷云對(duì)大地放電兩種形式存在，雷云之間的放電雖然很強(qiáng)烈，但一般不影響大地上的建筑物和設(shè)備。雷云對(duì)大地放電會(huì)對(duì)地上的建筑、設(shè)備、樹(shù)木造成極大的破壞。接觸網(wǎng)雷擊主要有直擊雷、感應(yīng)雷和雷電入侵波三種。直擊雷指雷云直接對(duì)接觸網(wǎng)供電設(shè)備放電，強(qiáng)大的放電電流會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，直接將設(shè)備擊毀；感應(yīng)雷指雷云通過(guò)靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)在接觸網(wǎng)附近的支撐裝置、接觸懸掛、附加導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)差，過(guò)電壓會(huì)導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)，電氣絕緣擊穿，甚至引起火災(zāi)和爆炸，造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p傷；在附近發(fā)生雷擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生雷電波，會(huì)沿著附近的線路入侵建筑物或變電所，同樣會(huì)引發(fā)接觸網(wǎng)故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于雷擊產(chǎn)生的電氣化鐵路接觸網(wǎng)跳閘故障高達(dá) 30%到 60%，高速鐵路的比例會(huì)更高。呂梁避雷檢測(cè)
高速電氣化鐵路一般建在開(kāi)闊地區(qū)，多采用高架橋的方式。在線路兩側(cè)基本沒(méi)有遮蔽物，鐵路明顯突出于地面很多，對(duì)雷電而言，是天然的放電目標(biāo)。因此，在雷雨天氣鐵路接觸網(wǎng)受雷擊引起跳閘是比較常見(jiàn)的故障。在2014 年，鐵路部門統(tǒng)計(jì)了 34 條電氣化鐵路雷擊故障情況，由于雷擊引發(fā)跳閘故障有 1214 次。在橋梁和山區(qū)等復(fù)雜地形，雷擊引發(fā)接觸網(wǎng)故障頻次較高。在雷擊故障統(tǒng)計(jì)中，接觸網(wǎng)最經(jīng)常發(fā)生雷擊的部位有接觸網(wǎng)附加線、支撐裝置的平腕臂、斜腕臂絕緣子、站場(chǎng)軟橫跨承力索端部絕緣子、接觸懸掛下錨絕緣子、避雷器等，特別是正饋線和斜腕臂絕緣子超過(guò)雷擊閃絡(luò)的 50%以上。在接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊后，主要會(huì)造成以下常見(jiàn)故障：
1.接觸網(wǎng)絕緣子損壞。接觸網(wǎng)絕緣子分為水平懸式絕緣子和棒式絕緣子兩種。水平懸式絕緣子的雷電沖擊耐壓值是 300k V，棒式絕緣子是 270k V。雖然在安裝初期，絕緣子耐壓值較高，但由于接觸網(wǎng)為裸露安裝運(yùn)行，受周邊環(huán)境影響較為明顯。隨著接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，絕緣子也會(huì)隨之老化，絕緣子老化嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂縫、破碎，絕緣性能嚴(yán)重下降，在發(fā)生雷擊時(shí)，容易發(fā)生絕緣擊穿故障。山西防雷工程
2.接觸網(wǎng)支撐線索損毀。直擊雷或感應(yīng)雷電壓非常大，通常到達(dá)幾萬(wàn)伏以上，會(huì)在接觸網(wǎng)支撐線索兩端形成很高的電壓，如果電能不能快速釋放，就會(huì)由于產(chǎn)生強(qiáng)大電流，支撐線索將會(huì)被大電流產(chǎn)生的熱量所燒毀。
3.支柱頂帽和肩架金具損毀。支柱和肩架金具通常位于鐵路接觸網(wǎng)的最高部分。由于高于其他設(shè)備，更容易被雷擊中，造成較為嚴(yán)重的損毀。 運(yùn)城防雷檢測(cè)
4.避雷器擊穿。避雷器的如果接地良好，在一定程度上保護(hù)其他部件不受雷擊的影響，但鐵路接地系統(tǒng)會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間增加接地效果下降，導(dǎo)致接地電阻變大，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，感應(yīng)雷產(chǎn)生過(guò)電壓后，避雷器的最大殘壓值明顯提高，會(huì)造成絕緣子擊穿。
避雷線防雷措施
（1）通過(guò)增設(shè)避雷線起到防雷效果，將承力索、接觸線、回流線、正饋線等接觸網(wǎng)設(shè)施覆蓋在避雷線的保護(hù)范圍內(nèi)，將雷電流迅速泄入大地，降低雷擊引起的過(guò)電壓，以達(dá)到降低接觸網(wǎng)的雷擊概率。通過(guò)對(duì)比某高鐵段2015年至2018年雷擊跳閘次數(shù)，在未增設(shè)避雷線前，平均每年跳閘約50次，2018年開(kāi)展防雷措施整治增設(shè)避雷線后，雷擊次數(shù)為35次，呈明顯下降趨勢(shì)，且該高鐵36個(gè)供電臂，現(xiàn)階段已增設(shè)4個(gè)供電臂的避雷線，如避雷線全部增設(shè)完成，雷擊跳閘次數(shù)會(huì)進(jìn)一步下降。晉中避雷檢測(cè)
（2）在選擇避雷線可以考慮選擇PW線。由于PW線主要充當(dāng)保護(hù)線架設(shè)，為二次系統(tǒng)提供接地保護(hù)。但是近期高速鐵路使用分析可以看出，PW線還可以當(dāng)作避雷線使用，能夠顯現(xiàn)出較多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。一是節(jié)約成本，利用既有PW線即可，不需再增設(shè)避雷線。二是高速鐵路PW線主要應(yīng)用在正饋線上方或者下方，通過(guò)滾球法計(jì)算接閃器保護(hù)范圍，核算PW線的保護(hù)范圍，調(diào)整安裝高度，使其滿足屏蔽雷擊作用，起到防雷效果。三是使用PW線作為避雷線時(shí)，可每間隔約200-500m設(shè)置一處接地，為避免避雷線的雷擊電流對(duì)其他非接觸網(wǎng)設(shè)施造成危害，推薦避雷線接地與其他系統(tǒng)相對(duì)隔離，采用單獨(dú)接地。大同防雷檢測(cè)
2.避雷器防雷措施
（1）避雷器屬于接閃范疇，氧化鋅材質(zhì)避雷器是高速鐵路接觸網(wǎng)應(yīng)用比較廣泛的避雷器。該避雷器屬于過(guò)電壓抑制電器，在正常工作狀態(tài)下，避雷器會(huì)利用高電阻和小電流條件發(fā)揮出絕緣效果。然而線路在運(yùn)行期間電壓過(guò)高，避雷器就會(huì)轉(zhuǎn)化為低電阻狀態(tài)，在保護(hù)電氣設(shè)備時(shí)泄放電流，如果雷電過(guò)電壓消失，避雷器能夠自動(dòng)恢復(fù)高電阻狀態(tài)。
（2）通常情況下避雷器設(shè)置在上網(wǎng)點(diǎn)、絕緣關(guān)節(jié)、分相、上垮橋（上垮建筑物）兩側(cè)、長(zhǎng)度2km及以上隧道或隧道群兩端等處所接觸網(wǎng)支柱上，避雷器安裝后可以有效降低雷電跳閘率。需要注意的是，在安裝避雷器時(shí)不能一味按照硬性標(biāo)準(zhǔn)，盲目增設(shè)避雷器，避雷器安裝位置要具有合理性。長(zhǎng)治避雷檢測(cè)
3.提高線路本身的絕緣水平
絕緣部件的作用不僅體現(xiàn)在接觸網(wǎng)線路電氣絕緣上，還需要承擔(dān)機(jī)械荷載。對(duì)于電氣絕緣來(lái)說(shuō)，絕緣部件必須實(shí)現(xiàn)帶電體及接地體的電氣絕緣，而絕緣部件本身耐壓性能、爬電距離等都會(huì)對(duì)防雷效果造成影響，增強(qiáng)絕緣部件的絕緣性能也能提升線路的防雷效果。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注重維護(hù)和絕緣子更換，每年對(duì)接觸網(wǎng)線路周圍2km以內(nèi)的所有污染源進(jìn)行調(diào)查，確定污穢等級(jí)，明確絕緣部件的監(jiān)測(cè)監(jiān)控及清掃維護(hù)要求。山西避雷驗(yàn)收
4.接地防雷措施與維護(hù)
該種防雷措施主要是由引下線和接地體組成，使用此種方法能夠使地下形成接地網(wǎng)。高鐵區(qū)段，接觸網(wǎng)接地裝置基本連接于綜合貫通地線，由于避雷器和隔離開(kāi)關(guān)等形成單獨(dú)接地體使用比較少，在使用在使用單獨(dú)接地極時(shí)，需要對(duì)線路沿線土壤電阻率進(jìn)行檢測(cè)，易使用低電阻率土壤，以便接地極埋入后符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此外還需加強(qiáng)對(duì)接地裝置的日常維護(hù)，每年雷雨季節(jié)前（4月份），應(yīng)對(duì)防雷裝置進(jìn)行一次全面檢測(cè)，確保接地裝置狀態(tài)及回路處于良好狀態(tài)，接地電阻值符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。臨汾防雷檢測(cè)
電氣化鐵路應(yīng)做好接觸網(wǎng)防雷措施，保障避雷設(shè)施正常運(yùn)行，要完善我國(guó)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平跳閘率或故障率等具體的指標(biāo)要求，以更好的促進(jìn)我國(guó)鐵路事業(yè)向前發(fā)展。
四、參考文獻(xiàn)：
[1]吳曉剛.關(guān)于鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)的相關(guān)研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2017（11）：179-180.
[2]蘇宇榮.杭深線接觸網(wǎng)防雷系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及對(duì)策[J].電氣化鐵道，2017，28（04）：30-33.
[3]肖啟龍.分析鐵路接觸網(wǎng)防雷技術(shù)[J].低碳世界，2017（20）：72-73.
[4]李久來(lái).普速鐵路接觸網(wǎng)防雷措施及建議[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017（07）：157-158.
