■樊建飛 ■中鐵電氣化局集團有限公司電氣化公司，北京 100036

作為高速鐵路牽引系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，接觸網(wǎng)經(jīng)常暴露在自然環(huán)境中。如保護工作不到位則會破壞絕緣子出現(xiàn)跳閘情況。對電氣化鐵道的運營有較大影響。此外因雷擊而產(chǎn)生的侵入波有可能會傳入到變電所中破壞電氣設(shè)備。因此，做好高速鐵路接觸網(wǎng)防雷措施具有重要意義。

1 案例介紹

某高速鐵路全線一共有26座牽引變電所23處分區(qū)所。工程接觸網(wǎng)主要通過在隔離開關(guān)、電分相處和網(wǎng)點設(shè)置氧化鋅避雷設(shè)備來防止雷擊。AT所和各個牽引所之間的接觸網(wǎng)線路沒有進行防雷處理。高速鐵路線路位于農(nóng)村和市郊之間，雷雨季節(jié)受到雷擊的概率高，會對鐵路安全運行造成較大影響，甚至會損壞變電所中的設(shè)備，產(chǎn)生嚴重的供電安全事故。

2 接觸網(wǎng)系統(tǒng)的雷害類型

接觸網(wǎng)系統(tǒng)常見的雷害類型主要有直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種［1］。其中直擊雷過電壓主要是雷電擊中導(dǎo)線和支柱產(chǎn)生的過電壓。而感應(yīng)雷過電壓指的是雷擊接觸網(wǎng)地面后產(chǎn)生的過電壓。當雷電擊中附加導(dǎo)線和接觸網(wǎng)支柱時，會導(dǎo)致雷擊點阻抗的電位提升。當導(dǎo)線和雷擊點之間的電位差超出絕緣子沖擊放電電壓時，導(dǎo)線會產(chǎn)生閃絡(luò)與電壓。由于附加導(dǎo)線和支柱的電位會大于導(dǎo)線電位。當雷電擊中接觸線會導(dǎo)致電壓過大，這兩種情況分別稱為雷電繞擊和雷電直擊。

3 高速鐵路接觸網(wǎng)防雷措施

3.1 避雷器的防雷措施

雷電擊中接觸網(wǎng)時，如果產(chǎn)生的電壓大于避雷器的放電電壓，避雷器會立即將雷電流釋放出來，并在工頻電壓下表現(xiàn)出高電阻，截斷工頻續(xù)流，避免絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)的情況，使接觸網(wǎng)持續(xù)穩(wěn)定的工作下去［2］。通過將線路避雷器安裝在支柱上，可以有效降低雷擊跳閘的概率。為了保證防雷效果，要盡量密集的安裝避雷器。按照一個錨段設(shè)置一個避雷器的標準進行設(shè)置，可以將雷擊跳閘率控制在0.452左右。按照接觸網(wǎng)跳閘率的相關(guān)規(guī)定要求，雷擊跳閘率的控制標準為0.83，因此，將跳閘率控制在0.452是符合規(guī)定要求的。但是由于避雷器經(jīng)過長期使用會出現(xiàn)老化，安裝過于密集并不科學。為了保證避雷效果，只需要將線路避雷器安裝在雷擊相對集中的地方。

3.2 使用合成絕緣子

接觸網(wǎng)受到雷擊后，會出現(xiàn)重合閘失敗的情況。究其原因，主要是因為工頻續(xù)流電弧被灼燒后出現(xiàn)破損、炸裂，無法自動回復(fù)線路絕緣性，導(dǎo)致重合閘失?。?］。為了避免絕緣子被燒毀，首先要疏導(dǎo)工頻電弧，避免電弧在絕緣子的表面燃燒。其次，使用避雷器和避雷線來避免工頻電弧和線路閃絡(luò)建立。除此以外要注意提高絕緣子的抗灼燒能力。當前輸配電線路中主要使用合成硅橡膠絕緣子和玻璃絕緣子兩種，在抵御灼燒能力方面，合成絕緣子具有明顯的優(yōu)勢，當合成絕緣子被工頻電弧灼燒時，噴出的氣體會發(fā)揮吹弧效果，使電弧從絕緣子的表面離開。此外，在局部受熱的情況下，硅橡膠材料不會馬上炸裂，有助于恢復(fù)絕緣線路。在經(jīng)過燒灼后，合成絕緣子傘群不會脫落，并且具有良好的絕緣效果，線路達到了重合閘的效果。而瓷絕緣子如果被灼燒，傘群落會全部掉落，絕緣效果會完全喪失，線路就不能重新合閘成功。雖然，合成絕緣子有良好的抗灼燒能力，但工頻電流弧仍會破壞合成絕緣子。經(jīng)灼燒后硅橡膠材料成分會產(chǎn)生變化，一些容易分解的物資受熱后會揮發(fā)，致使絕緣子的增水性和抗污性降低。在以后的運行過程中，灼燒部分很有可能會出現(xiàn)老化脫落情況，嚴重影響線路運行的安全。綜合以上分析可以看出，合成絕緣子雖然可以提升線路重合閘成功的概率，但不能根本性的解決線路防雷問題。因此，要使用其他防護措施對其進行補充。

3.3 接地防雷措施

接地防雷措施主要分為安全接地措施和工作接地措施兩種:(1)安全接地。①對于距離接觸網(wǎng)帶電體五米以內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)物都需要進行安全接地處理。②對于避雷器等設(shè)備雙接地的情況，一端要接入回流線或保護線，另一端要接入綜合地下。③當獨立供電線支柱成排出現(xiàn)時，一些支柱的要設(shè)置專門的接地。(2)工作接地。①信號完全橫向和吸上線每間隔1500m進行一次連接。②在高速鐵路可以設(shè)置全線貫通的綜合接地系統(tǒng)，在綜合接地系統(tǒng)中納入接觸網(wǎng)，對支柱和回流線進行不絕緣懸掛，保證工作接地可以安全接地。

4 高速鐵路接觸網(wǎng)防雷建議

(1)在鐵路線路中，為了可以屏蔽接觸網(wǎng)和正饋線，在高速鐵路線路上增設(shè)了一根鋁包芯鋁絞線架空地線。為了雷電流可以有穩(wěn)定的泄流通道，使用70型銅芯電纜增設(shè)在路基區(qū)段的基礎(chǔ)和支柱中預(yù)留出接地螺栓之間。對于加強線區(qū)域，當加強線從運行中退出后，會和接觸網(wǎng)的支柱產(chǎn)生短接，使加強線變成柱頂?shù)募芸站€。對于這種情況，當加強線從運行中退出時，要將接觸懸掛和加強線之間的連接拆除。并短接各個加強線固定處的支柱絕緣子，使用支柱基礎(chǔ)和銅芯電纜將路基段的接觸網(wǎng)連入到預(yù)埋螺栓上。將貫通地網(wǎng)和橋梁地段的架空線連接起來，接地電阻控制在1歐姆以內(nèi)。

(2)為了避免直接雷害，建議處于平均雷電日在40天以上的高速鐵路，整條線路都要架設(shè)避雷線。對于少雷區(qū)域的高速鐵路，要分析和統(tǒng)計沿線雷害情況，對雷害多發(fā)區(qū)和重要設(shè)備位置可以架設(shè)獨立的避雷線。盡可能將避雷線安裝在承力索的上部。

(3)建立完善的接地系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮出防雷措施的作用，要在關(guān)鍵的位置和區(qū)段保證接地電阻值，并定期檢測電阻值。在綜合接地系統(tǒng)中接入防雷設(shè)施時，要和其他接入設(shè)備貫通點之間的距離保持在15m以上。安裝避雷器時，要安裝絕緣底座，安全接地和工作接地不可以使用通一個電流通道。

(4)為避免感應(yīng)雷害需在重雷區(qū)和高雷區(qū)的各個錨段設(shè)置避雷器。統(tǒng)計分析少雷區(qū)沿線雷害情況，將避雷器設(shè)置在雷害多發(fā)區(qū)。此外，還需要在敏感位置布置避雷設(shè)備。例如長度超過2000m的隧道兩端、站場和分相端部的絕緣錨段關(guān)節(jié)、封閉雨棚的兩側(cè)、較長供電線上、高架區(qū)區(qū)域、高路基區(qū)域、架空轉(zhuǎn)換處、電纜等重要區(qū)域。

5 結(jié)論

綜上所述，為了保證高速鐵路接觸網(wǎng)防雷的能力，提高鐵路運行的安全性，本文根據(jù)實際案例，對高速鐵路接觸網(wǎng)的防雷措施進行了分析，并根據(jù)實際情況提出了接觸網(wǎng)防雷措施的改進建議，防雷效果良好。不過，不管使用什么樣的防雷措施，也只能降低因雷電造成的跳閘概率和故障概率。無法根本性的杜絕雷電對接觸網(wǎng)造成的傷害。所以，在對接觸網(wǎng)進行防雷處理時，要根據(jù)投資、防護效果、工程特征選擇合理的防護措施，積極引用國外的一些先進經(jīng)驗，組織相關(guān)部門對防雷措施進行試驗、分析，進而達到提升鐵路運行穩(wěn)定性，降低牽引鐵路系統(tǒng)維護的目的。

［1］于增.接觸網(wǎng)防雷技術(shù)研究［J］.鐵道工程學報，2002，(01):89－94.

［2］王冀饒.客運專線接觸網(wǎng)避雷器防雷探討［J］.電氣化鐵道，2012，(02):32－34.

［3］TB10009－2005鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范［S］:12－13.

［4］鐵建設(shè)［2007］39號鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定［S］:9 －10.