【摘 要】接觸網從本質來說是單相供電系統，與電力輸電線路有一些區(qū)別，若采用電力輸電線路的波阻抗來計算耐雷水平，勢必造成較大的誤差，為防雷設計工作帶來一定的不便，本文采用接觸網的波阻抗對電氣化鐵道的防雷性能水平進行分析。

【關鍵詞】耐雷水平 雷擊跳閘率 波阻抗 電氣化鐵道

一、緒論

接觸網是輸電線路的一種，全線不架設避雷線，容易遭受直擊雷的襲擊，引起接觸網絕緣子閃絡，造成供電中斷事故，影響列車的安全運行。耐雷水平和雷擊跳閘率是衡量輸電線路防雷兩大性能指標。目前，很多學者多用輸電線路的波阻抗等效接觸網的波阻抗來計算接觸網的耐雷水平，由于接觸網的結構高度與電力系統的輸電線路的結構高度參數不同，波阻抗也會不同，若采用輸電線路的波阻抗等效接觸網的波阻抗進行計算，對于接觸網的耐雷水平的評估造成偏差，本文將采用文獻[1]中推出的波阻抗對接觸網耐雷水平和雷擊跳閘率進行計算評估。

二、接觸網防雷性能的分析

（一）接觸網的波阻抗

接觸網結構示意如圖1（a）所示：接觸網上部為承力索，接觸線通過吊弦懸掛起來，承力索和接觸線的結構高度分別為7.7m和6.7m。（b）為接觸網分布參數電路圖，承力索和接觸線的單位等值電感為L’和L”， 承力索和接觸線的對地單位等值電容分別為C’和C”。 根據等值計算公式分別計算出承力索和接觸線的單位等值電感L’和L”和電容值C’和C”的數值，求其并聯值，得到接觸網的單位等值電感L0和單位等值電容為C0，求出接觸網波阻抗Z約為240Ω[2]。

（二）接觸網的耐雷水平

從本質講，接觸網就是輸電線路的一種，其全線不架設避雷線，結構高度較低，其耐雷水平和雷擊跳閘率的計算方法與輸電線路計算方法是相同。接觸網遭受雷擊的形式主要有直1.直擊雷的耐雷水平

1.雷擊承力索的耐雷水平

通過上面的計算，接觸網波阻抗為240Ω，根據相關資料表明，接觸網水平拉桿絕緣子沖擊閃絡電壓要比腕臂絕緣子沖擊閃絡電壓要高，在此取值U50%取值為350kV[3]。雷擊承力索的耐雷水平計算公式如下：

式中：U50%為絕緣子50%沖擊放電電壓；Z為接觸網的波阻抗。

經計算得，其耐雷水平為5.1kA，出現概率P=87.7%。若采用輸電線路的波阻抗，其耐雷水平為3.5kA，出現概率P=91.2%。通過比較可知，采用一般輸電線路的波阻抗計算的其耐雷水平顯然比采用接觸網實際波阻抗的計算結果偏低。

2.雷擊支柱頂部的耐雷水平

電氣化鐵路接觸網的支柱高度為9m，其支柱沖擊接地電阻Rch=10Ω，支柱單位長度電感值約為L0=6.35μH，雷擊支柱頂部的耐雷水平計算公式如下：

（2）式中，U50%為絕緣子50%沖擊放電電壓；Rch為支柱的沖擊接地電阻；L0為支柱單位長度值；h為接觸網的支柱高度。

經過計算得，其耐雷水平為10.9kA，出現概率P=75.2%

2.感應雷擊的耐雷水平

根據規(guī)程中的經驗公式，在接觸網上產生的感應過電壓最大值可按式（3）進行計算

（3）式中，I為雷電流幅值；hd為導線的平均高度；S為雷擊點至接觸網距離。

由式（3）可得感應雷擊的耐雷水平為：

（4）由式（4）可得，感應雷擊的耐雷水平48.6kA，出現概率P=28%。

（三）雷擊跳閘率的計算

1.直擊雷擊跳閘率

直擊雷擊跳閘率為雷擊支柱頂部跳閘率和雷擊承力索跳閘率之和，每百公里接觸網的落雷次數，采用輸電線路落雷次數的計算公式為；

（6）式中，η為建弧率，取0.68；pc為雷擊承力索上概率；p1超過雷擊承力索耐雷水平的概率；g為擊桿率；p 2超過雷擊承力索耐雷水平的概率；Td為雷暴日，取標準值40天。

2.感應雷擊跳閘率

由式（7）計算可得，感應雷擊跳閘率n2=3.56次/每百公里·40雷暴日 接觸網總的雷擊跳閘率n=n1+n2=5.1次/每百公里·40雷暴日

三、結論

接觸網是一種輸電線路，其結構高度與一般輸電線路不同，采用輸電線路波阻抗值計算接觸網的耐雷水平和雷擊跳閘率，會出現一定誤差。通過計算可知，與采用輸電線路雷擊波阻抗值相比，雷擊承力索時的耐雷水平由原來的3.5kA，提高到5kA，數值提高了近一倍，有利于準確評估接觸網的耐雷水平和雷擊跳閘率。

參考文獻：

[1] 劉靖，劉明光，屈志堅等.計算接觸網雷擊參數的新方法[J]. 中國鐵道科學，2010，31（2）： 73-78

[2] 梁曦東，陳昌魚，周遠翔等.高電壓工程[M].北京：清華大學出版社，2003.

[3] 周利軍，高峰，李瑞芳等. 高速鐵路牽引供電系統雷電防護體系[J].高電壓技術，2013，39（2）： 399-405.