黃彬

【摘 要】本文分析了高鐵接觸網遭受雷擊的形式和我國常用的接觸網防雷措施，并探討了接觸網防雷的改進措施，最后，針對我國高鐵接觸網的復雜環(huán)境提出幾點建議，對我國高鐵接觸網降低雷害的研究具有重要意義。

【關鍵詞】接觸網；雷害；措施

1.引言

隨著科技的發(fā)展，高鐵逐漸在各地通車運行，給人民的出行和國家的經濟發(fā)展起到了巨大的作用，而牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分—接觸網對高鐵的安全運行有著至關重要的作用，它沒有備用系統(tǒng)，具有唯一性。當接觸網遭到雷擊，而防雷工作不到位時將引起線路跳閘，直接影響高鐵的運營。據(jù)統(tǒng)計，杭深線雷擊造成的跳閘達38%，每次都引起至少兩趟動車限速。因此，研究接觸網的雷擊危害，以及接觸網的防雷措施并進行完善和改進，減少接觸網雷擊故障，對我國高鐵安全順暢運行具有重要的意義和價值。

2.雷擊接觸網的主要形式

2.1感應雷擊

接觸網遭受雷擊的形式之一是感應雷擊。它是指雷擊的雷電作用在接觸網附近，在地面放電，然后引起空氣中電磁場的迅速變化，變化的電磁場會在接觸網上產生感應過電壓，雷擊造成的感應過電壓一般能達到數(shù)百千伏，引起接觸網跳閘，從而影響高鐵的正常運行，但感應雷擊的危害相對較小，接觸網雷害主要來至于直接雷擊。

2.2直接雷擊

直接雷擊指雷電直接作用在接觸網的某個部位，如接觸線、支柱、承力索或附加導線上，直接雷擊接觸網造成的過電壓等達到千千伏或更高，可直接燒損設備，維修困難，對高鐵運行帶來的危害不可過量。

3.我國高鐵接觸網常用防雷措施及分析

3.1 在接觸網安裝避雷器防雷

按照設計規(guī)范，在一些關鍵位置安裝避雷器防雷，如供電線上的網點處、分相和站場兩端的絕緣錨段關節(jié)處、隧道出入口處、較長供電線或AF線與接觸網的連接處等等，一般采用氧化鋅避雷器，避雷器必須接地。

但是在較高的特大橋、空曠地帶的路基段等地點容易引雷卻沒有布置避雷器，如杭深線太福臂有約10km的范圍內都沒有設置，開通以來有因雷擊跳閘達14次。并且避雷器本身有故障時不容易發(fā)生，容易造成故障延時。

3.2 降低接地電阻

若接觸網支柱的沖擊接地電阻相對較大，雷電直接作用在支柱上時，雷擊電流在支柱的頂端就會產生很高的電位，造成絕緣子閃絡，閃絡電弧形成通道，導線經過這個通道接地。這樣，若降低接觸網支柱的接地電阻阻值，就能有效的降低雷電在支柱頂端形成的高電位，從而在一定程度上提高了線路的耐雷水平，這也是接觸網防雷的有效措施之一。但是單獨的接地系統(tǒng)無法滿足相應的要求，只有采用貫通接地系統(tǒng)方為可行。

3.3 提高絕緣子的絕緣性能

雷電直接作用在接觸網的某個部位，從雷擊點開始，雷電流沿接觸網向兩端傳輸?shù)臎_擊電壓可達1500kv，而接觸網絕緣子能夠承受的絕緣電壓為140kv，二者相比，雷擊電壓是絕緣電壓的十多倍，足夠擊穿接觸網的絕緣子，同時，若能夠有效的提高絕緣子的絕緣性能，也可以提高接觸網的耐雷水平。

4.高鐵接觸網防雷的改進措施和建議

4.1 對避雷器的選型和設備進行改進

4.1.1接觸網采用更先進的避雷器和避雷器在線檢測技術

目前我國使用的避雷器以串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器和氧化鋅避雷器為主，但在實際運行中，避雷器的電阻片可能因為動作次數(shù)多而引起老化失效，或內部受潮靈敏度降低，還存在其他一些缺陷或故障導致避雷器出現(xiàn)故障影響正常運行。為了確保避雷器的安全可靠運行，近年來，出現(xiàn)了避雷器的在線監(jiān)測器，逐步得到推廣使用。避雷器在線監(jiān)測器將泄漏電流檢測功能和放電計數(shù)器整合在一起，通過參看檢測裝置的計數(shù)動作次數(shù)和避雷器運行的漏電流值，實現(xiàn)在線檢測，可是隨時掌握避雷器的運行性能判斷避雷器是否安全可靠。

4.1.2適當增加接觸網避雷器的設置點

若高鐵接觸網安裝的避雷器的數(shù)量過少，長距離沒有避雷器，一旦遭受雷擊，避雷器的保護動作就會滯后?；蚴墙佑|網絕緣子遭受雷擊過電壓的時間過長，雷電波在接觸網上傳輸，不斷進行折射和反射，必然引起電壓升高，最終導致設備損壞。因此，高鐵接觸網防雷設計時，既要考慮一些關鍵設備處，也應充分考慮距離因素，合理設置避雷器的裝置數(shù)量和安裝位置，減少接觸網設備承受雷擊電流的時間，最終達到降低雷擊設備故障的發(fā)生率。

4.1.3避雷器安裝失效脫離器

每臺避雷器均安裝脫離器，脫離器能夠在避雷器故障是分離故障避雷器和需要保護的線路，自動排除故障確保線路能夠迅速恢復供電。

4.2 優(yōu)化高鐵接觸網的結構布局

高鐵接觸網結構復雜，架設點較多而且行程較長，而接觸網上能夠安裝避雷器進行防雷的范圍有限，避雷器也只能防止其保護范圍內的接觸網，超過范圍起不到防雷作用，而高鐵接觸網的行程相對較長，因此，需要對接觸網的結構布局進行優(yōu)化。現(xiàn)行接觸網避雷器的結構多是帶串聯(lián)間隙的，內部復核絕緣子的長度相對短，一定條件下，耐壓能力低，必然增加污閃事故率。若大密度的安裝避雷器，則極大的增加工作量和費用，而且，若避雷器的絕緣子擊穿故障，在外形上看不出損壞，不方便排除故障和維修，延長了故障處理時間，一定程度上，避雷器過多反而影響高鐵的運營。與增加避雷器相比，優(yōu)化接觸網結構，全線架設避雷線進行接觸網防雷的方法還是可行的。

避雷線對線路的防雷水平對使用保護角表示，它是避雷線同外側導線的連線與垂直線之間的夾角。保護角越小，導線能受到的保護也越可靠。高壓輸電線路防雷設計中，保護角一般為20度到30度。因而，高鐵接觸網全線架設避雷線時多采用柱頂方式，連接接地引線和架空地線架，經支柱的接地孔接地，能及時將雷擊電流引入大地，從而有效防止雷害。

4.3采用差異化防雷措施：

隨著我國高鐵的全面發(fā)展，高鐵接觸網防雷時必然面對各地不同特點的氣候天氣，這為高鐵接觸網防雷工作帶來極大的困難，尤其是多雷區(qū)或自然環(huán)境污穢的地區(qū)，因此，高鐵接觸網防雷設計時，應考慮到氣候等差異，制定差異化防雷措施：

4.3.1為提高高鐵接觸網的防雷效果，建議將接觸網根據(jù)雷擊發(fā)生頻率將其進行分類，劃出高雷區(qū)和重雷區(qū)，進行重點防護。如將年平均發(fā)生雷電天氣40天以上的區(qū)域分為高雷區(qū)和重雷區(qū)，這些地區(qū)應全線架設避雷線，而每年雷電天數(shù)不足40天區(qū)段的高鐵接觸網，根據(jù)沿線的實際雷害情況，在重要區(qū)段或設備處單獨架設避雷線或安裝避雷器，尤其是雷害多發(fā)區(qū)段，更是做好調查，不能出現(xiàn)遺漏。

4.3.2為防治感應雷電的危害，應在高雷和重雷錨段內安裝避雷器，在其他地區(qū)也不能懈怠，應沿高鐵線對接觸網的雷害情況做詳細調查，并進行統(tǒng)計分析，在易遭受雷擊的區(qū)段增加避雷器數(shù)量。同時，在一些敏感位置和合理的距離處也應安裝避雷器，如高路基、高架橋、封閉雨棚兩端、電纜與架空線轉換處、長度2 000 m及以上隧道的兩端、分相和站場端部的絕緣錨段關節(jié)、AF線或較長供電線與接觸網的接線處等。同時運用有泄漏電流檢測功能和放電計數(shù)功能的避雷器，并對每次跳閘建立雷擊分析制度，尋找規(guī)律，制定有效措施進行防雷。

4.3.3合理選擇具有較強耐壓的絕緣子。應加大對絕緣子的研究，研發(fā)新的主流絕緣子替代產品，如研究新型具有疏導功能的絕緣子等。

4.3.4創(chuàng)建更完備的接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)是減弱雷電危害的根本方法，只有將雷電流導入大地才能消除雷電流電壓對設備的損壞。

參考文獻：

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