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        電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷研究與改造研究

        2016-04-10 06:35:44王應(yīng)永成都鐵路局重慶供電段400053
        四川水泥 2016年4期
        關(guān)鍵詞:電氣化鐵道避雷器

        王應(yīng)永(成都鐵路局重慶供電段,400053)

        電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷研究與改造研究

        王應(yīng)永
        (成都鐵路局重慶供電段,400053)

        電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷作為鐵路正常安全運(yùn)行不可或缺的重要保障手段之一,對(duì)維持鐵道長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有重要的意義。為進(jìn)一步提高電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷技術(shù)水平,強(qiáng)化接觸網(wǎng)防雷效果,本文對(duì)我國(guó)的電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀進(jìn)行了一定分析,并提出了幾點(diǎn)電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造措施,最后結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)一步說(shuō)明了鐵道接觸網(wǎng)防雷改造的具體方向。

        接觸網(wǎng);電氣化鐵道;防雷;改造

        前言:在電氣化鐵道建設(shè)中,接觸網(wǎng)是鐵道沿線上為機(jī)車提供運(yùn)行所需電能的特殊輸電線路,主要用于完成變電所降壓電流的牽引。由于接觸網(wǎng)大面積暴露在外,易受雷擊襲擊,引發(fā)絕緣閃絡(luò)或線路跳閘等事故,且隨著鐵道接觸網(wǎng)防雷需求的不斷轉(zhuǎn)變與防雷技術(shù)的不斷發(fā)展,電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷也需要進(jìn)行不斷的改造,因而改造電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷,減少接觸網(wǎng)雷擊現(xiàn)象發(fā)生十分重要。

        1.電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀研究

        伴隨交通設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,現(xiàn)階段我國(guó)電氣化鐵道線路已有幾十萬(wàn)千米長(zhǎng),接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊概率大,由此所造成的經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷越來(lái)越受到國(guó)家與社會(huì)各界的重視,越來(lái)越多的防雷裝置、防雷措施被應(yīng)用到鐵道接觸網(wǎng)防雷當(dāng)中,且接觸網(wǎng)防雷改造步伐逐漸加快。當(dāng)前,我國(guó)電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷所用避雷裝置主要有管型避雷器、氧化鋅避雷器、角隙避雷器等。雖然這些避雷器都能在一定程度上起到防雷作用,但同時(shí)也都存在著一定的缺陷和局限,隨著接觸網(wǎng)防雷要求的逐漸提高,已難以滿足這種需求[1]。如角隙避雷器,雖調(diào)整靈活便捷,但必須要保證角隙上不能有任何異物,否則就會(huì)引發(fā)放電現(xiàn)象,燒毀避雷器。氧化鋅避雷器雖然應(yīng)用很廣,但壽命短、易損耗。整體來(lái)看,我國(guó)電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷在技術(shù)上和避雷裝置上都存在較多的缺陷。

        2.電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造措施

        2.1 引進(jìn)先進(jìn)避雷裝置與避雷檢測(cè)技術(shù)

        按照國(guó)家有關(guān)暫行規(guī)定辦法,根據(jù)電氣化鐵道所在地區(qū)雷電日數(shù)量級(jí),對(duì)電氣化鐵道接觸網(wǎng)現(xiàn)有避雷檢測(cè)技術(shù)和避雷裝置進(jìn)行革新,對(duì)那些相對(duì)滯后的、難以滿足現(xiàn)代鐵道接觸網(wǎng)防雷需求的裝置與技術(shù)進(jìn)行革除,加大資金投入,引進(jìn)先進(jìn)避雷裝置和避雷檢測(cè)技術(shù)。若電氣化鐵道位于強(qiáng)雷區(qū),則需要對(duì)避雷線進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置,且避雷線保護(hù)角應(yīng)嚴(yán)格控制在45°以內(nèi)。在變壓器邊緣區(qū)域安裝避雷裝置,避免線路遭受雷擊直接襲擊,在鐵道隧道部分兩端、接觸網(wǎng)與AF線連接處、分相部位及其他關(guān)鍵部位安裝避雷裝置,如避雷針等[2]。安裝好先進(jìn)避雷裝置之后,還需要對(duì)各種避雷裝置進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)與檢測(cè),監(jiān)控各避雷裝置運(yùn)行狀態(tài),以便發(fā)生故障時(shí)可以得到及時(shí)有效的處理,確保避雷裝置可以正常發(fā)揮防雷作用。例如,引進(jìn)避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、避雷器在線檢測(cè)器等。利用這些先進(jìn)有效的檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)設(shè)備對(duì)電氣化鐵道接觸網(wǎng)各種防雷裝置進(jìn)行全面細(xì)致的檢測(cè),記錄好避雷器放電次數(shù)等參數(shù),掌握避雷器運(yùn)行情況,保障避雷器正常穩(wěn)定運(yùn)行。

        2.2 合理鋪設(shè)架空接地線等保護(hù)線

        對(duì)于電氣化鐵道接觸網(wǎng)的防雷改造,架設(shè)保護(hù)線是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)榘惭b避雷器并不能保證整個(gè)接觸網(wǎng)都處于保護(hù)范圍之內(nèi),還需要架設(shè)接地線等保護(hù)線路,合理設(shè)置架空地線接地點(diǎn),使整個(gè)接觸網(wǎng)全線防雷得到進(jìn)一步優(yōu)化。按照國(guó)家出臺(tái)的《鐵路電力牽引電設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)容要求,架空地線接地點(diǎn)與保護(hù)線應(yīng)設(shè)置在鐵路沿線地帶,但由于地理位置、地理環(huán)境的不同,具體的設(shè)置位置還需要依據(jù)接地間距、接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)通過(guò)精確的計(jì)算來(lái)確定[3]。只有確保保護(hù)線與架空地線接地點(diǎn)位置設(shè)置合理,才能在接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊或出現(xiàn)電流短路故障時(shí),通過(guò)保護(hù)線和架空地線接地點(diǎn)順利及時(shí)穿過(guò)短路電流,從而保障接觸網(wǎng)正常工作時(shí)的電流順利輸送到目標(biāo)位置。這種設(shè)置保護(hù)線的防雷改造措施,不僅操作方便,成本低廉,而且起到的防雷效果顯著,可以在電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造工程中大范圍推廣應(yīng)用開(kāi)來(lái)。

        2.3 安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)

        在電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷裝置長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些避雷裝置防雷失效情況,若避雷裝置防雷失效得到不到及時(shí)的恢復(fù),無(wú)疑會(huì)給接觸網(wǎng)遭受雷擊埋下安全隱患。因而在電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造工程中,安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)是必須采取的一項(xiàng)重要措施[4]。針對(duì)鐵道線路長(zhǎng)、避雷裝置數(shù)量多且整體較為分散的特點(diǎn),若單純依靠人工搶修方式對(duì)鐵道接觸網(wǎng)雷擊事故進(jìn)行維修,不僅效率低而且危險(xiǎn)系數(shù)高,而安裝避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)則可以有效彌補(bǔ)人工搶修方式帶來(lái)的不足。在避雷裝置失效恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行下,失效的避雷裝置可以及時(shí)被隔離起來(lái),從而很好的保護(hù)其他避雷裝置免受故障影響,進(jìn)而保障接觸網(wǎng)輸電線路正常持續(xù)運(yùn)行。

        3.電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造案例

        我國(guó)首次建成的客貨混運(yùn)膠新鐵路全線長(zhǎng)300多米左右,時(shí)速約100公里,屬于一級(jí)半自動(dòng)封閉鐵路,位于山東省和江蘇省境內(nèi)。2007年,山東電網(wǎng)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建成,為膠新鐵路接觸網(wǎng)防雷改造項(xiàng)目的實(shí)施積累了大量數(shù)據(jù)。近幾年,山東省境內(nèi)膠新鐵路橫跨的多個(gè)城市均發(fā)生過(guò)較多雷擊事故,其中青島、威海、濟(jì)寧、濰坊等城市是雷擊高發(fā)區(qū)。為滿足鐵路運(yùn)輸要求,該鐵路接觸網(wǎng)絕緣水平有了逐漸提高,防污棒式絕緣子雷電沖擊耐壓等級(jí)也達(dá)到了300kv,但牽引變電所是防雷中的薄弱環(huán)節(jié),需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。由此,膠新鐵路開(kāi)始實(shí)施接觸網(wǎng)防雷改造項(xiàng)目。

        綜合山東省東南部各城市雷擊發(fā)生情況,雷電流值、電流波形、地形地貌等各種因素分析,膠新鐵路接觸網(wǎng)防雷改造具體可以從幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行,即降低接地電阻、安裝雷電定位系統(tǒng),適當(dāng)增加避雷器數(shù)量和架設(shè)架空地線等[5]。位于山東東南部的膠新鐵路接觸網(wǎng)防雷可以采用雷電定位系統(tǒng)對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)

        測(cè),該系統(tǒng)是一種新型雷電測(cè)量技術(shù),融合了遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)和全球衛(wèi)星定位技術(shù)等多種先進(jìn)測(cè)量技術(shù),具有監(jiān)測(cè)面積廣,測(cè)量準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn),可以很好的保證電力機(jī)車安全運(yùn)行。架設(shè)架空地線也是一種很好的防雷措施,膠新鐵路在山東雷擊高發(fā)區(qū)應(yīng)將回流線路改造成架空地線,采用柱頂方式進(jìn)行架設(shè),安全垂直距離應(yīng)不小于2m。經(jīng)改造后雷擊事故次數(shù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),較之改造前,該鐵路雷擊現(xiàn)象發(fā)生頻率大大減小,雷擊造成的損失也得到了有效的控制。

        總結(jié):綜上所述,隨著電氣化鐵道線路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,接觸網(wǎng)防雷要求也會(huì)變得更高,因此我國(guó)需要加快電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷改造,在引進(jìn)先進(jìn)避雷裝置與避雷器檢測(cè)技術(shù)的同時(shí),加大國(guó)內(nèi)防雷技術(shù)研究力度,努力克服現(xiàn)有防雷裝置存在的各種缺陷,將電氣化鐵道接觸網(wǎng)全面保護(hù)起來(lái),盡可能減小接觸網(wǎng)雷擊事故發(fā)生,為我國(guó)鐵道正常平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)提供安全環(huán)境。

        [1]劉琪. 高路基膠新鐵路電氣化改造接觸網(wǎng)防雷措施淺析[J]. 科技致富向?qū)?2013,14:194-196.

        [2]陳甫康. 京廣高鐵廣東段接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[D].中國(guó)鐵道科學(xué)研究院,2014.

        [3]鄭學(xué)賢. 高速鐵路接觸網(wǎng)ATP建模及防雷保護(hù)研究[D].華東交通大學(xué),2013.

        [4]曹曉斌,熊萬(wàn)亮,吳廣寧,李瑞芳,周利軍. 接觸網(wǎng)引雷范圍劃分及跳閘率的計(jì)算方法[J]. 高電壓技術(shù),2013,06:1515-1521.

        [5]楊世武. 高鐵和重載條件下電氣化鐵道干擾對(duì)室外信號(hào)影響研究[D].北京交通大學(xué),2014.

        U45

        B

        1007-6344(2016)04-0059-01

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