尤龍

摘要：隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和交通運輸行業(yè)的持續(xù)進步，高速鐵路建設(shè)工程項目越來越多，極大地便利了人們的出行，提高了出行效率。高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護系統(tǒng)的設(shè)置對于高速鐵路的安全可靠運行有著至關(guān)重要的影響。本文主要針對高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護的相關(guān)問題以及具體解決對策進行探究，希望能夠為高速鐵路持續(xù)安全的運轉(zhuǎn)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;牽引供電接觸網(wǎng);雷電防護;策略

1前言

根據(jù)調(diào)查研究顯示，高速鐵路運行的穩(wěn)定性和安全性直接與牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)雷電防護性能相關(guān)，一旦接觸網(wǎng)雷電防護系統(tǒng)受到破壞，將會影響高速鐵路的正常安全運行，誘發(fā)高速鐵路運行安全事故。因此，需要加強對高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護對策的分析研究，明確可能存在的雷擊風險，并采取針對性的措施進行解決和優(yōu)化。

2高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)概述

2.1接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)

當前我國鐵路建設(shè)主要采取的是A-T供電模式，正線采取全補償彈性鏈型懸掛方式，實現(xiàn)接觸網(wǎng)與A-F線網(wǎng)的同桿架設(shè)。在支柱定位處增設(shè)一根彈性吊索，并懸掛彈性鏈形可以極大地改善接觸網(wǎng)的彈性功能，將彈性不均勻系數(shù)控制在0.1以下，同時也能夠改善受電弓的運行軌跡。其次，通過對接觸網(wǎng)懸掛參數(shù)配置的優(yōu)化，能夠保證接觸網(wǎng)與受電弓系統(tǒng)之間的良好受流，避免由于離線問題所造成的電磁干擾，改善受流質(zhì)量，提高系統(tǒng)的環(huán)保性。我國高速鐵路防雷系統(tǒng)的設(shè)計原則依據(jù)的是《鐵路防雷電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定》以及《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》這兩個文件，并根據(jù)雷電日的天數(shù)劃分成四個等級，包括少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)以及強雷區(qū)[1]。

2.2接觸網(wǎng)雷擊方式分析與計算

通過對接觸網(wǎng)雷擊方式的探究與調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，接觸網(wǎng)遭受雷擊的次數(shù)和頻率與雷電日的多少呈現(xiàn)正比關(guān)系，雷電日越多接觸網(wǎng)就越容易受到雷擊。通過獲得的參數(shù)可以推算當承力索距離軌道面平均高度為七米以及接觸網(wǎng)側(cè)面界限為三米時，單線網(wǎng)接受雷擊的次數(shù)與平均年雷電日數(shù)呈現(xiàn)比例關(guān)系。如果累積過程中接觸電網(wǎng)出現(xiàn)過電壓時，當雷電擊中接觸網(wǎng)支柱之后，會將產(chǎn)生的沖擊雷電流層從支柱引入鐵路系統(tǒng)中。過電壓值的大小與支柱沖擊接地電阻大小、支柱等值電感以及雷電流的幅值相關(guān)，呈現(xiàn)非線性的正相關(guān)關(guān)系。其次，雷電通道會產(chǎn)生與電流極性相反的感應(yīng)電磁場，接地電阻直接影響感應(yīng)電荷以及感應(yīng)過電壓的大小。隨著接地電阻值的增大，感應(yīng)電荷感應(yīng)過電壓的疊加值也相應(yīng)增大，使得散落雷電流幅值和絕緣子閃絡(luò)概率增大。因此，在通過雷擊事故產(chǎn)生電壓之后可以形成絕緣子閃絡(luò)雷電流，通過支柱接地線以及鋼軌進入地面，過電壓減低。在進行復雜接觸網(wǎng)計算過程中，需要盡可能的結(jié)合現(xiàn)實數(shù)據(jù)支撐，加強對我國高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護措施的研究，充分掌握雷電防護措施，使得鐵路交通更加安全可靠[2]。

3高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護存在的問題

目前高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護方面的缺陷主要體現(xiàn)在沖擊接地電阻直擊雷防護以及不同區(qū)域雷電防護差異性方面。高速鐵路相對于普通鐵路來說，牽引電流更大，鋼軌線路電阻也比較大，在日常維護和工作過程中容易引發(fā)觸電事故，而且高速鐵路絕緣系統(tǒng)的老化速度也比較快，影響牽引供電系統(tǒng)的正常工作。針對當前高速鐵路應(yīng)用的綜合接地模式，需要在部分地段打接地極，對于電阻的控制要求十分嚴格。但實際高速鐵路建設(shè)過程中遇到雷擊事故時，受到雷電流的沖擊，會引起接地電阻超過正常值，發(fā)生絕緣子閃絡(luò)問題，影響鐵路的正常穩(wěn)定通行。其次，高速鐵路牽引供電系統(tǒng)在進行接觸網(wǎng)防雷設(shè)計過程中，參考的是普通鐵路接觸網(wǎng)的規(guī)范，并沒有架設(shè)避雷線，只是針對關(guān)鍵設(shè)備加設(shè)避雷器。高架橋作為高速鐵路的主要結(jié)構(gòu)，由于缺乏避雷線的保護，在遇到直擊雷時很容易影響接觸網(wǎng)的工作，直擊雷一般從正饋線以及保護線進行入侵，會造成腕壁絕緣子閃絡(luò)、懸式絕緣子閃絡(luò)以及兩種絕緣子共同閃絡(luò)現(xiàn)象。另外，不同地區(qū)土壤和雷電的參數(shù)也各不相同，高速鐵路建設(shè)具有跨度大線路長的特征，一條高速鐵路中可能會存在多種雷電參數(shù)以及土壤參數(shù)，不同參數(shù)雷電的危害程度也不一致，因此，需要進行針對性雷電防護系統(tǒng)的設(shè)計。但從當前高鐵雷電防護設(shè)計實際開展情況來看，并沒有將這些差異性充分考慮進去，導致防護對策并不完善和科學，無法充分發(fā)揮出雷電的防護作用[3]。

4高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護對策

4.1科學架設(shè)避雷線

接觸網(wǎng)架空地線的主要作用是為二次系統(tǒng)提供線路接地保護動作判據(jù)，工作人員可以適當?shù)奶Ц逷W線的安裝位置，在維護原有功能的基礎(chǔ)之上，同時具備避雷線的功能，這種避雷措施經(jīng)濟性較好，避雷效果優(yōu)異，例如太焦鐵路;工作人員在避雷線架設(shè)過程中，首先需要計算分析PW線對T線和F線的雷電屏蔽效果，接觸網(wǎng)上行和下行兩條PW線會對F線構(gòu)成正保護腳屏蔽，可以極大地降低F線繞擊跳閘概率，對T線構(gòu)成負保護角屏蔽，使得T線繞擊掉閘率降低為零。由此可見，把PW線抬高擁有良好的雷電屏蔽效果。同時，也需要計算研究雷電在擊中PW線之后接觸網(wǎng)的反擊跳閘概率。除此以外，也可以在區(qū)間隧外柱頂單獨增設(shè)鋼絞線作為專用避雷線，例如成貴高鐵。結(jié)合實際工程項目中橋墩以及接觸網(wǎng)支柱相對位置的隨機性特征，需要具體情況具體分析。工程統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，高速鐵路接觸網(wǎng)雷擊跳閘率相對較高，采取有效措施可以顯著降低接觸網(wǎng)雷擊跳閘概率，提高接觸網(wǎng)的耐力性能，接觸網(wǎng)感應(yīng)雷跳閘率明顯小于直擊雷跳閘率，說明接觸網(wǎng)跳閘的主要原因不是感應(yīng)雷造成的。在進行接觸網(wǎng)雷電防護時，需要重點針對雷電直擊F線采取針對性的措施[4]。

4.2接觸網(wǎng)防雷措施的系統(tǒng)規(guī)劃

從當前高速鐵路運行狀態(tài)來看，雷擊接觸網(wǎng)對社會經(jīng)濟造成了很多不良影響，需要加強對鐵路接觸網(wǎng)雷擊防范措施的研究與重視，明確接觸網(wǎng)遭受雷擊的主要原因，并采取有效措施進行規(guī)避。工作人員可以結(jié)合鐵路運行供電的不同形式確定相對應(yīng)的防雷措施，制定有效的接觸網(wǎng)防雷方案，按照實際跳閘統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及雷擊區(qū)域分析制定防雷措施。

4.3加強對工程施工過程的把控

在進行接觸網(wǎng)防雷工程項目建設(shè)過程中，需要做好對施工現(xiàn)場的管理及施工環(huán)節(jié)的把控，保證防雷項目落實的可靠性和科學性。首先，對于區(qū)間接觸網(wǎng)需要在接觸網(wǎng)支柱頂端輻射獨立架空避雷線，起到良好的避雷效果。同時，需要科學設(shè)計接地電阻，最大限度地減少接觸網(wǎng)遭受直擊雷或反擊雷對絕緣部件的破壞程度和損壞概率。其次，在進行接觸網(wǎng)雷電防護設(shè)計過程中，工作人員需要對當?shù)貧夂驐l件、雷電強度以及接觸網(wǎng)跳閘次數(shù)進行系統(tǒng)全面的統(tǒng)計，結(jié)合經(jīng)濟技術(shù)手段明確雷電防護措施的可行性。另外，避雷器以及避雷線的相關(guān)供電設(shè)施的信號的接地點需要設(shè)置在距離支柱接地體15米以上，有條件時可以獨立設(shè)計避雷針或者避雷器的接地極，核算雷電防護措施的質(zhì)量。

5結(jié)束語

綜上所述，高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護的有效性和質(zhì)量直接關(guān)系著高速鐵路運行的穩(wěn)定性和安全性，需要加強對接觸網(wǎng)雷電防護措施的重視，明確雷電防護事故的主要原因，并采取有效措施進行解決，保證鐵路系統(tǒng)可以正常安全的運行，促進高鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]康佳.芻議高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護措施[J].科技與創(chuàng)新，2014，（14）.

[2]王永生.高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護[J].城市建筑，2015，（6）.

[3]邊凱，陳維江，王立天，等.高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護[J].中國電機工程學報，2013，（10）.

[4]肖潮.高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護措施探析[J].科技視界，2015，（17）.