陳明鵬

（青藏集團公司工電檢測所，青海 西寧 810007）

高速鐵路接觸網(wǎng)主要是架設于鐵路上空，屬于一種輸電線路，可以為列車運行過程中提供電流，直接關系到列車運行的正常性，如果高速鐵路接觸網(wǎng)出現(xiàn)停電故障，將會影響列車供電，因此需要保障高速鐵路接觸網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。但是高速鐵路接觸網(wǎng)在運行過程中很容易受到雷擊，從而引發(fā)運行故障，這就需要采取科學的高速鐵路接觸網(wǎng)防雷措施。

1 概述高速鐵路接觸網(wǎng)

在電氣化鐵道中沿著鋼軌上方架設高速鐵路接觸網(wǎng)，可以為受電弓提供電流，這是一種高壓輸電線。在鐵路電氣化發(fā)展過程中，高速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)揮著重要的作用，可以為電力機提供電力資源。高速鐵路接觸網(wǎng)主要包括支持設施和接觸懸掛以及定位設施等裝置。高速鐵路接觸網(wǎng)主要包括以下幾個方面的內(nèi)容。

（1）基礎性元件。主要包括鋼柱和水泥支柱以及支撐基礎。

（2）接觸網(wǎng)導線。接觸網(wǎng)導線主要負責傳遞電流。

（3）其他輔助性元件。主要包括回流線和涵蓋附加懸掛等。

高速鐵路接觸網(wǎng)負責提供電力，保障機車行駛過程中具備持續(xù)性的電源。接觸網(wǎng)和普通的輸電線路之間具有較大的差異性，高速鐵路接觸網(wǎng)必須要架設于鐵路沿線上空，動車組經(jīng)過受電弓后觸碰接觸網(wǎng)才可以獲得電能。

2 供電設備雷害機理和影響

2.1 雷害基本機理

天氣現(xiàn)象和地形地貌以及地質(zhì)等因素都會影響雷電的產(chǎn)生，因為地域的差異性，也會增加雷電效應的變化。針對供電線路雷擊主要包括兩種類型：第一種是雷電直接擊中線路，第二種是雷擊線路的周圍地面，從而引發(fā)電磁感應。雷擊到F 線和T 線，因為耐雷程度比較低，而且會引發(fā)高速鐵路接觸網(wǎng)絕緣閃絡。因為F 線的懸掛高度較高，因此F 線將會產(chǎn)生負保護角屏蔽效應，對于T 線，F(xiàn) 線雷擊率相對較高。F 線發(fā)生雷擊后將會產(chǎn)生絕緣閃絡，升高鋼支柱的上部電位后，將會增加T 線絕緣子電位壓力值的差值，并且超過了絕緣耐受壓力，從而引發(fā)絕緣子閃絡問題。F 線和T 線絕緣同時發(fā)生閃絡，增大土壤電阻率后，將會減小最低雷電流幅值。

2.2 分析雷害跳閘閃絡放電部位

劃分雷擊跳閘閃絡放電設備的部位，可以將放電部位分為F 線和避雷針和對象下錨等。結合高速鐵路接觸網(wǎng)的特征，對比普速鐵路，高速鐵路的F線數(shù)量相對較少，但是F 線發(fā)生跳閘問題的頻率相對較高。

2.3 雷害跳閘的影響

牽引變電防護設備的自動跳閘直接關系到雷害影響特點。因為雷雨天氣引發(fā)絕緣部件沿面放電，通常情況下，可以利用變電所保護。在發(fā)生直擊雷后，因為絕緣部件機械性能失調(diào)，將會破壞高速鐵路接觸網(wǎng)的結構，或者因為降低電氣絕緣性能引發(fā)停電事故。當前因為雷雨引發(fā)跳閘問題，將會干擾鐵路的正常運輸。

2.4 供電設備雷害的特點

（1）季節(jié)性。鐵路雷電跳閘主要是集中于5 ～9 月，其中跳閘次數(shù)最多的月份為8 月。

（2）地域性。供電設備具有地域差異性，其中高雷區(qū)和強雷區(qū)雷雨跳閘次數(shù)相對頻繁。平原地區(qū)高架橋的鐵路線路雷擊概率較高。一些地區(qū)因為山體和隧道比較多，將會降低雷擊概率。此外，一些鐵路處于高雷區(qū)或者強雷區(qū)，因為地理環(huán)境和安裝位置的差異性，將會增加雷電危害效應的差異性。

3 高速鐵路接觸網(wǎng)防雷現(xiàn)狀

（1）在利用防雷技術的同時，將會在不同程度上損壞高速鐵路接觸網(wǎng)的能耗，而且高速鐵路接觸網(wǎng)能損較大，因為一些線路防腐措施不符合工作標準，因此提高了雷擊問題發(fā)生率，不利于保障防雷效果。

（2）當前，在實際工作中缺乏合理的避雷設施，通常是在內(nèi)部存在避雷器的場所或者分想關節(jié)處設置避雷裝置，如果重新設置將會引發(fā)資源浪費問題，因此增加了檢修和安裝工作的難度。

（3）沒有及時開展避雷裝置檢修工作，這是因為相關人員缺乏工作責任心，沒有及時更換和維修失效的設備，因此提高了高速鐵路接觸網(wǎng)短路故障發(fā)生率。

（4）在避雷裝置設置過程中，一些工作人員沒有嚴格根據(jù)相關標準執(zhí)行部分鐵路沿線，很少在人少的區(qū)域內(nèi)修建維修應急站。

4 高速鐵路接觸網(wǎng)的防雷措施

4.1 利用合成絕緣子

高速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊問題后，將會引發(fā)重合閘失敗，因為雷擊燒灼將會損壞工頻電弧，無法自動恢復線路絕緣性，從而出現(xiàn)重合閘失敗的問題。為了規(guī)避上述問題，相關工作人員首先需要疏導工頻電弧，避免燃燒絕緣子。為了保護高速鐵路接觸網(wǎng)，還需要使用避雷器和避雷線，使絕緣子的抗燃燒能力因此提高。當前，我國主要是利用硅橡膠和玻璃制作高速鐵路輸配電線路絕緣子材料，硅橡膠材料具有較高的抗燒灼能力，電弧工頻灼燒絕緣子后產(chǎn)生氣體，還會發(fā)揮出吹弧效果，避免電弧接觸絕緣子。如果發(fā)生局部受熱，合成硅橡膠不會發(fā)生炸裂問題，而且利用這種材料可以恢復絕緣子線路。此外，經(jīng)過灼燒不會脫落絕緣子的傘裙，可以實現(xiàn)線路重合閘效果。當前高速鐵路接觸網(wǎng)利用合成絕緣子，但是因為工頻電弧的破壞，燒灼合成絕緣子后將會改變材料成本，一些成分很容易分解，在受熱之后將會產(chǎn)生揮發(fā)，絕緣子的抗污性和憎水性都會因此受到影響。

4.2 防雷接地措施

高速鐵路接觸網(wǎng)防雷接地措施主要包括安全接地措施和工作接地措施。針對高速鐵路接觸網(wǎng)帶電體五米以內(nèi)的金屬結構物，工作人員需要選用安全接地措施，利用避雷器雙接地，在回流線接入一端，在綜合地下端接入另外一端。因為是成排排列的高速鐵路獨立供電線支柱，這就需要專業(yè)化處理這些支柱，實現(xiàn)安全接地。如果吸上線連接距離超過了1500m，需要融合高速鐵路設備綜合接地系統(tǒng)和接觸網(wǎng)，不絕緣懸掛支柱和回流線，有利于保障防雷接地效果。

4.3 并聯(lián)間隙

在高速鐵路接觸網(wǎng)絕緣子上設置并聯(lián)間隙，在發(fā)生雷擊問題后，首先擊穿發(fā)電間隙的空氣，在絕緣子表面不會經(jīng)過電弧，因此保護絕緣子，保障線路運行的穩(wěn)定性。因為并聯(lián)間隙的整體成本比較低，不會產(chǎn)生經(jīng)濟壓力。工作人員可以結合防雷需求合理增加安裝密度，甚至可以在每個支柱上設置并聯(lián)間隙。但是，這種方式也存在不足，因為放電間隙擊穿電壓較小，高速鐵路接觸網(wǎng)的絕緣性將會因此受到影響，因此提高了雷擊跳閘的發(fā)生率。在并聯(lián)間隙安裝過程中，工作人員需要結合實際需求降低并聯(lián)間隙的負面影響，發(fā)揮出防雷作用。

4.4 利用避雷器

在高速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊后，如果雷擊電壓超過了避雷器放電電壓，避雷器可以釋放雷電，同時形成高電阻，工頻續(xù)流會因此被截斷，因此保護絕緣子，保障高速鐵路接觸網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。為了降低雷擊跳閘發(fā)生率，工作人員需要合理利用避雷器，優(yōu)化防雷效果，在避雷器安裝階段注意控制安裝間距，避免過于密集的安裝避雷器，間距也不能過長，否則，將會引發(fā)保護動作滯后，不利于發(fā)揮出保護作用。高速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊后將會產(chǎn)生電壓，時間一長，將會在接觸網(wǎng)上傳輸雷電波，因此升高線路電壓，線路和相關設備的因此被破壞。在安裝避雷器的時候，需要結合實際情況控制間隔距離，充分發(fā)揮出保護作用。

4.5 架設避雷線

可以利用避雷線的屏蔽作用，降低直擊雷的負面影響。利用高速鐵路接觸網(wǎng)和避雷線的耦合作用，可以降低雷電壓，避免發(fā)生絕緣子擊穿閃絡問題。在架設避雷線的時候，針對沒有加強線的區(qū)域，在支柱頂部安裝架空地線肩架，控制高度在1m 左右，同時需要安裝架空地線。這種方式比較簡單，而且可以控制投入成本，而且可以發(fā)揮出保護作用。但是，這種方式將會增加支柱承重。針對存在加強線的區(qū)域，因為加強線高度較高，將會增加落雷概率，可以去除加強線和T 線之間的電連接。在每個加強線固定點位置短接加強線內(nèi)支柱絕緣子，在接地螺栓中設置電器連接線，可以作為泄流通路。此外，還可以提高PW 線，可以將PW 線兼作避雷線。在F線以上抬高PW 線，不僅可以發(fā)揮出PW 線的初始作用，還可以發(fā)揮出避雷作用，這種方式具有較高的經(jīng)濟性，可以在高速鐵路接觸網(wǎng)中推廣利用。

4.6 降低接地電阻

高速鐵路周圍土壤具有較大的電阻率，不利于制造低電阻地網(wǎng)，同時會增加費用。為了削弱接地電阻，可以增加地網(wǎng)面積和垂直接地體，也可以利用降阻劑，針對不同的接觸網(wǎng)支柱安裝獨立型接地極。相關工作人員需要結合實際情況監(jiān)管支柱接地，嚴格控制接地電阻在規(guī)定范圍內(nèi)。

5 有關于高速鐵路接觸網(wǎng)防雷工作的建議

5.1 加強安裝避雷線和避雷器

為了優(yōu)化高速鐵路接觸網(wǎng)防雷效果，可以選用避雷線和避雷器，如果發(fā)生雷擊事故，工作人員需要科學地設置避雷線，避免發(fā)生高速鐵路接觸網(wǎng)跳閘問題，有效保護高速鐵路接觸網(wǎng)絕緣子。在避雷線架設階段，工作人員可以用折角法和滾球法等方法。在架設避雷線的時候需要結合線路實際情況，控制架設高度在柱頂2.5m之上。通過安裝避雷器，可以使線路的耐雷水平因此提高。在避雷器安裝過程中，工作人員需要結合實際情況控制避雷器安裝間距，同時需要組織試驗活動，充分發(fā)揮出避雷器的作用。工作人員要注意定期檢查高速鐵路接觸網(wǎng)的接地系統(tǒng)，及時將故障或者老化的設備清除，維持高速鐵路運行的安全性。

5.2 加強建立雷電監(jiān)測網(wǎng)絡平臺

為了維持高速鐵路接觸網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，工作人員需要建立雷電監(jiān)測網(wǎng)絡平臺，工作人員需要結合高速鐵路接觸網(wǎng)實際情況分級管理網(wǎng)絡。為了順利建立雷電監(jiān)測網(wǎng)絡平臺，工作人員需要加強分析雷電資料，掌握當?shù)乩纂娨?guī)律，通過總結分析雷電數(shù)據(jù)，有利于建立監(jiān)測平臺。

5.3 做好線路絕緣工作

通常是在絕緣子上產(chǎn)生高速鐵路接觸網(wǎng)雷電問題，因此需要做好防雷工作，選擇合適的線路絕緣措施，有效保護絕緣子。例如，工作人員可以利用復合絕緣子，需要合理增加絕緣子串的片數(shù)。工作人員要重視檢查和維護高速鐵路接觸網(wǎng)的絕緣子，優(yōu)化絕緣性。為了優(yōu)化防雷效果，工作人員要采取雷擊應急措施，如果產(chǎn)生雷擊問題需要立即落實處理措施，保障鐵路供電的正常性，保障整個鐵路系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

5.4 合理屏蔽高速鐵路的正饋線和接觸網(wǎng)

為了有效屏蔽正饋線和接觸網(wǎng)，很多企業(yè)利用架空地線，而且利用鋁包芯的鋁絞線作為架空地線。在路基區(qū)段的支柱和基礎中的接地螺栓中增設70 型銅芯電纜，為雷電流提供泄流通道。加強線和高速鐵路接觸網(wǎng)之間必然會產(chǎn)生短接，從而形成架空線。發(fā)生類似問題，確定加強線退出運行狀態(tài)后，可以拆除加強線和接觸懸掛之間的連接。

5.5 防雷工作整治措施

（1）明確高速鐵路接觸網(wǎng)防雷工作意見。結合高速鐵路接觸網(wǎng)防雷數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)高壓輸電線路雷電防護數(shù)據(jù)，并且根據(jù)相關技術標準建立科學的防雷防護方案，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況選擇防雷措施，主要是利用避雷線的方式，在重點區(qū)域安裝避雷器，降低雷擊問題的負面影響。

（2）制定防雷安全專項整治方案。通過制定專項整治方案，合理優(yōu)化一些線路的防雷設施。合理整修地網(wǎng)結構，控制防雷接地裝置的電阻值，避免因為雷害問題損壞高速鐵路接觸網(wǎng)的供電設備。

（3）完善防雷技術標準體系。注意總結前期工作經(jīng)驗，加強研究高速鐵路接觸網(wǎng)雷擊跳閘率和雷電防護效果以及工作實踐措施等，進一步完善防雷技術體制。

6 結語

利用高速鐵路接觸網(wǎng)防雷措施，有利于降低雷電負面影響。為了充分發(fā)揮出防雷作用，相關工作人員需要優(yōu)化設計高速鐵路接觸網(wǎng)防雷保護方案，結合各方面影響因素選擇針對性的防雷措施，保障高速鐵路接觸網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。