關于杭深線（福建段）牽引供電接觸網防雷能力的思考

福州供電段安全技術科 蘇光德

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關于杭深線（福建段）牽引供電接觸網防雷能力的思考

福州供電段安全技術科 蘇光德

當前，杭深線（福建段）客專牽引供電接觸網受外部運營環境影響明顯，特別是受雷擊影響引發故障突出。為解決該問題，該文分析了其原理，提出了防范措施，有效降低了雷擊故障。

接觸網 防雷能力 降低故障

1 雷雨對杭深線（福建段）牽引供電運行影響的現狀

在高速客運專線的運行過程中會有諸多的外在因素影響客專的正常運行，比如天氣、自然災害等。其中一個比較普遍的影響因素就是雷擊，在雷電多發區段，接觸網設備經常遭受雷擊，造成接觸網設備的損壞和變電所的跳閘，影響客專線的運輸安全。

杭深線（福建段）開通運營以來，牽引供電設備運行安全遭受外界環境因素影響突出，設備連續遭受雷擊影響，頻繁發生雷擊故障跳閘，特別是溫福、福廈客專地處高雷區、強雷區，受雷擊影響尤為突出，因雷擊造成的絕緣閃絡、絕緣擊穿等故障跳閘急劇增加。據統計，2010年6~8月，杭深線福建段牽引供電故障跳閘共37件，其中雷雨天氣故障跳閘29件，占78.37％。

以福廈線為例，2010年6~8月變電所饋線累計跳閘31件。重合閘成功27件，重合閘不成功4件。其中頂溪園變電所12件，占38.7%，頂樅上、下行臂跳閘7件，頂蘇上、下行臂跳閘5件；東源變電所8件，占25.8%，源東上、下行臂跳閘4件，源莆上、下行臂跳閘4件；廈門北變電所6件，占19.4%，北樅上、下行臂跳閘4件，北杏上、下行臂跳閘2件；耕豐變電所5件，占16.1%，耕蘇上、下行臂跳閘3件，耕莆上、下行臂跳閘2件，如圖1所示。

圖1 福廈線跳閘分布統計

根據2010年6~8月福廈線跳閘統計報告顯示，雷雨天氣饋線跳閘為26件，占83.9%；其它天氣饋線跳閘為5件，占16.1%。如2010年8月24日，福廈線翔安—晉江區間上行線322＃、324＃AF線絕緣子因遭雷擊爆炸，造成變電所跳閘，重合不成功（見圖2）。

圖2 AF線絕緣子遭雷擊后

此外，經福廈線牽引變電所運行分析發現：2010年8月1日~17日期間，福廈線區段天氣均為晴天，其福廈線各牽引變電所饋線均無跳閘。

綜上可知，雷擊對牽引供電運行安全危害極大，減少甚至消除雷擊對供電設備運行安全的影響迫在眉睫。

2 客專牽引供電設計的避雷能力

根據《鐵路電力牽引設計規范》規定,“接觸網大氣過電壓的防護，應根據雷電活動情況，結合運營經驗，采取相應的防護措施，在電分相和電分段錨段關節、長大隧道兩端、分區亭引入線和牽引變電所饋電線出口處設置避雷裝置。”

按照雷電日的等級標準，劃分為輕、中、重雷區，但對于不同地區，避雷設施應區別對待；對于同一地區，因電氣化線路有時通過山區和平原，其落雷情況也不相同，在設計中需根據實際采取不同的防雷保護措施。實際設計中，溫福、福廈未予考慮。

3 杭深線（福建段）接觸網避雷能力

現在國內客運專線多采用氧化鋅避雷器，該型避雷器為新型過電壓抑制電器，主要由氧化鋅非線性電阻片組裝而成，是一種空氣間隙金屬氧化物避雷器。它具有理想的伏安特性，其線性系數只有0.025左右，這種特性使它在正常工作情況下，流過的電流非常小，即在系統工作電壓下，具有極高的電阻而呈絕緣狀態，當過電壓幅值超過一定范圍時，則呈現低阻狀態，泄放雷電流，使與避雷器并聯的電氣設備的殘壓被抑制在設備絕緣安全值以下。待有害的過電壓消減后迅速恢復高阻絕緣狀態，從而保證了電氣設備的正常運行。

目前，我段管轄范圍內杭深線（福建段）客運專線牽引供電上都是采用了氧化鋅避雷器。但杭深牽引供電接觸網中，均未針對現場特殊的實際情況，如重污、重雷、空曠處所等有針對性采取特殊的防雷措施，而是按照設計的基本原則在基本處所設置避雷器等防雷，因此杭深線（福建段）抗雷能力脆弱。

4 提高杭深線（福建段）接觸網避雷能力的措施

目前，國內各條客專線上的接觸網設備都有因不同程度遭受到雷擊損壞而影響到客專的正常運行。2010年7月，鐵道部統計全路供電事故故障共35件，其中雷擊原因12件，占34.3％。在這些雷電多發區的接觸網設備上都有裝設避雷器，但避雷效果不明顯，且不能避免直擊雷對接觸網設備的破壞。根據設備實際情況，為進一步提高防雷能力，需采取以下措施：

4.1 增設接觸網避雷線

避雷線沿鐵路線與接觸網平行架設，且避雷線高于接觸網設備2m以上，避雷線有統一的接地系統（見圖3）。由于避雷線高于接觸網設備，在雷雨天起到了引雷的效果。當有直擊雷時，避雷線將雷擊產生的巨大電流通過接地系統釋放。避雷線的架設可以有效避免直擊雷對接觸網設備的破壞。目前，國外部分客專線采取該方式進行避雷。但在杭深線（福建段）現有運營的線路上進行改造，其難度大，較難實現。在今后客專的設計中可采用該方案。

圖3 裝設避雷線示意圖

4.2 開展防雷綜合治理

通過多種渠道進一步提高防雷能力。一是更換福廈線AF線懸式絕緣子，避雷雷擊后瓷瓶經常發生爆炸的故障。二是重污區增設避雷器，每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。三是在地勢比較高或周圍比較空曠的地方，每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。四是在重雷區、高雷區的地區，接觸網每半個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。

4.3 加強防雷運營管理

根據雷擊故障的跳閘比例大的現狀，必須高度重視線路防雷工作，加強線路防雷運行維護，及時查找雷擊故障點和更換受損絕緣子；完善線路雷擊跳閘信息的統計，及時開展防雷運行總結和分析評估；積極開展線路防雷科研和新技術應用，有效指導線路雷擊故障點查找。

4.4 提高防雷設計標準

對于新建線路，在設計階段，與設計、建設部門進行充分溝通，對于重雷區、重污區等處所增加避雷設施，提高防雷設計標準，進一步提高防雷能力，從設計源頭把關。

5 結束語

通過采取上述措施，特別是我段通過福廈線晉江-翔安區間上行線地勢較高或周圍空曠處所，在每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器后，檢查線路所有的避雷器計數器動作情況，2010年11月至2011年2月累計動作32次，但線路上的接觸網狀態，特別是絕緣子的狀態未再發生閃絡或爆炸等故障，提高了防雷能力，確保了高鐵供電設備運營。

[1] 于萬聚.高速鐵路電氣化接觸網[M].成都：西南交通大學出版社,2003.

[2] 鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規定[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3] 高速鐵路設計規范[M].北京：中國鐵道出版社,2010.