地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)

摘 要：地鐵作為客運(yùn)專線對(duì)直流牽引供電的可靠性要求很高，但因雷擊造成部分絕緣子損壞，而導(dǎo)致供電系統(tǒng)故障，給鐵路運(yùn)輸帶來相當(dāng)?shù)陌踩[患。文章通過對(duì)地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)的統(tǒng)籌分析，尤其是對(duì)接觸網(wǎng)防雷系統(tǒng)深入研究，對(duì)提高牽引網(wǎng)供電的可靠性，降低牽引變電所雷擊跳閘率，確保正常的運(yùn)輸秩序，將起到積極作用。

關(guān)鍵詞：地鐵直流牽引；供電系統(tǒng)；防雷保護(hù)；接觸網(wǎng)

引言

文章著重分析地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)我國鐵路系統(tǒng)每年因雷擊跳閘的次數(shù)在總跳閘數(shù)中占有很高的比例，說明系統(tǒng)在防雷方面確實(shí)還有很多需要改進(jìn)的地方，因此從分析當(dāng)前地鐵直流牽引供電系統(tǒng)防雷現(xiàn)狀入手，分析其防護(hù)手段，結(jié)合當(dāng)前存在的其它幾種防雷手段，最后提出在接觸網(wǎng)防雷技術(shù)上的應(yīng)用，將會(huì)對(duì)目前階段供電系統(tǒng)防雷起到很大的借鑒作用。

1 地鐵直流牽引供電系統(tǒng)防雷保護(hù)現(xiàn)狀

目前階段地鐵直流牽引供電系統(tǒng)防雷的主要有兩個(gè)方面問題：雷擊造成防雷設(shè)備損壞以及絕緣子抗雷電過電壓能力不足；防雷設(shè)備損壞導(dǎo)致防雷失敗或者造成短路跳閘，絕緣子抗壓不足會(huì)導(dǎo)致閃絡(luò)事故，甚至引發(fā)接觸網(wǎng)斷電、塌網(wǎng)的重大安全隱患。以下是深圳地鐵近年發(fā)生的具體事故案例：

2012年5月發(fā)生在深圳地鐵車輛段試車線的雷擊跳閘事故，經(jīng)檢查接觸網(wǎng)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)是試車線某避雷器破裂，且避雷器固定角鋼有放電痕跡，后分析事故原因是雷擊接觸網(wǎng)造成避雷器炸裂，接地側(cè)引線脫落后與避雷器固定角鋼短接，形成短路跳閘。通過更換避雷器解決了問題；但考慮發(fā)展，又增設(shè)了兩項(xiàng)長期防雷舉措：一是在每年雷雨季前，對(duì)所有接觸網(wǎng)避雷器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，保證避雷器狀態(tài)良好，同時(shí)，按照檢修計(jì)劃完成接地極檢修及接地電阻測試工作；二是加強(qiáng)巡視，雷雨季節(jié)需每月對(duì)管內(nèi)避雷器、避雷器脫扣裝置及計(jì)數(shù)器等進(jìn)行巡視檢查。

2011年9月在深圳地鐵環(huán)中線塘朗站--長嶺陂站下行線高架段發(fā)生接觸網(wǎng)遭雷擊跳閘事故，原因是接觸網(wǎng)平腕臂絕緣子閃絡(luò)。此外，環(huán)中線自開通以來高架段接觸網(wǎng)已連續(xù)發(fā)生兩起因雷擊導(dǎo)致絕緣子燒傷、接觸網(wǎng)短路跳閘的事故。經(jīng)分析，確認(rèn)系絕緣子抗雷電過電壓能力不足造成，解決辦法是將250mm爬距的絕緣子更換為400mm爬距的絕緣子，如深圳地鐵高架段共計(jì)更換了1810個(gè)絕緣子。更換后明顯降低了雷擊造成的閃絡(luò)事故概率，提高了接觸網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

直流保護(hù)系統(tǒng)還應(yīng)考慮諸如接觸網(wǎng)與架空接地線的短路，接觸網(wǎng)與電纜支架與屏蔽門短路等故障的保護(hù)。直流牽引供電系統(tǒng)依靠直流斷路器進(jìn)行保護(hù)，而變壓器也應(yīng)采取必要的防雷保護(hù)措施，在防止自身受到雷電過電壓的損壞的同時(shí)，也防止雷電過電壓波通過變壓器傳播到其它電源系統(tǒng)，提高供電的可靠性。總之，為維護(hù)鐵路運(yùn)輸正常秩序，提高直流牽引供電系統(tǒng)的可靠性，就必須大大降低雷擊跳閘率，而加強(qiáng)接觸網(wǎng)的防雷水平更是迫在眉睫。

2 現(xiàn)行防雷保護(hù)措施概述

目前直流牽引供電系統(tǒng)線路主要防雷措施有以下三種：

（1）部署避雷線：避雷線因其簡單有效的特點(diǎn)，是防雷應(yīng)用中最普遍的措施，主要運(yùn)用其屏蔽作用，減少雷電與電流之間的感應(yīng)，降低雷電擊中線路的概率。（2）采取保護(hù)間隙：采取保護(hù)間隙主要是疏導(dǎo)絕緣子閃絡(luò)后的續(xù)流電弧，避免絕緣子炸裂和破損，減少非自動(dòng)恢復(fù)性故障，促進(jìn)重合閘成功，從而保證連續(xù)性供電。這種方式成本比較低，但是卻使線路跳閘次數(shù)增加。（3）增設(shè)避雷器：避雷器主要是控制絕緣子兩端的電壓，減少絕緣子閃絡(luò)，作用明顯，但成本較高，此外設(shè)置避雷器具有很大局限性，一是避雷器的保護(hù)范圍有限，二是常用的氧化鋅避雷器采用串聯(lián)間隙結(jié)構(gòu)增加污閃事故率；三是大面積安裝避雷器的預(yù)防試驗(yàn)和維修工作量大，費(fèi)用高；因此鑒于避雷器的保護(hù)范圍和作用有限，只能作為牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)措施的一種補(bǔ)充。

3 接觸網(wǎng)的防雷保護(hù)分析及展望

一是如果區(qū)段無加強(qiáng)線可以增設(shè)架空地線，在某些情況下接觸網(wǎng)支柱的高度比較低，可以在支柱頂部設(shè)置地線肩架，增加一條架空地線，增強(qiáng)對(duì)正饋線和接觸網(wǎng)的屏蔽作用，此外為使雷電流泄流，應(yīng)在基礎(chǔ)和支柱內(nèi)預(yù)留的接地螺栓間增設(shè)電氣連接線，如此將大大降低直擊雷閃絡(luò)。

二是加強(qiáng)線可以臨時(shí)扮演架空地線角色，加強(qiáng)線位于接觸網(wǎng)的最高處，相比接觸懸掛與正饋線，加強(qiáng)線的受雷概率更大，短接每個(gè)加強(qiáng)線固定點(diǎn)處的支柱絕緣子，如此加強(qiáng)線便會(huì)產(chǎn)生屏蔽作用，與正饋線成角四十五度起保護(hù)作用，與接觸網(wǎng)的角度則為七十度，同樣可以降低50%的雷擊跳閘率。

三是在線路出口合架區(qū)增設(shè)具有間隙功能的避雷器，由于合架區(qū)接觸網(wǎng)支柱較高，且其頂部雙肩懸掛合成絕緣子，致使隔離開關(guān)與避雷器在此密集分布，增設(shè)架空地線難以實(shí)施，在接觸網(wǎng)絕緣子上安裝金屬氧化物避雷器可降低絕緣子遭雷擊損壞概率，但此方案風(fēng)險(xiǎn)比較大，可靠性有待確定。

4 結(jié)束語

在電氣化鐵道供電系統(tǒng)中，牽引變電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)被形象的比作是“心臟”和“血管”，其重要性可見一斑，而雷擊跳閘卻可能嚴(yán)重影響這兩大系統(tǒng)的正常運(yùn)行，進(jìn)而影響運(yùn)輸?shù)目煽颗c安全。因此，防雷保護(hù)必須可靠而慎重，從上文中我們可以了解到一些常用的防雷手段，同時(shí)提到的一些新方法或許也可在防雷運(yùn)用中讓人喜出望外，希望這些分析可以在實(shí)際應(yīng)用中給大家?guī)韼椭?/p>

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