電氣化鐵路接觸網防雷技術及措施研究

翟衛波

摘 要：電氣化鐵路接觸網在鐵路運輸系統中起著至關重要的作用，但往往會受到雷電等自然環境的影響，甚至造成設備故障和其他重大損失。本文就電氣化鐵路接觸網防雷技術進行研究，并提出一些建議，雷電對接觸網的損害，保障電氣化鐵路技術網在鐵路運輸系統中的安全。

關鍵詞：電氣化；接觸網；雷電；措施

0 引言

隨著鐵路建設越來越完善，電氣化鐵路接觸網在鐵路運輸系統中的作用越來越重要，而鐵路接觸網的安全性也成為鐵路運輸系統中一項重要的問題。由于鐵路線路較長，各地區的自然條件不同，在鐵路運行中可能會遇到惡劣的天氣，如果鐵路接觸網遭到惡劣天氣的影響，特別是遭到雷擊，會導致鐵路其他設備跳閘，影響鐵路的運行和安全。本文通過對接觸網的防雷技術進行探討，對雷電產生的過程、方式、分類、特點進行分析，并通過案例提出電氣化鐵路接觸網的防雷技術。

1 雷電產生的過程分析

雷電是我們日常生活中經常見到的現象，從全球范圍來看，雷電的發生頻率非常的高，每秒鐘會有幾百次的雷電產生，而雷電產生的過程是十分的復雜的，首先雷電的產生要有一個特別的環境，地球大氣中有著大量的水蒸氣，水蒸氣經過冷卻后會形成水滴，水滴在大氣電場中會產生電荷，并且有正負兩極，而當大氣中的負離子接觸到水滴的電荷時，水滴在中和之后就會帶電，當電荷達到一定的程度，就會產生放電，從而也就形成了雷電，雷電的電流非常大，會引起電磁效應等情況的發生。

2 雷電的表現方式與分類

從雷電的表現方式來看，雷電分為枝狀、帶狀以及球狀等，相比幾種雷電，球狀雷電的危害較大，電壓和電流較高，容易對接觸網造成損害。

從分類方式上來看，一般以雷電的空間位置進行分類，以云為參照物，雷電分為云內閃電和云際閃電以及地閃。目前接觸網受到的雷擊多為地閃導致，由于接觸網能夠產生電磁感應，地閃高度相對較低，容易導致接觸網和地閃接觸，造成雷擊事故。

3 接觸網雷擊案例分析

在我國鐵路接觸網雷擊故障中，大多數都是由于雷擊而造成設備燒損或者跳閘，隨著高速鐵路的快速發展，接觸網的應用越來越高，因此防雷技術也要進一步的提升，來保護高速鐵路的安全運行。由于鐵路線路較長，并且多在空曠之地，受到雷擊的概率較高。

以某高速鐵路線路為例，改線路的地理環境大多處于平原地區，并且氣候多雷雨天氣，在電氣化方面，整條鐵路都采用直接供電的方式，在接觸網建設上，綜合地理環境及氣候條件，根據接觸網遭受雷擊公式計算得出接觸網的承力索距鋼軌高度應為7.4m，其側面的限界為3.1m。計算的公式為N=0.122×Td×1.3，Td為年平均雷電數。該線路自開通以來，經受了20多次的雷擊，故障多表現在設備絕緣子被雷擊穿，導致設備燒損或者跳閘，隨著防雷技術的逐漸改進，該線路在全年運行中雷擊的次數越來越少。

4 接觸網雷電特點分析

4.1 雷擊部位多為絕緣子部位

從近幾年的雷擊事件來看，在電氣化鐵路接觸網中，雷擊的部位多在絕緣子部位，比例達到了50%以上，當雷電擊穿絕緣子之后，會造成設備故障，從而影響鐵路運行。

4.2 設備最高處容易遭受雷擊

正饋線、站場軟橫跨承力索端部絕緣子等容易遭受雷擊的部位距離軌面的高度多在10m以上，而保護這些部位的接觸懸掛卻在這些部位的下方，從而也起不到保護的作用，使該部位遭到雷擊。

4.3 雷擊后果多為設備燒損、老化

從雷擊后果來看，絕緣子等部位遭到擊穿之后，會被燒傷，時間久了就會出現老化現象，對于承力索、接觸線等線狀設備來說，遭到雷擊之后，會出現斷線現象。對其他設備而言，會造成設備損害，不能夠正常工作，破壞了電氣化鐵路的接觸網運行。

5 防雷現狀分析

從目前的防雷措施上來看，主要是在安裝防雷裝置，這種防雷措施較為傳統，主要是增加電阻，降低雷電的電壓，并將電流引入到地下，但遇到雷電電壓過大，當電流經過防雷裝置引入地下時，會對接觸網及周邊設備造成反擊，從而會燒損設備和信號。從我國目前的防雷策略來看，主要是以監測為指導，并根據監測數據制定防雷策略，采取相應的防雷手段。

6 接觸網防雷措施

接觸網防雷措施主要包括建立雷電監測網絡、加強對故障的分析以及設備的檢查力度，加裝避雷線、避雷器，加強線路絕緣，提高接觸網的整體接地水平，制定應急措施等。從雷擊前、雷擊過程以及雷擊后全方面的保護鐵路接觸網。

6.1 建立雷電監測網絡平臺，對雷擊故障進行分析

建立雷電監測網絡平臺，首先要整合優化鐵路局、供電段以及車廂的網絡，并對網絡進行分級管理，同時對把雷電相關資料進行分析，掌握雷電的規律，形成相關的雷電數據，通過技術手段構建雷電監測網絡平臺。此外，對雷擊事件進行分析，找到雷擊的原因，加強對設備的檢查與防護措施，做到未雨綢繆。

6.2 對設備加裝避雷線、避雷器，提高接觸網的接地水平

加裝避雷器、避雷線是防雷常見的技術手段，特別是在雷擊事故多發地區，對避雷線進行科學合理的架設，能夠極大程度上避免因雷擊而造成接觸網跳閘，設備絕緣子燒損的情況。一般架設避雷線按照折角法或者滾球法進行計算，架設高度要在柱頂以上2.5m或者1m，這要根據當地的實際情況考慮。安裝避雷器可以提高鐵路線路的耐雷水平，根據當地實際情況，要科學合理的安裝避雷器，掌握好密度，并進行試驗，及時更換性能不好的避雷器。同時，要提高接觸網的接觸水平，并定期對接地系統進行檢查，及時更換老化或破損的設備，保證接地系統的正常。

6.3 加強線路絕緣，制定應急措施

由于雷擊的大多部位在絕緣子，因此，要加強對絕緣子的保護，采用復合絕緣子，增加絕緣子串中的片數等方法，提高絕緣子的絕緣性，并定期對絕緣子進行檢查維護。同時，制定好應急措施，當接觸網遭遇雷擊之后，為了保證鐵路運輸系統的正常運行，需要有相應的應急系統，能夠快速地恢復供電。

7 結論

隨著高速鐵路建設的快速發展，接觸網的作用越來越重要，而接觸網處在露天且電壓較高，在惡劣天氣情況下，很容易遭受到雷擊，從而不能夠保證鐵路的正常運行，因此必須通過技術手段加強防雷措施，來防止設備遭受雷擊，同時要制定應急措施，保證在遭受雷擊之后能夠快速恢復供電，保證鐵路運行安全。

參考文獻

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