高速鐵路接觸網防雷技術探討

摘 要：電氣化鐵路憑借其較大的牽引力大、較快的速度快以及較低的能耗等優勢漸漸發展成鐵路運輸的主要趨勢。接觸網是電氣化鐵路最為主要的構成環節，其大多數均暴露在自然環境之中同時并未進而備份。完善好接觸網的防雷工作，對于增強高速鐵路的安全運輸與行駛效率有著極為重要的意義。

關鍵詞：高速鐵路；接觸網；防雷技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.223

1 前言

我們國家的高速鐵路“橫跨東西、縱貫南北”，所經過區域的地理環境完全不同，情況繁瑣多變，特別是高速鐵路大都運用高架橋的模式，接觸網變成了較小范圍內的相對高點，致使其遭遇雷電災害的可能性非常之大，若遭受雷電災害便會導致線路跳閘、絕緣閃絡斷裂等其它惡性的事故，更為嚴重的還會造成列車的停止，對于高速鐵路的運輸產生了非常大的消極影響。所以，接觸網防雷措施的運用是達到高速鐵路平穩、安全以及持續供電的主要環節。

2 接觸網概述

接觸網是在電氣化的鐵道里面，順著鋼軌上方呈“之”字形架立的，為受電弓提供電流的高壓輸電線。接觸網為鐵路電氣化的主要構架，是順著鐵路線上方所構建的為電力機提供電力的獨特模式的線路。其主要是由支持設施、接觸懸掛以及定位設施等其它裝置所構成的。 接觸網大致涵蓋了以下幾個方面的內容：基礎性的元件，例如：鋼柱、水泥支柱以及支撐上述結構物的基礎；接觸網導線，其具體功能便是向電力機車傳遞電流；其它的輔助性元件，涵蓋附加懸掛、回流線等。

接觸網是為電氣化鐵路牽引提供電力的設施。接觸網最重要的作用便是對于鐵路線中行駛的機車組提供持續性的電源。然而接觸網與普通性的輸電線路對比有著非常大的差距，接觸網必須架設在鐵路沿線的正上空，唯有如此動車組才可以經過上方的受電弓與接觸網之間的觸碰才可以獲得相應的電能。

3 雷電對接觸網造成的危害

雷電是一個非常嚴重的自然災害，能夠造成森林火災、人畜傷亡以及毀壞建筑等其它危害，每年所造成的直接性經濟損失均在10億元以上，間接性的經濟損失跟我給嚴重。雷擊同樣是對電網安全造成影響的主要因素，根據相關數據可知，發達國家每個年份中所出現的電力安全問題有1/3～2/3均是因為雷電所造成的。

因為接觸網絕大部分均是暴露在自然環境之中同時無需運用過電壓保護技術實施維護與備用的裝置。若接觸網缺乏相應的維護方式，極易造成絕緣子破損而造成線路跳閘，從而對于高速鐵路的營運造成巨大的消極影響。從2011年12月份所收集的數據可知，京滬高鐵由于接觸網遭受雷擊所造成的跳閘事件便有204件。全部的雷擊跳閘均可以再次的重合，并未對正常行駛產生影響。然而因為雷擊所引起的絕緣子的破損對于鐵路運輸的安全有著巨大的影響，并且在一定程度上增強了維護的工作量。我們能夠由“7·23”動車追尾事故中了解到，由于雷擊所造成的信號設施失靈與信號燈錯誤的顯示，最終造成了動車追尾。

4 高速鐵路接觸網防雷技術

4.1 運用合成絕緣子

當前，高速鐵路輸配電線路里面所運用的絕緣子主要有玻璃絕緣子、瓷絕緣子以及合成硅橡膠絕緣子，從抗燒蝕性能層面而言合成絕緣子具備非常強的技術優勢。在合成絕緣子被工頻電弧灼燒侵蝕的時候，硅橡膠由于溫度的提升被分解為氣體，使得電弧脫離絕緣子的外表。除此之外，硅橡膠本身在部分升溫之后并不會立即炸開，有助于線路絕緣的逐漸回復。合成絕緣子在燒蝕之后并未完全脫落，并且具備相應的絕緣性能，線路具有再次合閘的因素。絕緣的全部缺失，線路沒有再次合閘的基礎性條件。

合成絕緣子即使具備與瓷絕緣子相比更加強的抗燒蝕性能，然而工頻續流電弧依然對它具備相應的破壞作用。在工頻電化燒蝕之后，硅橡膠原料的成分出現了改變，材料里面遇熱便會不斷分解的成分逐漸揮發出去，外表有著一層氫氧化鋁，這個時候絕緣子自身的增水性與抗污性已非常之弱，被燒蝕的那部分非常容易在后期運行環節里面老化、脫落、損壞等，對線路的安全產生較大的影響。

4.2 安裝架空避雷線

安裝架空避雷線能夠避免對雷電流與直擊雷實施分流，盡可能的減少流至桿塔中的電流量，使得塔頂的電位不斷降低；對于導線耦合，削弱導線中感應過電壓，對于輸電線路有著非常好的防護作用。避雷線所具有的防護功能便是將雷電吸引到自身之中，同時引導雷電流至大地之中。

4.3 安裝避雷器

在接觸網中加裝避雷器主要有以下幾個方面的優勢：1）避雷器的體積相對較小、重量較輕，裝于目前所具備的接觸網中并不會增多支柱的承重。2）避雷器的架構相對緊湊、易于安裝。3）避雷器的防護水平和接觸網的絕緣水平能夠非常很好的搭配，同時負、正極性的分散性均非常之低。

4.4 降低接地電阻

鐵路周圍土壤的電阻率均相對較大，難以制造較低電阻的地網，同時需要耗費非常的費用。對于削弱接地電阻的相關問題，其運用的措施主要有：提升地網的面積、增加垂直的接地體、采取降阻劑、分散的接觸網支柱設立單獨的接地極等等。能夠按照現實狀況針對支柱接地實施監管，使得其接地電阻一直處在所限定的范圍內。

5 結語

高速鐵路的接觸網體系不管運用何種方式均無法實現絕對性的防雷目標，唯有按照具體的線路進行相應的研究，以降低由于雷電造成故障的可能性又或是跳閘率。在高架橋、高地以及其它主要樞紐的線路需要高度重視接觸網系統的安全性，能高運用沿路安全架空避雷線、加裝避雷器以及增高保護線PW線等其它的防護方式；在平原地區、偏遠區域等，需要由安全與經濟兩個層面考慮，宜運用安裝避雷器、增高保護線PW線的防護技術，以上兩個狀況均需要完善好避雷設備的接地工作，以保證雷電流可以成功的流入到大地之中。

參考文獻：

[1]邵立，王國梁，白裔峰.高速鐵路接觸網防雷措施及建議[J].鐵道工程學報，2012（10）：80-83.

[2]于萬聚.交流電氣化鐵道接觸網設計基礎[M].北京：中國鐵道出版社，1980.

作者簡介：伍婧（1982-），女，四川人，本科，工程師，主要研究方向：鐵道電氣化。