淺談高鐵接觸網(wǎng)的防雷措施

游勇

摘? 要：高鐵接觸網(wǎng)對(duì)防雷技術(shù)的要求比較高，目的是維護(hù)高鐵運(yùn)營(yíng)的安全性。高鐵接觸網(wǎng)防雷措施要以實(shí)際情況為主，減少雷電對(duì)高鐵接觸網(wǎng)的破壞性，保護(hù)好高鐵接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)。因此，該文首先分析了雷擊在高鐵接觸網(wǎng)中的影響，然后從實(shí)際案例出發(fā)，分析具體實(shí)際防雷措施的應(yīng)用，最后從架設(shè)避雷線、合理設(shè)計(jì)避雷器、優(yōu)化絕緣子設(shè)計(jì)等方面提出了具體改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：高鐵;接觸網(wǎng);防雷

中圖分類號(hào)：TU895? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

雷電是自然界中常見的現(xiàn)象，雷電放電時(shí)的破壞力比較強(qiáng)，其會(huì)產(chǎn)生巨大的能量，高鐵接觸網(wǎng)是動(dòng)車組中的供電線路，一旦遭遇雷擊就會(huì)引起安全事故，不僅會(huì)破壞運(yùn)行的動(dòng)車，更會(huì)沖擊到周圍的建筑，而且高鐵接觸網(wǎng)更容易受到雷擊干擾，嚴(yán)重影響到高鐵的運(yùn)營(yíng)安全。

1 雷擊在高鐵接觸網(wǎng)中的影響

高鐵接觸網(wǎng)是現(xiàn)代高鐵系統(tǒng)中牽引供電系統(tǒng)的關(guān)鍵，接觸網(wǎng)決定了高鐵運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。高鐵接觸網(wǎng)位于室外環(huán)境內(nèi)，需配置過(guò)電壓防護(hù)，保護(hù)高鐵接觸網(wǎng)。高鐵接觸網(wǎng)的防護(hù)措施不到位會(huì)造成絕緣子破壞以及線路跳閘的問(wèn)題，在我國(guó)高鐵事業(yè)的快速發(fā)展中，接觸網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)了大量雷擊跳閘的事故，接觸網(wǎng)所在區(qū)域土壤電阻率高以及雷電活動(dòng)強(qiáng)烈等，都會(huì)造成雷擊事故。高鐵接觸網(wǎng)中沒(méi)有全方位地安裝避雷線，導(dǎo)致接觸網(wǎng)的防雷作用比較薄弱，雖然接觸網(wǎng)的架空回流線有防雷效果，但是受高度、角度的影響會(huì)降低防雷的效果，高鐵事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)接觸網(wǎng)防雷有著較高的要求，鐵路供電局在接觸網(wǎng)防雷方面投入了大量的研究，目的是提高接觸網(wǎng)防雷的水平，強(qiáng)化接觸網(wǎng)的耐雷性能，組織防雷接地措施的仿真和試驗(yàn)，以便加強(qiáng)高鐵接觸網(wǎng)防雷措施的作用，保證高鐵接觸網(wǎng)防雷的穩(wěn)定性，促進(jìn)高鐵事業(yè)的發(fā)展。

2 高鐵接觸網(wǎng)防雷措施的案例分析

該文以某高鐵接觸網(wǎng)雷擊事故為研究對(duì)象，分析防雷措施的應(yīng)用，該高鐵接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)成全補(bǔ)償彈性鏈型懸掛，懸掛的高度是5 300 mm，正線接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的高度是1 600 mm，該案例中高鐵線路從2010年開始通車，近幾年，雷擊跳閘事故頻繁發(fā)生，從2015年～2017年總共發(fā)生了201次跳閘事故，其中雷擊事故為125次，占比62.2%，雷擊對(duì)高鐵接觸網(wǎng)產(chǎn)生了較大的危害。

首先在該高鐵接觸網(wǎng)的防雷措施中，規(guī)劃出地鐵接觸網(wǎng)所在的強(qiáng)雷區(qū)，專門在強(qiáng)雷區(qū)增加避雷線設(shè)施，提高接觸網(wǎng)的防雷水平。該案例從2017年就開始了防雷改造，先以接觸雷電最頻繁的接觸網(wǎng)區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)點(diǎn)，該區(qū)域中2個(gè)站點(diǎn)之間的變電所供電臂處增設(shè)避雷線，選擇了鍍鋁鋅鋼絞線，避雷線的高度對(duì)其防雷效果有著明顯的影響，采用滾球法計(jì)算出避雷線的高度，改進(jìn)中以接觸網(wǎng)的中間柱為標(biāo)準(zhǔn)，避雷線安裝到比附加導(dǎo)線肩架高的柱頂位置時(shí)，需要把承力索、正饋線都放置到避雷線的保護(hù)區(qū)域，承力索抬高后，避雷線的高度也要隨之提升，經(jīng)過(guò)改進(jìn)研究后決定采用2種安裝方法，在接觸網(wǎng)錨段的關(guān)節(jié)位置，避雷線安裝到柱頂1.3 m的位置，其余的安裝在柱頂0.7 m的位置。改進(jìn)方案中要求避雷線獨(dú)立、絕緣安裝，避雷線肩架埋設(shè)到高鐵接觸網(wǎng)一側(cè)的田野中，確保避雷線的安全使用。

然后在高鐵接觸網(wǎng)防雷改進(jìn)措施中增加避雷器的安裝數(shù)量，避雷器能夠提高其周圍接觸網(wǎng)的耐雷能力，減少雷擊跳閘的頻率，因?yàn)楸芾灼鞣览妆Ｗo(hù)的范圍有限，所以就要在接觸網(wǎng)中增加避雷器的數(shù)量。該案例中選擇接觸網(wǎng)中的轉(zhuǎn)換柱、中心錨結(jié)柱位置安裝避雷器，每間隔300 m～400 m的距離設(shè)置避雷器，饋電線的網(wǎng)店上增加設(shè)置含有間隙的避雷器，接觸網(wǎng)過(guò)隧道時(shí)兩側(cè)增加避雷器，共計(jì)增加了141臺(tái)避雷器。除此以外，還要根據(jù)雷擊在該高鐵接觸網(wǎng)中的實(shí)況設(shè)置獨(dú)立的接地極，以此來(lái)提升整個(gè)接觸網(wǎng)的防雷性能。

第三是最大化地降低接觸網(wǎng)支柱、橋墩的接地電阻值，該高鐵接觸網(wǎng)自身的接地系統(tǒng)接入了高鐵綜合接地系統(tǒng)中，綜合接地的電阻值比較小，在滿足綜合接地電阻的基礎(chǔ)上，要降低接觸網(wǎng)中單根支柱、橋墩的接地電阻，控制到了10Ω以內(nèi)，此改進(jìn)方案中需注意接觸網(wǎng)內(nèi)有連續(xù)的支柱、橋墩接地時(shí)禁止出現(xiàn)電阻偏高的情況，緩解接地防雷的壓力。

最后該高鐵接觸網(wǎng)防雷改進(jìn)措施中完善了接觸網(wǎng)防雷的標(biāo)準(zhǔn)，在接觸網(wǎng)防雷改進(jìn)操作中，以具體的雷擊災(zāi)害為研究對(duì)象，鐵路供電部門的負(fù)責(zé)人收集每年雷擊跳閘的情況，更顯接觸網(wǎng)的防雷標(biāo)準(zhǔn)，自2017年至今，鐵路供電部門專門安排了值班人員記錄雷擊跳閘的情況，經(jīng)過(guò)研究后掌握雷擊的規(guī)律，完善接觸網(wǎng)的防雷標(biāo)準(zhǔn)。

3 高鐵接觸網(wǎng)防雷措施的應(yīng)用建議

高鐵接觸網(wǎng)直接關(guān)系到鐵路運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)，高鐵接觸網(wǎng)防雷措施應(yīng)用中綜合多項(xiàng)案例中的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了幾點(diǎn)應(yīng)用建議，如下：

第一，高鐵接觸網(wǎng)防雷案例研究中表明，接觸網(wǎng)處于強(qiáng)雷區(qū)、雷電頻繁的區(qū)域中時(shí)，防雷措施以架設(shè)避雷線為主，從根本上提升接觸網(wǎng)的耐雷性能，注意避雷線架設(shè)的位置和高度，確保避雷線的防雷效果能夠達(dá)到最佳的狀態(tài)，象現(xiàn)階段高鐵接觸網(wǎng)避雷線防雷中經(jīng)常會(huì)采用升高PW線、回流線的方法，這樣一方面能夠提升接觸網(wǎng)的防雷效果，另一方面確保接觸網(wǎng)防雷的經(jīng)濟(jì)性。

第二，高鐵接觸網(wǎng)防雷時(shí)應(yīng)用仿真研究的方法，重點(diǎn)研究避雷器在高鐵接觸網(wǎng)中的防雷效果，仿真避雷器的耐雷水平以及避雷器是否能夠提升接觸網(wǎng)的防雷能力，建議在高鐵接觸網(wǎng)中以2個(gè)檔為間距設(shè)計(jì)避雷器，這樣避雷器的防雷效果才能與避雷線相似。仿真研究中發(fā)現(xiàn)避雷器降低了高鐵接觸網(wǎng)的可靠性，建議把避雷器當(dāng)做接觸網(wǎng)防雷的輔助措施，特別注明強(qiáng)雷區(qū)中不以避雷器防雷為主，主要是根據(jù)接觸網(wǎng)防雷的實(shí)際情況安裝避雷器，把避雷器和避雷線配合起來(lái)使用，整體提高接觸網(wǎng)的防雷水平，完善防雷體系在高鐵接觸網(wǎng)中的應(yīng)用。

第三，高鐵接觸網(wǎng)如有直擊雷破壞，除了強(qiáng)化防雷措施應(yīng)用外，還要優(yōu)化絕緣子的設(shè)計(jì)，注意絕緣子的間隙設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃間隙，確保絕緣子的間隙具有疏導(dǎo)雷電波的作用，避免出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)。高鐵接觸網(wǎng)防雷措施研究中，除了上述常用的防雷措施以外，還可以運(yùn)用減少接地電阻、實(shí)行雙重絕緣等措施，嘗試性的實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)，保障高鐵接觸網(wǎng)的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

高鐵接觸網(wǎng)受雷電的影響較大，很容易引起軌道交通癱瘓，無(wú)法保障高鐵的安全運(yùn)行。高鐵接觸網(wǎng)運(yùn)行中需全面落實(shí)防雷措施，充分發(fā)揮出防雷保護(hù)的作用，全面排除雷擊對(duì)高鐵接觸網(wǎng)的影響，更重要的是維護(hù)高鐵接觸網(wǎng)的高效性，確保其在運(yùn)營(yíng)中的安全與穩(wěn)定，降低雷擊對(duì)高鐵接觸網(wǎng)的破壞性。

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