基于高架橋段地鐵接觸網(wǎng)的改進(jìn)防雷策略論述

王彪

摘要：本文主要分析了高架橋段地鐵接觸網(wǎng)基本情況，重點(diǎn)介紹了接觸網(wǎng)改進(jìn)防雷策略及實(shí)施方案，它不僅能夠降低絕緣子擊穿概率，而且還可以有效提高地鐵接觸網(wǎng)耐雷水平。通過對(duì)高架橋段地鐵接觸網(wǎng)防雷策略進(jìn)行研究，以期為高架橋段地鐵接觸網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行提供可靠保障，創(chuàng)造出最大化的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：高架橋段;地鐵接觸網(wǎng);防雷策略

1.高架橋段地鐵接觸網(wǎng)基本情況

廣州某地鐵線路全長(zhǎng)52.4km，其中地上線長(zhǎng)度32.4 km，地下線長(zhǎng)度20.0km，共設(shè)13座車站，其中8座高架站、5座地下站、2座換乘站。該地鐵線路根據(jù)實(shí)際情況選擇了33kV、110kV兩級(jí)集中供電系統(tǒng)，牽引供電系統(tǒng)選擇了1500V直流供電。按重污區(qū)來綜合考慮絕緣等級(jí)，絕緣子泄漏距離不小于250mm。該高架橋段地鐵接觸網(wǎng)選擇了帶脫扣裝置的，且具有放電計(jì)數(shù)功能的無間隙氧化鋅避雷器，根據(jù)地鐵牽引供電特點(diǎn)，高架段和地面均選擇了簡(jiǎn)單鏈型懸掛，導(dǎo)線主要是由雙接觸線、雙承力索、1根避雷線和2根輔助饋線組成，其中接觸線采用導(dǎo)電性能良好、耐腐蝕、耐磨的銅銀合金接觸線（CTAH150）;輔助饋線和承力索選擇了耐腐蝕性能好、導(dǎo)電性的硬銅絞線（JT150）;避雷線選擇了耐腐蝕性能好、導(dǎo)電性的硬銅絞線（JT120）。圖1描述的是高架橋段地鐵接觸網(wǎng)示意圖，其中接觸網(wǎng)高度為5.6m、避雷線高度為8.5m、高架橋高度為8m。

2.高架橋段地鐵接觸網(wǎng)現(xiàn)有耐雷水平

通過對(duì)高架橋段地鐵接觸網(wǎng)開展雷擊模型仿真分析后發(fā)現(xiàn)，雷擊避雷線時(shí)，接地點(diǎn)和避雷器都分布在3號(hào)和7號(hào)支柱上，而且3號(hào)至7號(hào)支柱頂端是雷擊點(diǎn)，對(duì)各支柱耐雷水平進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1 所示。

通過對(duì)表1進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，3號(hào)和7號(hào)支柱具有比較高的耐雷水平，均為6.7kA，主要是由于3號(hào)和7號(hào)支柱都按照要求架設(shè)了接地點(diǎn)和避雷器，在遇到雷擊時(shí)可以發(fā)揮散流和保護(hù)作用。5號(hào)支柱耐雷水平最低，為2.9 kA。主要是因?yàn)楫?dāng)4號(hào)和6號(hào)支柱遇到雷擊時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致5號(hào)支柱閃絡(luò)，而5號(hào)支柱分布在避雷器和接地點(diǎn)安裝位置的最中間，從而導(dǎo)致其防雷保護(hù)效果和耐雷水平最低。在高架橋段地鐵接觸網(wǎng)中，只有3號(hào)和7號(hào)支柱不僅架設(shè)了接地點(diǎn)，而且安裝了避雷器，以確保線路耐雷水平分布均勻，從而具有較高的耐雷水平，然而中間支柱保護(hù)作用和耐雷水平相對(duì)比較弱。

3.接觸網(wǎng)改進(jìn)防雷策略及實(shí)施方案

3.1架空地線與避雷器共接地極

對(duì)于高架橋段地鐵接觸網(wǎng)而言，常見的過電壓危害有如下3種類型：（1）在雷擊接觸網(wǎng)導(dǎo)線時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)上出現(xiàn)過電壓;（2）在雷擊接觸網(wǎng)附近的地面時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)上出現(xiàn)感應(yīng)過電壓;（3） 在雷擊接觸網(wǎng)架空地線（或支柱）時(shí)，將會(huì)在支柱頂端出現(xiàn)沖擊過電壓，進(jìn)而可能誘發(fā)反擊接觸網(wǎng)絕緣子現(xiàn)象。

目前，我國(guó)大多數(shù)城市軌道交通接觸網(wǎng)選擇了DC750V或DC1500V兩級(jí)電壓系統(tǒng)來進(jìn)行供電，但是由于列車取流較大，為了避免絕緣子泄露電流及感應(yīng)電流形成的雜散電流，則需要考慮接觸網(wǎng)導(dǎo)線與架空地線平行架設(shè)。通常情況下，架空地線不能直接接地，其一般需要借助地電位均衡器來有效分割接地極與架空地線，但是該過程中需要保證地電位均衡器具有比較低的導(dǎo)通電壓。當(dāng)避雷器單獨(dú)接地時(shí)，如果中接觸網(wǎng)導(dǎo)線遭到雷電直擊時(shí)，將會(huì)沿接觸網(wǎng)導(dǎo)線將雷電流向遠(yuǎn)處傳播，并通過接地電阻和避雷器最終入地。

在接觸網(wǎng)避雷器選擇了過程中，需要對(duì)絕緣配合設(shè)計(jì)給予綜合考慮，即保證Ures≤BIL/K，其中K為配合因數(shù)，BIL為被保護(hù)設(shè)備所具有的雷電沖擊耐受電壓，國(guó)際電工委員明確提出規(guī)定K≥1.2。此時(shí)，將架空地線與避雷器共接地極時(shí)，將不會(huì)誘發(fā)絕緣擊穿現(xiàn)象。

3.2接觸網(wǎng)下錨位置選擇不平衡絕緣

通過對(duì)接觸網(wǎng)安裝形式進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，雷電過電壓有可能誘發(fā)區(qū)間接觸網(wǎng)下錨絕緣子、腕臂絕緣子及饋線絕緣子等位置出現(xiàn)絕緣擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致接觸網(wǎng)線路失壓，從而對(duì)供電的安全性、可靠性產(chǎn)生不利影響。當(dāng)雷擊接觸網(wǎng)下錨位置時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償繩斷裂、下錨絕緣子擊穿或絕緣子爆裂等比較嚴(yán)重的后果。例如，某地鐵車輛段試車線1號(hào)支柱出現(xiàn)補(bǔ)償繩斷裂為例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該次事故導(dǎo)致試車線多處防風(fēng)支撐管、絕緣子、吊弦、調(diào)整螺栓、接觸線硬彎、電連接損壞、線岔參數(shù)變化、扭面和燒傷等現(xiàn)象，加之設(shè)備損壞較多，無形之中增加了恢復(fù)難度，此時(shí)就可以在接觸網(wǎng)下錨位置選擇不平衡絕緣來給予有效解決。

4.結(jié)束語

綜上所述，在高架橋段地鐵接觸網(wǎng)運(yùn)行過程中，可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求，來對(duì)故障恢復(fù)、設(shè)備維修、氣象條件等因素給予綜合考慮的基礎(chǔ)上，來制定一套系統(tǒng)、完善的接觸網(wǎng)改進(jìn)防雷策略，這樣不僅可以使絕緣子兩端電壓差問題得到有效改善，并降低絕緣子擊穿概率，而且還可以大大降低雷電反擊事故發(fā)生率，確保高架橋段地鐵接觸網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行。

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