高速铁路牵引供电系接触网雷电防护措施探析

肖 潮

（大秦铁路股份有限公司大同西供电段，山西 大同 037000）

高速铁路牵引供电系接触网雷电防护措施探析

肖 潮

（大秦铁路股份有限公司大同西供电段，山西 大同 037000）

从高速铁路防雷设计的概况与受雷击方式的分析与计算两方面来分析高速铁路牵引供电系接触网设计，并提出采取接触网雷电防护措施应遵循的原则及可行建议。从而加强对高速铁路牵引供电系接触网的雷电防护，提高高速铁路安全系数，保障人民的安全出行，并推动我国高速铁路进一步发展。

高速铁路；牵引供电系接触网；雷电防护

0 引言

交通运输与经济发展有着直接的联系，当交通运输业较为发达时，经济的增长速度就会更快。目前，在我国大力开展交通运输建设之后，高速铁路发展越来越迅速。然而，高速铁路牵引供电接触网雷电防护却是铁路建设中的一大难题。由于雷击为高速铁路牵引供电接触网造成的损害极大，严重的威胁着高速铁路的安全，不仅造成了铁路乘客的伤亡，也严重影响了我国高速铁路的发展，不利于我国经济的进步。为了解决高速铁路牵引供电接触网的安全问题，就必须对接触网遭雷击状况进行分析，并制定合理的措施进行防护，从而增强接触网的安全度。

1 高速铁路牵引供电系接触网设计

（1）高速铁路防雷设计的概况

我国对于高速铁路的运行安全问题有着明确的要求，根据现有的《铁路电力牵引供电设计规范》以及《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》，将高速铁路牵引供电系接触网的雷电防护进行了规定：年平均雷电日少于20天的地区为少雷区；年平均雷电日在20-40天的地区为多雷区；年平均雷电日在40-60天的地区为高雷区；年平均雷电日在60天以上的地区为强雷区。针对不同地区雷电日数量的不同，分为不同程度的雷击区域，就能够有针对性地制定防护措施。

（2）高速铁路受雷击方式的分析与计算

通常情况下来说，年平均雷电日数量较多的区域，接触网遭受雷击的频率也就越高，两者之间存在着正比的关系。接触网承力索一般距离地面平均高度为7米，其侧面限界一般为3米，单线接触网遭受雷击的次数可以按照以下公式来进行计算：N＝0.122×年平均雷电日数×1.3。复线接触网遭受雷击次数可以按照以下公式来进行计算：N＝0.244×年平均雷电日数×1.3。在遭受雷击的过程中，接触网所受到的损害程度一般与雷电电压、雷电电流、导线的高度、接地电阻等几个因素相关。综合多个因素进行雷电防护设计，将会大大增加接触网的雷电防护能力。

2 高速铁路牵引供电系接触网雷电防护措施

为了避免高速铁路在雷电天气出行时遭受雷击而发生交通事故，就要对牵引供电系接触网进行有效的雷电防护。而目前，我国的牵引供电系接触网雷电防护在技术方面与发达国家相比还存在很大的差距，必须根据现有的技术条件，从最基本的防护原则与防护方法的改善出发，尽可能地减少雷击为接触网所带来了损伤。

（1）采取接触网雷电防护措施应遵循的原则

第一，不同的高速铁路所承担的运输任务有所不同，有些高速铁路专门用于运输乘客，即高速铁路客运专线，而另外一些铁路线路则是同时可以运输乘客与货物，既客、货混合线路。由于高速铁路运输线路的不同，其供电方式也有所差别。必须根据两者供电的差别，采取有针对性的防雷措施。

第二，由于高速铁路线路所经过的区域跨越幅度较大，这就使得高速铁路在不同的地段具有不同的特点，因此，同一种雷电防护措施并不一定完全适用于铁路所经过的所有区间与站场，在防雷设计方面，必须根据区间与站场的具体情况，采取相应的防雷措施。

第三，牵引供电系接触网的雷电防护措施的运用，不仅要考虑不同地区，年平均遭受雷电日数量，同时也要对跳闸数据进行统计，并将两者进行结合，制定最为合理的雷电防护方案。

第四，牵引供电系接触网的雷电防护也应当同时结合站场接触网与站房等多个方面，做到全面性的防雷措施，避免因防雷设计上的疏漏，而造成雷电事故，为高速铁路带来安全隐患。

第五，在牵引供电系接触网雷电防护措施中，避雷针与避雷线在其性能方面有所不同，不同的接闪器有着各自不同的优势与不足，若要最大程度地增强接触网的雷电防护能力，就要根据不同接闪器之间的差别，有效地发挥其各自的优势，进行结合运用，从而达到更好的防雷效果。

第六，在高速铁路所经过的不同地区，其环境条件会发生很大的变化，不同地区之间的气候、地理等条件存在很大的差异，接触网防雷措施的设计也应当将其作为重要因素进行考虑，在保障接触网安全的同时，减少防雷设备的投入，降低成本，兼顾防雷安全与经济效益。

（2）高速铁路牵引供电系接触网雷电防护的建议

第一，高速铁路所经过的某些区域，其年平均雷电日数量极大，是雷电多发区，有些区域为空旷的平原，环境自身对于雷电缺乏防护能力，高架桥段在遭受雷击时将会造成极大的损害，严重影响高速铁路的正常运作。因此，以上几处应当作为雷电防护的重点区域。

第二，由于接触网所在的不同区域，所遭受的雷击强度有着很大的差别，且雷电防护应当与跳闸统计数据进行结合，在采取架设避雷线、避雷针等防护措施时，应当根据雷击程度而适当增加避雷器的架设密度，并且要注意预防直击雷，从而切断雷电的一切通路，更为有效地保护接触网。

第三，在一个区间之内，接触网的雷电防护措施可以采取在顶端架设避雷线的方式，而对于年平均雷击日数量较多的地区，则是要通过架设避雷针的方式，增强其雷电防护能力。

第四，由于避雷针、避雷线等避雷设备其自身的避雷范围有限，而多种避雷设备的运用，将会增大其避雷范围，通过对其进行计算，就能够确定整体的避雷范围，从而对可能存在避雷漏洞的区域进行更为有效的防护，避免某些区域缺乏防护而遭受雷击。

第五，在接触网支柱顶端设置防雷措施，可以同时保护支柱两侧的高压带电部分，达到更大范围的雷电防护，有效地减少直击雷对接触网高压部分造成的雷击伤害。

第六，对接触网架设避雷线、避雷针时，如果采取绝缘建设的方式并且使其能够单独接地，就可以同时减少接触网支柱所遭受的直击雷与反击雷次数，避免雷击对接触网高压部分造成损害，并且可以通过这种方式减少遭受雷击而跳闸的次数，保障高速铁路顺利运行。

第七，当接触网顶端架设的避雷线、避雷针与信号设备之间的距离少于15米时，应当对该区域的接触网顶端避雷线另外加设绝缘设备，并且在相邻的支柱顶端单独架设避雷针并接地，防止防雷措施为信号设备造成的负面影响。

第八，站场接触网的防雷措施如果能够与周围的建筑物防雷措施进行有效的结合，就会大大地增强其防雷能力，可以在站场较为关键的地段单独架设避雷针，达到更好的防雷效果。

3 结语

高速铁路的大力发展，是以其安全运行作为前提的。在现有的高速铁路牵引供电系接触网雷电防护技术的基础上，采取更为有效的手段与措施，增强雷电防护能力，使高速铁路运行更为安全顺畅。并且在不久的未来，我国定能研究出更为强大的雷电防护技术，更为有效地保护高速铁路，保障乘客的出行安全，促进高速铁路运输发展的同时，推动我国经济的进步。

［1］边凯,陈维江,沈海滨,等.高速铁路牵引供电接触网用带间隙避雷器的研制[J].中国电机工程学报,2013,33(10):200-209.

［2］曹晓斌,熊万亮,吴广宁,等.接触网引雷范围划分及跳闸率的计算方法[J].高电压技术,2013,39(6):1515-1521.

［3］陈维江,贺恒鑫,钱冠军,等.基于长间隙放电研究雷电屏蔽问题的进展[J].中国电机工程学报，2012,32(10):11-13.

肖潮，男，本科，大秦铁路股份有限公司大同西供电段，助理工程师。

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