遵化北站接触网防雷措施浅谈

石秀锦

【摘 要】论文分析了遵化地区气候特点和地形特点，雷电对电气化铁路接触网的危害以及造成的影响，简要分析了雷电的特性和危害，对遵化地区牵引供电接触网遭受雷击的地点、损失和影响进行了统计分析，找出了遵化北站接触网遭受雷击是由于既有架空地线高度不够没有对需要保护的设备形成有效遮蔽和支柱接地电阻普遍不达标造成的，并据此结合《铁路电力牵引供电设计规范》中关于防雷措施的要求和对支柱接地电阻规定，提出了切实可行的改造方案。

【Abstract】 This paper analyzes the characteristics of Zunhua climate and terrain features， and the lightning harm to contact network of electrified railway and its influence， then briefly analyzes the characteristics and harm of lightning， statistically analyzes the positions， loss and effects of OCS hit by the lightning in Zunhua area， finds out the lightning reasons in Zunhua area are the existing overhead ground wire is not high enough to effectively protect the equipments need to be protected and the ground resistance of support is not standard， then combining with the requirement of lightning protection measures and the rule of the support ground resistance in the code of “Design Specification for Power Supply of Railway Electric Traction”， puts forward the feasible reform scheme.

【关键词】遵化北站；接触网；防雷

【Keywords】 North Zunhua Station； catenary； lightning protection

【中图分类号】U226 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）10-0168-02

1 引言

大秦电气化铁路二期自1992年12月21日开通运行以来，随着运量逐年递增，行车密度也逐年加大，牵引供电系统能否安全可靠运行，直接关系着每天运量能否按计划完成。在牵引供电系统中，接触网是其重要组成部分，目前绝大部分的接触网都裸露在自然环境中并且没有备用设备，接触网的状态直接决定着牵引系统的稳定性和可靠性，由于接触网是动态的户外设备，极易发生故障，特别是雨季，经常发生雷击接触网，造成停电故障，严重影响了正常的运输秩序。

大秦线遵化北站位于燕山南麓，唐山地区遵化县境内，遵化县区域内降雨充沛，森林植被覆盖率高，是我国铁矿的重要产区，也是雷电活动比较频繁的地区，每年因雷电都会发生多起接触网停电故障，因此如何加强接触网线路防雷措施，防止雷害发生对遵化北站乃至整个大秦电气化铁路有着重要意义。

2 雷电过电压对接触网的影响

2.1雷电对接触网的危害

雷电是一种大规模的剧烈的放电现象，同时也是一种严重的自然灾害，是影响电力系统电网安全运行的首要环境因素。目前绝大部分接触网都裸露在自然环境中，基本没有采用大气过电压防护措施进行防护，因此雷电也是影响接触网安全可靠运行的重要环境因素。在雷雨天气，接触网极易遭受雷击，发生支柱或绝缘子損坏等故障，造成变电所跳闸，直接中断行车，影响运输任务的完成。 如2013年8月15日，遵化县区域内雷雨大风，在大秦线玉田北站～遵化北站36KM的线路上，因雷击发生11起故障，多处设备损伤，变电所跳闸，中断供电，极大的干扰了正常的行车秩序。

2.2 接触网遭受雷击的频度

接触网遭受雷击的频度与所处地区的年平均雷电日数有关，根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343）的规定，年平均雷暴日在20天以下地区为少雷区；年平均雷暴日20～40天的地区为多雷区；年平均雷暴日40～60天的地区为高雷区；年平均雷暴日大于60天以上的地区为强雷区。大秦线遵化北站地处河北唐山地区，年雷暴日统计为32.7天，为多雷区。

2.3 接触网遭受雷击过电压的类型

通过计算和统计，目前接触网遭受的雷击过电压主要由大气中的雷云对地面放电而引起的，分直击雷过电压和感应雷过电压两种，有时也会由直击雷过电压衍生出雷电反击过电压，对接触网构成威胁。

直击雷过电压，此种类型是雷电直接闪击导线，在导线上产生过电压及巨大的电流，雷电过电压危险程度主要以雷电流的幅值及其坡头的陡度为依据进行确定。

感应过电压，对于接触网而言，除直击雷过电压以外，还会存在感应过电压，在雷雨天气，即使雷电未直接击中接触网，接触网仍会感应出大量的束缚电荷，一旦雷云放电结束，此束缚电荷将会以光速飞速朝着接触网的两侧进行传播，进而产生极高的感应过电压。

3 接触网防雷现状

3.1 《铁路电力牵引供电设计规范》中防雷规定

《铁路电力牵引供电设计规范》（TB 10009-2005）第5.3.1条中关于接触网的防雷措施主要是安装避雷器和架设架空避雷线，同时做好必要的接地。具体规定为：endprint

①吸流变压器的原边应设避雷装置。

②高雷区及强雷区，下列位置设避雷器：分相和站场端部的绝缘锚段关节；长度2000 m及以上隧道的两端；较长的供电线或AF线连接到接触网上的连接处。

③强雷区设置独立避雷线，其接地电阻值应符合规定。

3.2 《铁路电力牵引供电设计规范》中接地电阻的规定

接触网支柱及接触网带电体邻近的金属结构的接地分为工作接地和安全接地，接地体一般由角钢和镀锌扁钢焊接而成，接地线一般采用圆钢， 埋入地下的接地线直径应不小于12mm，露出地面的接地线直径应不小于10mm。接触网设备及其邻近物接地装置的接地电阻值不应大于表1所规定的数值。

表1 接触网设备及其邻近物接地装置的接地电阻值（Ω）

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3.3 接触网防雷实际

由于近年铁路技术人员对接触网防雷意识的不断提高，在高速铁路和新建普速铁路中基本配置了相对完善的防雷措施，但是在既有铁路或建设较早的电气化铁路在整体防雷上仍然存在大量不足，每年由于雷击发生多起故障，需要加大投入进行防雷改造。

4 遵化北站接触网防雷改造

4.1 遵化北站接觸网架空地线改造

根据计算得知，架空地线需要在现有支柱顶部1000mm以上安装，才能起到对接触网设备的屏蔽作用。因为大秦铁路运输繁忙，而架空地线的改造必须在接触网停电的状态下进行，从节约投资、节省时间、效果最佳等综合考虑，整个改造工程应与大秦线年度集中施工相结合，分步实施。架空地线肩架的选择。为了方便安装，减小施工工作量，架空地线肩架在结构上要与原肩架接近，新肩架只需加大结构高度，比原结构高度高1000mm即可，安装孔及安装孔距必须与原肩架相同，这样在施工中就可以利用既有肩架固定角钢进行固定，提高施工效率，节省施工时间，在宝贵的天窗时间内完成更多的任务。新架空地线肩架必须采用热镀锌处理，保证其使用效果和使用寿命。施工中要合理组织，要保证一定施工规模，在天窗作业中同时对预定区段的架空地线更换肩架，利用原线条的驰度提高并安装导线，施工中尽量不断线不做接头。对施工中发现的既有导线由于雷击受伤或其他原因受伤的部位要做加强处理，把施工作业与处理缺陷有机结合起来，提高工效。

4.2 遵化北站接触网支柱的接地改造

由于遵化北站是矿石高填方建成，土壤电阻率很高，因此使用石墨接地极是比较好的选择。石墨接地模块采用化学稳定的高碳石墨材料作为模块的导电介质，耐腐蚀不生锈、能吸湿保湿保持与土壤有效接触接地电阻低且稳定，其导电性不受季节影响，在高土壤电阻率地区，能有效降低地网接地电阻。根据实际测量数据，将遵化北站支柱接地电阻超标处所，逐一处理。在架空地线两端下锚钢柱及中间钢柱安装石墨接地极模块组，有效降低接地电阻。对接地电阻较大的锚段要适当增加石墨接地极模块组。将接地电阻较大的独立接地钢柱分组用镀锌钢绞线连成接地网，加石墨接地极模块组来降低接地电阻。通过降低所有超标支柱的接地电阻，提升遵化北站接触网整体耐压水平。

5 结论

每年由于雷击接触网都会发生很多故障，并对铁路运输造成损失，本文从实际出发对遵化北站接触网的防雷进行了简单探讨，对电气化铁路的防雷还需要更多的学者，从防雷措施和接地等方面投入更多的研究，完善电气化铁路整体防雷系统。

【参考文献】

【1】褚伟龙.浅谈架空输电线路的防雷措施[J].科技与企业，2013，25

（10）：357.

【2】顾慈祥，冯宝忆.电气设备的防雷技术[M].上海：上海科学技术出版社，1965.endprint