电气化铁道接触网防雷研究与改造研究

李清玉

（锦州铁道勘察设计院有限公司，辽宁 锦州 121000）

近些年来，随着经济的不断发展，我国在交通运输业方面取得很大的发展，电气化铁道纵贯南北横跨东西，所经过的区域当中气候各异，所遇到的情况也较为复杂，特别是那些采用了高架桥形式的电气化铁道，相对来讲接触网成为了该区域内的高点，从而使其更容易受到雷击的危害。通常情况下一旦出现雷击的情况就会发生一系列的线路跳闸等事故，严重的时候使列车出现停运的情况，影响到正常的铁道运输。所以对于电气化铁道的稳定安全运行而言，做好接触网的防雷工作是十分有必要的。

1 雷击接触网情况的来源及分类

在现实当中我们经常见到的雷击类型主要可以分为感应雷、直击雷以及球形雷三种。而电气化铁道接触网所遇到的雷击形式主要为感应雷和直击雷。所谓的直击雷其实就是雷点直接侵入到设备或者是和设备相连的传输线当中，然而对设备信息造成袭击的概率却相对较小。感应雷也可以称之为感应过电压或者是雷电感应。其产生的主要原因是当中电磁场出现了一定程度的变化以后，在电磁耦合的作用下而形成的；直击雷电的过电压形成的主要原因是在雷电流经被击物体后所产生的雷电流而造成的。就现阶段当中处于运行状态的电气化铁道而言，接触网雷击的主要表现形式为以下三种。

（1）在雷击接触网四周的地面当中，容易在接触网上产生感应过电压。

（2）雷击支柱，有冲击电压在支柱上产生，并且由感应过电压在接触网上发生。

（3）接触网受雷击的直接影响，从而出现行波过电压。

2 电气化铁道接触网防雷现状研究

接触网比较容易出现雷击的情况，因此受到了高度的关注，在电气化铁道线路当中有越来越多的防雷措施和防雷装置被应用到其中，同时也加快了对于接触网的防雷改造。现阶段，电气化铁道线路当中应用的较多的避雷装置主要有角隙避雷器、管型避雷器以及氧化锌避雷器等。尽管这些避雷器都具有一定的防雷效果，然而却有相应的局限性和不足之处，在接触网防雷要求不断提高的基础上，已经逐渐满足不了这种需求。就拿角隙避雷器来讲吧，尽管具有一定的灵活性，操作起来十分便捷，但是却不能有一点异物出现在角隙当中，不然就会导致发生放电的情况，将避雷器烧毁。虽然在实际应用当中对于氧化锌避雷器的使用较为广泛，然而其损耗情况较为严重、可使用时间较短。就整体方面而言，在避雷装置以及接触网的防雷技术方面目前的电气化铁道还有着一定的不足。

3 影响电气化铁道接触网防雷效果的因素分析

（1）设备因素。通常情况下在铁道线路当中，为了有效避免雷击情况的产生都会进行避雷器的安装，而通常会将位置选在配电所的四周，相对而言避雷装置在整个线路区间的安装较少，假如位于配电所较远的线路受到了雷电暴击，如果不能将由于雷击而产生的电压及时的泄放掉，出现针瓷击穿或者闪络等情况的几率就会相对提高，从而对线路的正常运行造成严重的影响。再者，具有关文献，电气化铁道出现闪络情况时的电压通常不会大于75kV，然而事实表明，一旦产生雷电暴击的情况，由此引发的过电压值可以在短时间迅速上升至几百千伏，在此工频电压下，很可能会击穿绝缘子，从而导致线路产生跳闸的情况。

（2）线路因素。在进行电气化铁道线路设计的时候，和平原地区相比，山区当中往往会遇到大跨越的情况，如此一来使其抗击雷电的性能有了明显的减弱，假如在线路经过的地方出现雷电活动的几率较高的话，就会大大提高线路遭受雷击的可能性。除此之外，流经接地体以及杆塔的雷电电流也会在短时间内迅速升高杆塔电位，此时相导线也会出现相应的雷电过电压。如果杆塔电压和雷电过电压的电位差要高于线路的绝缘闪络电压值，则将会出现反击闪络的情况导致线路出现运行故障。

4 电气化铁道接触网防雷改造措施

在上文当中我们就影响电气化铁道接触网防雷效果的因素进行了简单分析，这在一定程度上为我们对其进行防雷改造提供了有效支持。下面我们主要就电气化铁道接触网的防雷改造措施进行相应的分析。

（1）架设避雷线。要想从根本上对高压以及超高压的输电线路做好有效的防雷措施，较为常见也是效果比较好的方法之一就是进行避雷线的架设。而做好避雷线架设工作的主要目的就是从根本减小雷电对导线的危害情况，除此以外还具有相应的分流作用，能够让流经杆塔的雷电流减小许多，进而有效减小了杆塔顶部的电位。要想进一步减小线路绝缘上的过电压就离不开导线的耦合作用。另外如果屏蔽导线还可以让线上的感应过电压得到有效减少。在架设的时候要保证避雷线的位置足够高，同时其接地装置也要确保其良好。

（2）改善接地电阻。要想从根本上将线路的防雷效果提升上来，就要想办法来防止由于雷电而导致的线路跳闸情况的发生，同时在进行线路架设的时候还必须要由专业的仪器来测定土壤当中的电阻率情况，在进行接地体敷设的时候一定要选择土壤电阻率相对较低的地区，同时还要将射线的长度进行适当的延伸处理，尽可能的将土壤当中的电阻率控制在可控范围内。如果该区域内土壤的电阻率不符合相关要求，为了从根本上改善接地电阻情况，相关人员可以利用补打垂直接地体并搭配使用降阻剂的方式来进行。相关的规范标准表明，如果是在耕地范围内对接地装置进行敷设，所采用的方式主要以水平为主，同时在进行埋深处理的时候接地体的深度不能超过0.8m。但是假如处于山石地区的话则以不超过0.3m为宜，而另外在一些没有用来耕作的土地当中的接地埋深情况则往往会将其控制在不超过0.6m的范围当中，在进行敷设的时候采用搭接的方式来进行。另外为了进一步提高接地体的防腐效果可以在进行焊接的地方涂上防腐涂料。

（3）安装避雷器。之所以要进行避雷器的安装其主要目的就是为了进一步的对电力系统当中各种电器设备进行行之有效的保护。在实际应用当中，经常见到的避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器三种。对这三种避雷器进行使用的时候，在限制大气过电压的过程当中往往会采用保护间隙，除此以外应用到配电系统或者是变电所进线当中的也更多一些。而在发电厂和变电所的保护当中则通常会使用氧化锌避雷器和阀型避雷器，在500kV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。一般情况下在运行的过程当中接触网的额定电压为25kV，而在某种特定的情况当中也会出现大于25kV的情况，此时我们将其称之为过电压。而过电压同时又可以将其分为操作过电压和大气过电压两种。而针对于大气过电压而言主要是指接触网会在出现雷击的过程当中产生。该种电压具有相对较高的峰值会使绝缘子出现闪络现象，如此一来就会发生短路的现象，进而对接触网设备造成一定的损害，而在安装了避雷器之后，就能够在第一时间内将雷电引入到大地当中。

（4）采用绝缘子进行工频续流电弧的方法进行线路的恢复。为了有效的防止重合闸的失败，我们就可采用绝缘子来对电路进行有效恢复。再者，要想从根本上避免出现工频电弧鼓励或者线路闪络的情况，此时我们就能够来设置疏导工频电弧、避雷线和避雷器，如此一来就可以避免在绝缘子的表面出现电弧燃烧的情况，进而将绝缘子本身抗烧蚀的能力提升上来，以达到将电气化铁道接触网的防雷技术提升上来。

5 结语

在经过一段时间的运营以后，逐渐会对绝缘子造成一定的污染，且该情况将会随着时间的逐渐增加而越来越严重，尽管在通常情况下接地网的接地电阻在铁道线路当中会稍微高一些，但是相应的地网产生锈蚀的情况也会更加严重一些。一旦在铁道线路附近出现了雷击情况，不管是处于雷击接触网四周的地面还是接触网收到雷电直击以后导致的感应过电压，都会使接触网绝缘子出现闪络的情况。因此要想电气化铁道线路的防雷水平得到进一步的提升，就必须要在其中进行架空回流线或者是避雷器的安装。