关于电气化铁路接触网雷击过电压的探究

周福利

摘要：文章研究接触网防雷措施的意义，介绍接触网系统遭受雷击的表现和特点，重点分析目前在电气化铁路建设中对接触网采取的几点常用的防雷措施，以供参考。

关键词：电气化铁路；接触网；雷击；过电压

1引言

随着我国经济的快速发展，我国工业化发展的进程不断加快，人们生活水平有了较大的提高，也推动了电气化铁路的建设与发展。在电气化铁路建设与运营中，其牵引供电系统中的重要部分就是接触网，其长时间处于室外恶劣的环境中，容易受到外界环境中各种不确定性因素的影响，尤其以雷击的影响最为严重，且对雷击的防护措施以及接触网耐雷击能力也一直是电气化铁路接触网建设中研究和关注的重点内容之一。如果不采取有效措施而导致接触网遭受雷击，就容易引起绝缘子损坏、线路跳闸等危害，严重影响电气化铁路运营的正常运行，还会造成巨大的经济损失，甚至是人员伤亡事故。

2研究接触网防雷措施的意义

在电气化铁路建设中，接触网的建设高度通常较高，且其中大量的导线采用的是铜材，本身具有较好的导电性，所以接触网一旦遭到雷击就会被此导体迅速接收和传导，进而对电气化铁路的供电系统造成严重的破坏。这主要是由于在接触网遭到雷击之后，如果缺少有效的疏导措施对雷击电流进行疏导，电流就会通过接触网中的导线向供电系统中的变电站以及其他电气设备进行传导，而过大的雷击电流就会造成这些电气设备的烧毁，甚至是引发火灾或者爆炸等。此外，在接触网遭受雷击时雷击电流之间会产生高频电磁场，此电磁场中的过电压会远超出电源线、信号线路等电线电缆的承受能力，所以会导致线路烧毁，进而导致设备造成损坏。所以在不同的地区进行接触网建设的过程中，首先要对该地区的接触网雷击频率进行统计和计算，并针对计算出的接触线平均雷击数来进行相应的防雷措施，保护接触网以及供电系统和设备免受雷击的危害，从而确保电气化铁路的安全运行。

3接触网系统遭受雷击的表现及特点

在进行电气化铁路的建设中，接触网是建设在室外、用于给电气化铁路提供动力的电源设备，其没有备用电源，且长时间处于室外恶劣的环境中，遭受风、雨、雪、闪电以及其他恶劣天气的影响，所以其一旦在各种自然灾害的影响下出现故障而跳闸，就会影响电气化铁路的正常运行。其中雷击对接触网系统所造成的危害主要表现在：当接触网遭受雷击时，如果没有有效的防雷措施，就会出现极高的闪电链造成较高的击穿电压而将绝缘子进行击穿破坏，这样就会导致接触网的网络崩溃而引发严重的弓网事故，有时可能会引发变电站的跳闸事故，造成电气化铁路的动力电源中断。在电气化铁路系统中，接触网雷击事故主要发生在隧道、悬链线以及隧道壁距离很近的位置，且容易在雷击危害下发生跳闸事故。

接触网所遭受的雷击主要分为直击雷和感应雷两种，其中前者就是直接作用于接触网中的承力索、接触线、附加线或支柱等位置上，并且会产生直接的雷电过电压，此过电压会在短时间内进行叠加并且可以达到数千千伏甚至更高，从而会直接导致接触网中所遭受直接雷部位的损坏。而感应雷则是雷电在产生闪电时会对悬链线造成影响，尤其是在靠近地面的位置进行闪电放电之后会在周围形成一个快速变化的电磁场，此电磁场会在接触网中形成几百千伏的过电压，同样会对接触网及其设备造成严重的损害。

4常用防雷措施在接触网中的应用

4.1架设避雷线

此措施是在电气化铁路建设中对接触网采取的最基本的防雷措施，其主要目的就是起到输电线路防雷的作用，就是避免在雷电发生时导致雷电对接触导线进行直接的击中，而且还能在输电线路受到雷击危害时可以有效降低雷击所造成的感应过电压，降低此过电压对接触网中的低电压线路绝缘子造成击穿的可能性，从而对输电线路起到游戏哦啊的壁垒作用。

4.2降低接地电阻

在电气化铁路的建设过程中，其建设区域中的土壤电阻率较高是普遍存在的问题，在此地段中采取降低电阻接地的措施具有较大的难度，所以通常采取的是传统的降低接触网支柱接地电阻的方式，但是此种方式会导致随着时间的推移而出现接地电阻逐渐增大的问题。所以针对以上问题需要采取以下措施进行处理：首先对该地区内定地面区域垂直接地体进行适当增加，并将其与接地网络进行连接；适当采用减阻剂来降低接地电阻；对接触网支柱的独立接地进行分散设置，而且在电气化铁路运行过程中加强对支柱接地电阻的实时监控，确保接地电阻始终处于允许的范围之内。

4.3安装避雷器

在电气化铁路的牵引供电系统中，安装避雷器是比较常用的防雷措施，这主要是由于避雷器不仅具有较小的体积和重量，以及较为简单的结构，而且具有安装方便，并且对于采用带回流线的直接供电方式的供电系统来说，避雷器可以更好的发挥接触网的绝缘能力，大大提高其防雷水平。而且在进行避雷器的安装时，应尽量确保其具有较大的保护范围，并且具有较高的密封性、防爆性、可靠性以及污垢热阻性等。在接触网中进行避雷器的安装时，通常在接触网中的关键部位进行安装和设置，需要确保在接触网受到雷击时避雷器的放电电压要比接触网绝缘子放电电压小，这样就可以起到防雷作用，避免在接触网遭到雷击时出现跳闸事故。而且在避雷器正常动作之后还会对闪电能量进行吸收，确保支柱绝缘子受到的等效阻抗电压是避雷器吸收之后的残余压力，这样就大大提高了接触网的耐雷电冲击能力。

4.4其他防雷措施

在牵引变电所馈线中可以采用自动重合闸装置，确保在接触网遭受雷击之后可以自动回复跳闸，以及牵引变电所馈线中的断路器在断开之后能够自动闭合，确保系统的正常运行以及对电源起到有效的保护作用。此外，还要在电气化铁路的运营过程中加强对接触网中重点部位的检查和清扫，这是由于电气化铁路的运行中会产生大量的扬尘并且机车运行中也会产生废气，导致接触网中的关键部件受到污染而影响其正常运行。尤其要加强对绝缘子进行清扫，降低其出现闪络以及被雷击击穿的概率。

5结语

正是由于在电气化铁路中的接触网受到雷击时会造成设备损坏，甚至是跳闸、火灾以及爆炸等严重危害，对电气化铁路的正常安全运行造成极大的威胁。所以需要研究不同雷擊类型对接触网所造成的危害及其特点，并针对其机理和原因来采取相应的防雷措施，主要是进行避雷线的架设、采取降低接地电阻的措施、安装避雷器以及自动重合闸装置、并加强对绝缘子的清扫等防雷措施，降低雷电对接触网造成雷击伤害的概率，且降低接触网在遭受雷击时所受到的损害，确保电气化铁路的安全、稳定运行。

参考文献：

[1]张弥. 电气化铁路接触网雷击过电压研究[J]. 工程技术：引文版，2016（5）：00259-00259.

[2]程宏波，刘嘉，黎医博，等. 电气化铁路接触网雷击过电压研究[J]. 城市轨道交通研究，2016，19（1）：39-43.