高速铁路牵引供电接触网雷电防护

孙伟国

摘要：我国高速铁路建设阶段，通常会使用高架桥敷设方式，牵引供电接触网的导线对地高度较大，出现雷击跳闸的问题较为频繁，为保障铁路供电安全，必要采用针对性的管控策略。建立接触网电压计算模型，应用网络综合理论、矢量匹配技术等等，分析接触网雷击跳闸的概率以及基本特征，找出有效的接触雷电防护技术方案，是本文重点探究的内容。

关键词：高速铁路；牵引供电；接触网；雷电防护；策略

引言：在当今社会背景之下，我国的交通运输产业不断发展，高速铁路是大众出行的基础工具。由于民众出行对高速铁路应用要求诸多，所以在铁路运行安全性、稳定性等方面，技术人员哟分析牵引供电系统、接触网雷电防护的紧密联系。如果系统被破坏，或者使用的措施不佳，很有可能会影响高速铁路的运行安全，在高速铁路牵引供电系统的运营以及维护阶段，雷电故障是常见的故障问题，要采用针对性的技术处理方案，保障系统运行的安全性、可靠性。

一、高速铁路接触网雷害的主要形式

导致雷云对地放电的因素诸多，在铁路段之中，受到当地的气候、地理环境等因素的影响，雷电活动范围扩大化，出现地域性危害，影响高速铁路接触网的应用效果。供电线路遭受雷击有两种形式，一种是因为雷电线路所导致的，是指直击雷过电压，另一种则是因为雷击线路附近，因为电磁感应所导致的问题，也被称为感应雷过电压[1]。

雷击路线的过程中，耐雷水平能反应线路绝缘情况，以及能够承受的最大雷电流，确定一防护的范围。如果高雷电流冲击线路，可能会破坏接触网之中的绝缘材料，出现击穿或者放电的情况，进而引起跳闸、短路等问题。

直击雷主要是从承力索、反馈线、保护线三个不同的位置入侵，或者形成相应的破坏。接触网F线或者T线遭受雷击，耐雷水平明显降低，而且雷击会伴随接触网绝缘闪络的问题。通常F线悬挂的高度较大，而且会对T线形成防护作用，雷电击中的F线受损程度相对较大。

如果接触网遭遇雷击，在周围环境之中，面积和高度比较大的物体，受到电磁耦合的影响，在F线和T线上，出现感应过电压的现象。F线和T线的耐雷水平出现变化，接触网因为感应雷击，而出现跳闸的概率增加，可能会发生危险问题。

二、高速铁路牵引供电接触网雷击的实际状况

我国在发展高速铁路运输阶段，富有优势的技术，通常会集中在经济较为发达的地区。由于运营安全、走廊占地等因素的影响，铁路高架桥的线段长度占比较大。但是高速铁路通常在空旷的区域，路段太高的问题出现，线路两侧建筑物数量明显减少[2]。后期如果周围环境出现极端变化，应对气流、雷电等天气，接触网很有可能会遭受雷电波的影响，出现绝缘问题或者闪络放电的现象。

分析铁路供电设计方面的要求，为实现系统防护的目的，会在系统中设置避雷设备。如果是在雷电高发的区域，在系统之中分相以及站场的两端有绝缘锚段，长度2000m以及上隧道的两端，或者供电线接触到接电网等接线位置，要及时设置避雷装置；尤其是在强雷区，必要保持避雷线的独立性，设置接地电阻装置，要始终围绕行业技术要求进行。

电气化的时代背景之下，铁路接触网之中需要安装避雷针，实现对大气过电压的防护。接触网要达到防雷的目的，在隧道不同区域，以及电分项之中，要设置相应的隔离开关，通过技术管控以及装置配合应用的方式，实现防雷防护的目标。

三、高速铁路接触网雷电防护的相关举措

（一）架设避雷线

在接触网现有的PW线之中，架空地线位置要明确，目的是为二次系统应用提供相应的保护条件。将PW线安装位置抬高，要高于T线，这样不会影响原有功能，而且能够达到避雷的效果，这是一项经济性的策略。在系统管理阶段，要分析接触网跳闸的具体影响因素，计算感应雷的分布情况，找到屏蔽雷电的具体方案。在接触网上下行的PW线，能够对F线形成保护角的屏蔽，对T线造成保护角的屏蔽，所以将PW线抬高是可靠的技术形式。

分析雷电可能击中PW的情况，接触网反击跳闸率。分析在实践工作阶段，接触网支柱与桥墩的相对位置，本身有随机性的特点。而两者相对位置，对接触网的冲击接地抗阻，本身就有一定的影响。所以在设置避雷线期间，要分析累积的具体情况，做好防护管理。

（二）做好工程过程管理

在接触雷电防护工程施工阶段，应该突出工作重点。在铁路运行阶段，区域性的接触网之中，在顶端结构之中设置避雷线是常用的技术方案，能够达到控制接地电阻的目的，保护整体的运行情况。直击雷的影响较大，所以技术防护要保障针对性、科学性。在接电网之中，控制牵引变电所导致的雷击跳闸问题，将雷电防护管理工作做好。在柱顶端设置避雷线、避雷支柱以及其他的管控设备，协调应用各类防护装置。按照企业的经济情况，确定电极以及系统管理的规模。初期对接电网进行防护设计，要总结实践经验，并加强预防管理，对雷电强度进行计算，并统计跳闸的频率，找出有效的经济技术应用方案，提升信息管理水平，保障雷电防护效果。

（三）合理安装避雷器

避雷器通常会安装在绝缘子两端的位置，利用避雷器的阀片的非线性伏安特性，直接牵制绝缘子两端的电压，这是一种良好的线路防雷措施。避雷西在结构设置方面，分为带串联间隙以及无间隙两种形式。带串联间隙避雷针，是避雷器本体与外串联间隙所组成的，相对于无间避雷器，系统在正常运转阶段，多数的工作电压会集中在串联间隙之中[3]。雷电器本体的电阻片，基本不会出现老化或者损毁的情形，因此能够达到免维护的效果。避雷器本体损坏之中，系统之中出现永久短路的概率较低。所以使用避雷器，作为接触网防雷措施，可以使用带串联间隙避雷器，根据系统的使用条件，避雷器串联间隙的放电电压合理控制。在避雷器配置阶段，接触F线和T线的部分，直接出绝缘网绝缘子，均安装带串联间隙避雷器，最终的防护效果也较为理想。如果接触网档距只有50cm，使用这种避雷方案的成本投入较大，因此企业要结合自身情况，需要调整方案，保障防护效果的基础上，维护自身的经济利益。

（四）设置差异化技术方案

分析电压等级，铁路牵引供电系统，与电力部门的35kv的系统相似。在牵引供电系统接触网雷电防护阶段，可以借鉴相应的防护措施。如果未能设置避雷先，对关键或者重点电力设备，安装相应的避雷器。而高速铁路接触网雷电防护，可以参照电力部门110v系统标准要求，确定防护管理方案。在接触网雷电防护管理阶段，使用差异化的技术方案，根据客运专线，或者客货专线等不同路线的速度，做好等级划分，确定雷电防护的标准以及具体要求。在雷电划分阶段，不能单纯地靠雷电日数据，而是对系统跳闸情况进行系统性的调查以及分析，保障雷电防护的整体效果。将区间与战场的接触网之中，不同区域的雷电防护措施进行分类，此时防护管理工作的针对性、科学性能进一步提升。

四、结束语：

高速铁路牵引供电系统，影响雷电防护技术的因素诸多，普遍存在条件不充分且技术落后的问题，还有一定的发展空间。现如今雷电防护工程技术应用，还需要不断完善，才能保障防雷效果。为更好地满足人们出行安全，提升人们出行的质量，为我国高速铁路事业发展奠定良好条件。就需要对高速铁路牵引供电接触防雷技术，做好实践研究，提升雷电防护的技术效果，为高速铁路运行安全、稳定做好充分的准备工作，更好地满足居民出行、货运服务等方面的需求。

参考文献：

[1]康佳.刍议高速铁路牵引供电接触网雷电防护措施[J].科技与创新,2014(14):1.

[2]肖潮.高速铁路牵引供电系接触网雷电防护措施探析[J].科技视界,2015(17):2.

[3]郭栋.高速铁路牵引供电接触网雷电防护探讨[J].数码设计,2017(11):1.