电气化铁路接触网防雷技术及措施研究

摘 要：电气化铁路接触网在铁路运输系统中起着至关重要的作用，但往往会受到雷电等自然环境的影响，甚至造成设备故障和其他重大损失。本文就电气化铁路接触网防雷技术进行研究，并提出一些建议，雷电对接触网的损害，保障电气化铁路技术网在铁路运输系统中的安全。

关键词：电气化；接触网；雷电；措施

0 引言

随着铁路建设越来越完善，电气化铁路接触网在铁路运输系统中的作用越来越重要，而铁路接触网的安全性也成为铁路运输系统中一项重要的问题。由于铁路线路较长，各地区的自然条件不同，在铁路运行中可能会遇到恶劣的天气，如果铁路接触网遭到恶劣天气的影响，特别是遭到雷击，会导致铁路其他设备跳闸，影响铁路的运行和安全。本文通过对接触网的防雷技术进行探讨，对雷电产生的过程、方式、分类、特点进行分析，并通过案例提出电气化铁路接触网的防雷技术。

1 雷电产生的过程分析

雷电是我们日常生活中经常见到的现象，从全球范围来看，雷电的发生频率非常的高，每秒钟会有几百次的雷电产生，而雷电产生的过程是十分的复杂的，首先雷电的产生要有一个特别的环境，地球大气中有着大量的水蒸气，水蒸气经过冷却后会形成水滴，水滴在大气电场中会产生电荷，并且有正负两极，而当大气中的负离子接触到水滴的电荷时，水滴在中和之后就会带电，当电荷达到一定的程度，就会产生放电，从而也就形成了雷电，雷电的电流非常大，会引起电磁效应等情况的发生。

2 雷电的表现方式与分类

从雷电的表现方式来看，雷电分为枝状、带状以及球状等，相比几种雷电，球状雷电的危害较大，电压和电流较高，容易对接触网造成损害。

从分类方式上来看，一般以雷电的空间位置进行分类，以云为参照物，雷电分为云内闪电和云际闪电以及地闪。目前接触网受到的雷击多为地闪导致，由于接触网能够产生电磁感应，地闪高度相对较低，容易导致接触网和地闪接触，造成雷击事故。

3 接触网雷击案例分析

在我国铁路接触网雷击故障中，大多数都是由于雷击而造成设备烧损或者跳闸，随着高速铁路的快速发展，接触网的应用越来越高，因此防雷技术也要进一步的提升，来保护高速铁路的安全运行。由于铁路线路较长，并且多在空旷之地，受到雷击的概率较高。

以某高速铁路线路为例，改线路的地理环境大多处于平原地区，并且气候多雷雨天气，在电气化方面，整条铁路都采用直接供电的方式，在接触网建设上，综合地理环境及气候条件，根据接触网遭受雷击公式计算得出接触网的承力索距钢轨高度应为7.4m，其侧面的限界为3.1m。计算的公式为N=0.122×Td×1.3，Td为年平均雷电数。该线路自开通以来，经受了20多次的雷击，故障多表现在设备绝缘子被雷击穿，导致设备烧损或者跳闸，随着防雷技术的逐渐改进，该线路在全年运行中雷击的次数越来越少。

4 接触网雷电特点分析

4.1 雷击部位多为绝缘子部位

从近几年的雷击事件来看，在电气化铁路接触网中，雷击的部位多在绝缘子部位，比例达到了50%以上，当雷电击穿绝缘子之后，会造成设备故障，从而影响铁路运行。

4.2 设备最高处容易遭受雷击

正馈线、站场软横跨承力索端部绝缘子等容易遭受雷击的部位距离轨面的高度多在10m以上，而保护这些部位的接触悬挂却在这些部位的下方，从而也起不到保护的作用，使该部位遭到雷击。

4.3 雷击后果多为设备烧损、老化

从雷击后果来看，绝缘子等部位遭到击穿之后，会被烧伤，时间久了就会出现老化现象，对于承力索、接触线等线状设备来说，遭到雷击之后，会出现断线现象。对其他设备而言，会造成设备损害，不能够正常工作，破坏了电气化铁路的接触网运行。

5 防雷现状分析

从目前的防雷措施上来看，主要是在安装防雷装置，这种防雷措施较为传统，主要是增加电阻，降低雷电的电压，并将电流引入到地下，但遇到雷电电压过大，当电流经过防雷装置引入地下时，会对接触网及周边设备造成反击，从而会烧损设备和信号。从我国目前的防雷策略来看，主要是以监测为指导，并根据监测数据制定防雷策略，采取相应的防雷手段。

6 接触网防雷措施

接触网防雷措施主要包括建立雷电监测网络、加强对故障的分析以及设备的检查力度，加装避雷线、避雷器，加强线路绝缘，提高接触网的整体接地水平，制定应急措施等。从雷击前、雷击过程以及雷击后全方面的保护铁路接触网。

6.1 建立雷电监测网络平台，对雷击故障进行分析

建立雷电监测网络平台，首先要整合优化铁路局、供电段以及车厢的网络，并对网络进行分级管理，同时对把雷电相关资料进行分析，掌握雷电的规律，形成相关的雷电数据，通过技术手段构建雷电监测网络平台。此外，对雷击事件进行分析，找到雷击的原因，加强对设备的检查与防护措施，做到未雨绸缪。

6.2 对设备加装避雷线、避雷器，提高接触网的接地水平

加装避雷器、避雷线是防雷常见的技术手段，特别是在雷击事故多发地区，对避雷线进行科学合理的架设，能够极大程度上避免因雷击而造成接触网跳闸，设备绝缘子烧损的情况。一般架设避雷线按照折角法或者滚球法进行计算，架设高度要在柱顶以上2.5m或者1m，这要根据当地的实际情况考虑。安装避雷器可以提高铁路线路的耐雷水平，根据当地实际情况，要科学合理的安装避雷器，掌握好密度，并进行试验，及时更换性能不好的避雷器。同时，要提高接触网的接触水平，并定期对接地系统进行检查，及时更换老化或破损的设备，保证接地系统的正常。

6.3 加强线路绝缘，制定应急措施

由于雷击的大多部位在绝缘子，因此，要加强对绝缘子的保护，采用复合绝缘子，增加绝缘子串中的片数等方法，提高绝缘子的绝缘性，并定期对绝缘子进行检查维护。同时，制定好应急措施，当接触网遭遇雷击之后，为了保证铁路运输系统的正常运行，需要有相应的应急系统，能够快速地恢复供电。

7 结论

随着高速铁路建设的快速发展，接触网的作用越来越重要，而接触网处在露天且电压较高，在恶劣天气情况下，很容易遭受到雷击，从而不能够保证铁路的正常运行，因此必须通过技术手段加强防雷措施，来防止设备遭受雷击，同时要制定应急措施，保证在遭受雷击之后能够快速恢复供电，保证铁路运行安全。

参考文献

[1]刘明光，李光泽，孔中秋，等.论接触网上避雷器的应用[J].电气化铁道，2005，（5）：28-30.

[2]翟铁久.浅析牵引供电系统的防雷保护[J].铁道标准设计，2003，（12）：90-91.

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