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【摘要】铁路运输是国民经济的重要部门之一,它既为现代工业、现代农业及现代国防提供必不可少的动力,又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系.国民经济的高速发展,交通运输必须先行.接触网是电气化铁道中主要供电装置之一,其功用是通过它与受电弓的直接接触,将电能传送给电力机车.电气化铁道的接触网伴随铁路穿过高山、跨过平原,气候条件差别较大,情况复杂,绝大部分裸露于自然环境中且没有备份,需要采用必要的大气过电压防护措施；同时,接触网没有避雷线,而自然界气候千变万化,沿线随时有被雷击的可能.如果缺少防护措施或措施不当,可能引起绝缘子损坏、造成线路跳闸,直接影响电气化铁道运营.同时雷击产生的侵入波过电压通过接触网传人牵引变电所,可能引起所内电气设备的损坏造成更大的事故.我国地域广大,因雷击导致人员伤亡、设备损坏的事故屡见不鲜.我国目前对电气化铁道接触网线路的防雷措施并无严格的规定,对避雷器的选型也无明确的要求；同时,设计规范规定的避雷装置的设置地点有限.实际运行状况标明,接触网线路的防雷保护措施和效果并不理想,接触网线路遭雷击而导致线索烧断的事例时有发生.如何有效的对接触网线路进行防雷保护,尽可能减少接触网线路因雷击断线造成的危害与损失,是我们研究的课题.

【关键词】铁路运输；雷击危害；防雷措施

1.防雷保护以及雷击危害介绍

1.1电力系统输电线路常规的防雷保护措施

电力系统输电线路防雷设计的目的是提高线路的耐雷特性,降低线路的雷击跳闸率.电力系统在确定线路防雷方式时,综合考虑系统的运行方式、线路的电压等级、重要程度、线路经过地区的雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率高低等自然条件,根据技术经济比较的结果,采取合理的保护措施.

传统的防雷措施主要是提高线路绝缘水平和降低杆塔的接地电阻.但是受杆塔结构和地形条件的限制,效果并不明显.且前电力系统高压输电线路防雷设计主要考虑的是反击,而实际上造成输电线路雷击跳闸主要原因是绕击.

在电力系统输电线路中,现行的防雷措施一般有以下几种：

（1）架设避雷线和避雷针以防止雷直击导线.

（2）降低杆塔接地电阻.

（3）采用线路避雷器.

（4）加强线路绝缘适当增加绝缘子片数.

（5）装设自动重合闸.

1.2电气化铁道接触网防雷现状

我国幅员辽阔,气象条件差异很大,雷电活动情况很不相同,对于不同地区、不同地形根据具体条件,应经过调查研究区别对待.电气化铁道接触网是露天供电装置,为了安全运行,应采取必要的大气过电压防护措施.

对于我国电气化铁路接触网防雷设计,在TBl0009—98《铁路电力牵引供电设计规范》第5.3.1条中规定：

（1）吸流变压器的原边应设避雷装置.

（2）重雷区及超重雷区,下列重点位置应设避雷装置：

1）分相和站场端部的绝缘关节.

2）长度2000m及以上隧道的两端.

3）供电线或AF线连接到接触网上的连接处.

通过规范可以看出,我国电气化铁路接触网防雷工程设计中,除了通过绝缘子自恢复绝缘外,还在接触网系统相关位置设置了避雷器以达到防雷的目的.

目前国内电气化铁道接触网防雷设备和技术存在一定的缺陷,接触网防雷发展的过程中暴露了各种问题：

（1）国内部分铁道沿线未按照标准要求架设避雷装置,人迹稀少的地区未修建专门的应急维修站.

（2）避雷装置设置的密度不合理,一般集中在内部均有避雷器的站场和分相的关节处,如变电所、分区所、AT所等,重复设置造成资源浪费,无形中造成关节处接触网错综复杂的结构,增加安装检修的难度.

（3）接触网的实际应用中损耗和能损程度大,部分线路未采取防腐承力索,造成雷电冲击耐受电压低,影响防雷效果.

（4）避雷装置未按时检修,工作人员的监控力度差,对失效的备件未能及时更换,造成接触网电源短路,造成电气事故.

（5）发生雷击跳闸后,巡视人员未能及时发现闪络绝缘子,当绝缘子内部击穿时,故障难以查找.

1.3接触网与输电线路防雷措施的比较

根据以上分析,我国电气化铁道接触网与电力系统输电线路的防雷保护比较,呈现以下几个特点：

（1）接触网无避雷线,不能有效防止直击雷.

我国牵引供电系统中接触网电压等级为25kV,目前均未设置避雷线.接触网系统中的架空地线和架空回流线虽然有一定的防雷作用,但因其架设高度没有达到有效防止直击雷的高度,仅能起到输电线路耦合地线的部分防雷作用.

在我国电力系统中,等级1lOkV及以上的输电线路基本采用了避雷线.目前我国35kV输电线路大多采用中性点不直接接地方式,根据我国规程规定35kV输电线路不需全线架设避雷线,只是在进出变电站l～2km的进线段范围内架设避雷线,并在进线段的起始杆塔装设避雷器.

（2）高压电力输电线路和牵引供电系统中的起始端和末端变电站处都加装避雷器以防止过电压.

（3）对于重雷区及超重雷区来说,铁路隧道内接触网对地的空气问隙太小,规范规定困难值为240mm,其承受冲击放电电压为170kV,而雷击耐受水平仅11kA,超过雷电流概率为75%,与绝缘子不匹配.

而电力系统输电线路在一般情况下,是无需穿越隧道的,对地的空气距离均能满足规程要求.

（4）电气化铁道中成排的接触网支柱是利用回流线作闪络保护地线的集中接地（区间大部分支柱都属于成排支柱）,支柱基础上的螺栓可起到一定的接地作用,但普遍接地电阻较大.当架空回流线遭受雷击时,由于架空回流线的接地间距比较大,大部分情况下,雷击过电压将首先导致架空回流线的针式绝缘子闪络,然后击穿肩架与混凝土之间的保护层,经支柱泄入大地.（5）我国铁路运输主要特点是客货混运,以货为主,加上铁路线上各类型机车混合牵引,机车内部排出的废气,列车运行时形成的气流将散装货物（如煤）和各种飘落在道床上的尘埃扬起,使接触网绝缘子大量被污染.

电力系统输电线路的绝缘子只考虑自然环境带来的污染,在一般情况下不考虑人为因素造成的污染.所以在同等条件下,接触网较电力系统输电线路发生闪络的可能性大大增加.

通过以上比较可以看出,牵引供电系统中的接触网防雷技术可参考输电线路的防雷措施.但是,从客观环境来看,接触网较输电线路采取的防雷措施更为复杂.

1.4雷击对接触网系统的危害以及防雷的意义

根据我国铁路牵引供电系统运营部门统计数据分析,从目前开通的近2万公里电气化铁路的运行情况看,部分线路雷击事故比较频繁.具体危害表现：

（1）雷电造成接触网绝缘子闪络,引起牵引变电站跳闸.

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