摘要：接触网与电气化铁路运行安全稳定有着非常紧密联系，因为接触网处于露天环境环境中，接触网的运行会受到众多因素影响，其中需要特别注重的就是雷击因素。因为接触网结构体系是非常特殊的，相关人员需要对接触网的雷击特性进行深入研究，这样才能找寻有效措施降低雷电对接触网健康运行造成的不良影响。科研人员可以利用电气几何模型对接触网的捕雷面进行深入分析，研究地阻抗对导线参数设置的影响，对雷击时接触网上的电压、电流分布情况进行全面了解。对电气化铁路接触网雷击过电压进行深入研究，希望对相关人员有所启示，为促进我国电气化铁路建设发展奠定良好基础。
关键词：电气化铁路；接触网；雷击；电压
由于接触网露天架设，且高铁线路大多架设于高架桥上，使得接触网更易遭受雷击的影响，据统计，电气化铁路牵引供电系统的绝大多数故障都和牵引供电系统遭受雷击损坏有关。目前人们对雷击的研究多集中于电力系统过电压的研究和仿真上。接触网与电力输电线的不同点在于：接触网结构特殊、线路布置不对称、离地高度不一，使得接触网中雷电行波的传输特性和电力输电线有所不同；接触网中各导线电压等级不同，采用的绝缘子类型不一，各绝缘子的闪络电压不同；电气化铁路的钢轨作为一特殊的接地体，参与牵引供电的回流，回流线或保护线每隔一定距离通过信号扼流圈中点与钢轨连接一次。这些不同使得接触网呈现出某些独特的特性，有必要对其进行进一步的研究。
1电气化铁路接触网概述
随着高速、重载铁路的发展，铁路运输对于接触网的可靠性提出了越来越高的要求，接触网绝缘水平也逐渐提高。接触网绝缘爬距已提高到1200～1600mm，应用最多的耐污棒式绝缘子和复合悬式绝缘子串的雷电冲击耐受电压水平达到了300kV和270kV。但这样的绝缘水平只适用于铁路线路建成后比较短的一段时间，因为随着铁路运营时间的增长，绝缘子逐渐被污染，导致其绝缘水平不断下降。所以，电气化铁道接触网较电力系统输电线路发生闪络的可能性要大得多，这是为什么在铁路运营部门中接触网遭受雷害较多的原因。因此评价和比较牵引供电系统接触网的防雷性能，减少接触网发生雷击故障具有重要的理论意义和工程应用价值。
2接触网遭受雷击危害造成的影响
雷击发生时，会在接触网线索上产生过电压，当超过线路绝缘水平时，接触网线路发生绝缘闪络，造成接触网跳闸，严重时会发生断线事故，根据铁路相关规定，客运专线接触网跳闸后，不论跳闸自动重合成功或重合失败强送电成功，原因不明时，本线及邻线都要限速运行，必将会对列车运行秩序造成影响，当跳闸重合失败，试送失败，造成中断供电，将对运行秩序造成更大的影响。
3雷击过电压分析
通过理论分析可见，由于接触网防雷水平不高，沿铁道线路的雷云放电，无论是雷击接触网附近地面引起的感应过电压、雷击接触网支柱，还是雷电直击接触网，都有可能引起接触网绝缘子闪络。而对于雷电直击与接触网（承力索），如果靠近被击点支柱上绝缘子闪络或者雷击点距回流线接地点（接地电阻较小的情况下）不远，雷电流入地且不产生过电压，则对接触网的供电运行危害并不严重。但当靠近被击点的支持绝缘子闪络后，雷电流如果在支柱处入地，将在支柱的等值电感、支柱等值接地电阻上产生很大的冲击压降。这个电压降将以行波方式继续作用于接触网或架空回流线。一方面巨大的雷电能量反映在雷电流波头的陡度很大，在支柱等值电感、接地电阻上的冲击压降很大。当这个电压超过接触网或回流线的绝缘水平，将继续引起支柱绝缘子闪络，即：雷电流引起一个支持绝缘子闪络后，剩余的能量仍能引起多点闪络。另一方面由于支柱的接地电阻过渡电阻大，雷电流泄漏通道不畅，一处闪络后，剩余的能量仍比较大，也能引起一系列支持绝缘子相继闪络。显然，多个支持绝缘子相继闪络，不但使得总的工频入地续流大大增加，而且使得闪络事故总持续时间大大增加。这些都可能导致接触网的自动重合闸等保护装置不能有效地切除故障。雷直击接触网时发生闪络的概率最大，而雷击接触网最严重的情况是引起多个绝缘子相继闪络。实际应用中，在保持绝缘子绝缘水平、接触网和支柱结构一定的条件下，提高接触网防雷性能的简捷、有效方法是：对于成排的支柱，除了降低支柱接地电阻外，还应增加回流线接地点并切实降低其接地点的接地电阻。
4常用防雷措施在接触网中的应用
将输电线路中常用的防雷措施，应用到接触网上，能够提高接触网的防雷能力，增强接触网供电的可靠性，保证铁路运输的安全畅通。接触网的防雷措施主要是安装避雷器和架设避雷线，同时做好必要的接地。
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4.1架设避雷线
架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施，避雷线的主要作用时防止雷直击导线，同时还具有降低导线上的感应过电压以及减少线路绝缘子的电压等。
4.2降低接地电阻
铁路沿线的土壤电阻率普遍较高，制作低电阻地网十分困难，且投入很大。接触网支柱在使用常规方法作成地网后，其接地电阻大都随着时间的推移而不断增高，而且随着气候的变化而不断变化。针对降低接地电阻的问题，采用的方法有：增大地网面积，增设垂直接地体，深埋接地网，使用降阻剂，零散的接触网支柱设置独立接地极等。可根据实际情况对支柱接地进行监测，使接触网支柱的接地电阻始终在规范规定值之内。
4.3安装避雷器
在牵引供电系统中，很多采用的供电方式是带回流线的直接供电方式。实际运行中，防雷应用安装比较多的为避雷器。接触网采用的避雷器应体积小、重量轻、结构简单、安装方便，其保护水平应与接触网的绝缘水平配合良好，其保护距离应尽可能大，其密封性、防爆性、耐污性、可靠性等要求比较高，目前接触网常用的避雷器为带脱离器的氧化锌避雷器。对于一般高雷区通常采用局部关键点设置避雷装置进行接触网防雷。在有雷击发生时，只要避雷器的冲击放电电压小于接触网绝缘子的冲击放电电压就会动作以避免变电所馈线断路器跳闸。同时，由于避雷器动作后吸收了雷电能量，绝缘子、支柱的等值阻抗上受到的冲击电压仅为避雷器的残压，提高了接触网的耐雷电冲击水平。
4.4自动重合闸装置的采用
牵引变电所馈线侧设有自动重合闸装置，由于大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除，在馈线断路器跳闸后，自动重合闸也可恢复供电。在线路正常运行和保护供电可靠性上都发挥了积极的作用。
4.5加强绝缘子的清扫
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和各种飘落在道床上的尘埃扬起，铁路线路使接触网绝缘子大量被污染。根据接触网结构特点和铁路运输组织，当绝缘子发生污染后，往往不能及时清洗，从而导致更严重的污染，尤其是铁路隧道中的绝缘子。因此要加强清扫绝缘子尤其是重污染区的绝缘子，以减少闪络。
5结束语
随着我国电气化铁路运营里程的不断增加，高速客运专线的逐步投入运行，对牵引供电系统的可靠性、安全性提出了更高要求。由于雷电发生的机理十分复杂，我们还不能完全控制雷害的发生，但通过必要的防雷措施，可以减少雷害的发生，为确保牵引供电系统安全可靠运行，我们要不断地总结经验教训，加强运行、检修、维护各个环节的工作，重视防雷的措施和技术改进工作，采取有针对性的防范措施。
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论文作者:邵煜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/17
标签：绝缘子论文; 过电压论文; 电气化铁路论文; 雷电论文; 防雷论文; 支柱论文; 避雷器论文; 《基层建设》2018年第33期论文;