关于杭深线（福建段）牵引供电接触网防雷能力的思考

福州供电段安全技术科 苏光德



关于杭深线（福建段）牵引供电接触网防雷能力的思考

福州供电段安全技术科 苏光德

当前，杭深线（福建段）客专牵引供电接触网受外部运营环境影响明显，特别是受雷击影响引发故障突出。为解决该问题，该文分析了其原理，提出了防范措施，有效降低了雷击故障。

接触网 防雷能力 降低故障

1 雷雨对杭深线（福建段）牵引供电运行影响的现状

在高速客运专线的运行过程中会有诸多的外在因素影响客专的正常运行，比如天气、自然灾害等。其中一个比较普遍的影响因素就是雷击，在雷电多发区段，接触网设备经常遭受雷击，造成接触网设备的损坏和变电所的跳闸，影响客专线的运输安全。

杭深线（福建段）开通运营以来，牵引供电设备运行安全遭受外界环境因素影响突出，设备连续遭受雷击影响，频繁发生雷击故障跳闸，特别是温福、福厦客专地处高雷区、强雷区，受雷击影响尤为突出，因雷击造成的绝缘闪络、绝缘击穿等故障跳闸急剧增加。据统计，2010年6~8月，杭深线福建段牵引供电故障跳闸共37件，其中雷雨天气故障跳闸29件，占78.37％。

以福厦线为例，2010年6~8月变电所馈线累计跳闸31件。重合闸成功27件，重合闸不成功4件。其中顶溪园变电所12件，占38.7%，顶枞上、下行臂跳闸7件，顶苏上、下行臂跳闸5件；东源变电所8件，占25.8%，源东上、下行臂跳闸4件，源莆上、下行臂跳闸4件；厦门北变电所6件，占19.4%，北枞上、下行臂跳闸4件，北杏上、下行臂跳闸2件；耕丰变电所5件，占16.1%，耕苏上、下行臂跳闸3件，耕莆上、下行臂跳闸2件，如图1所示。

图1 福厦线跳闸分布统计

根据2010年6~8月福厦线跳闸统计报告显示，雷雨天气馈线跳闸为26件，占83.9%；其它天气馈线跳闸为5件，占16.1%。如2010年8月24日，福厦线翔安—晋江区间上行线322＃、324＃AF线绝缘子因遭雷击爆炸，造成变电所跳闸，重合不成功（见图2）。

图2 AF线绝缘子遭雷击后

此外，经福厦线牵引变电所运行分析发现：2010年8月1日~17日期间，福厦线区段天气均为晴天，其福厦线各牵引变电所馈线均无跳闸。

综上可知，雷击对牵引供电运行安全危害极大，减少甚至消除雷击对供电设备运行安全的影响迫在眉睫。

2 客专牵引供电设计的避雷能力

根据《铁路电力牵引设计规范》规定,“接触网大气过电压的防护，应根据雷电活动情况，结合运营经验，采取相应的防护措施，在电分相和电分段锚段关节、长大隧道两端、分区亭引入线和牵引变电所馈电线出口处设置避雷装置。”

按照雷电日的等级标准，划分为轻、中、重雷区，但对于不同地区，避雷设施应区别对待；对于同一地区，因电气化线路有时通过山区和平原，其落雷情况也不相同，在设计中需根据实际采取不同的防雷保护措施。实际设计中，温福、福厦未予考虑。

3 杭深线（福建段）接触网避雷能力

现在国内客运专线多采用氧化锌避雷器，该型避雷器为新型过电压抑制电器，主要由氧化锌非线性电阻片组装而成，是一种空气间隙金属氧化物避雷器。它具有理想的伏安特性，其线性系数只有0.025左右，这种特性使它在正常工作情况下，流过的电流非常小，即在系统工作电压下，具有极高的电阻而呈绝缘状态，当过电压幅值超过一定范围时，则呈现低阻状态，泄放雷电流，使与避雷器并联的电气设备的残压被抑制在设备绝缘安全值以下。待有害的过电压消减后迅速恢复高阻绝缘状态，从而保证了电气设备的正常运行。

目前，我段管辖范围内杭深线（福建段）客运专线牵引供电上都是采用了氧化锌避雷器。但杭深牵引供电接触网中，均未针对现场特殊的实际情况，如重污、重雷、空旷处所等有针对性采取特殊的防雷措施，而是按照设计的基本原则在基本处所设置避雷器等防雷，因此杭深线（福建段）抗雷能力脆弱。

4 提高杭深线（福建段）接触网避雷能力的措施

目前，国内各条客专线上的接触网设备都有因不同程度遭受到雷击损坏而影响到客专的正常运行。2010年7月，铁道部统计全路供电事故故障共35件，其中雷击原因12件，占34.3％。在这些雷电多发区的接触网设备上都有装设避雷器，但避雷效果不明显，且不能避免直击雷对接触网设备的破坏。根据设备实际情况，为进一步提高防雷能力，需采取以下措施：

4.1 增设接触网避雷线

避雷线沿铁路线与接触网平行架设，且避雷线高于接触网设备2m以上，避雷线有统一的接地系统（见图3）。由于避雷线高于接触网设备，在雷雨天起到了引雷的效果。当有直击雷时，避雷线将雷击产生的巨大电流通过接地系统释放。避雷线的架设可以有效避免直击雷对接触网设备的破坏。目前，国外部分客专线采取该方式进行避雷。但在杭深线（福建段）现有运营的线路上进行改造，其难度大，较难实现。在今后客专的设计中可采用该方案。

图3 装设避雷线示意图

4.2 开展防雷综合治理

通过多种渠道进一步提高防雷能力。一是更换福厦线AF线悬式绝缘子，避雷雷击后瓷瓶经常发生爆炸的故障。二是重污区增设避雷器，每个锚段的F线、T线各增加一台避雷器。三是在地势比较高或周围比较空旷的地方，每个锚段的F线、T线各增加一台避雷器。四是在重雷区、高雷区的地区，接触网每半个锚段的F线、T线各增加一台避雷器。

4.3 加强防雷运营管理

根据雷击故障的跳闸比例大的现状，必须高度重视线路防雷工作，加强线路防雷运行维护，及时查找雷击故障点和更换受损绝缘子；完善线路雷击跳闸信息的统计，及时开展防雷运行总结和分析评估；积极开展线路防雷科研和新技术应用，有效指导线路雷击故障点查找。

4.4 提高防雷设计标准

对于新建线路，在设计阶段，与设计、建设部门进行充分沟通，对于重雷区、重污区等处所增加避雷设施，提高防雷设计标准，进一步提高防雷能力，从设计源头把关。

5 结束语

通过采取上述措施，特别是我段通过福厦线晋江-翔安区间上行线地势较高或周围空旷处所，在每个锚段的F线、T线各增加一台避雷器后，检查线路所有的避雷器计数器动作情况，2010年11月至2011年2月累计动作32次，但线路上的接触网状态，特别是绝缘子的状态未再发生闪络或爆炸等故障，提高了防雷能力，确保了高铁供电设备运营。

[1] 于万聚.高速铁路电气化接触网[M].成都：西南交通大学出版社,2003.

[2] 铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[3] 高速铁路设计规范[M].北京：中国铁道出版社,2010.