雷击对牵引供电设备的危害

祝庆科

摘 要：2006年该局第一条电气化铁路开通至今已有8年，随着电气化铁路营运里程的增加，雷击引起牵引变电所馈线断路器跳闸的情况越来越多，雷击接触网引起绝缘子闪络是其中一个重要因素。随着电气化铁路向高速、重载方向发展，在现有牵引供电系统防雷研究的基础上，分析雷击对牵引供电设备的危害，提高牵引供电系统的防雷水平，减少雷击引起的牵引供电系统停电，维护正常的运输秩序，具有重要的意义和价值。

关键词：电气化 牵引供电 防雷

中图分类号：U223.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0035-01

随着铁路向节约能源、高速、重载方向的发展，电气化铁路的优越性被认可，电气化铁路的营运里程越来越多，牵引供电系统是电气化铁路的重要组成部分。牵引供电系统担负着机车牵引供电、列车照明、空调及各种开关设备的供电，供电中断不但影响列车的正常运行，同时会造成乘车环境的恶化。

1 影响供电系统中断供电的原因

影响供电系统中断供电的原因较多，其中雷击引起牵引变电所馈线断路器跳闸，中断供电是最主要的原因。2013年1月1日-12月31日该段管内共发生107次牵引变电所馈线断路器跳闸，其中因雷击引起的有58次，占比为54.21%，充分说明雷击对牵引供电设备的危害已经占到了所有危害的最主要方面。统计图见图1。

该段管内接触网设备约1 300条公里，发生雷击跳闸58次，100条公里接触网在1年的时间内平均遭受4.4次雷电冲击。

2 雷击对牵引供电设备的危害

雷击对牵引供电设备的危害主要有两种，一是雷击引起牵引变电所馈线断路器跳闸，中断供电，影响正常运输秩序。二是雷击牵引供电设备，引起牵引供电设备损坏。

2013年6月17日22时27分，该段管内甲牵引变电所Ⅰ供电臂因雷击造成甲牵引变电所215断路器电流速断保护跳闸，23时00分送电成功，停电时间33min。2013年8月10日0时06分，该段管内甲牵引变电所Ⅰ供电臂因雷击造成甲牵引变电所215断路器电流速断保护跳闸，1时58分送电成功，停电时间112min。此供电臂因为牵引变电所馈线重合闸未投入，在出现跳闸后，需巡视接触网设备确定不影响送电后，由电调进行送电，从而增加了停电时间。

2013年8月10日02时11分，该段管内乙牵引变电所13#馈线避雷器因雷击烧毁，同时引起乙牵引变电所213断器路电流速断保护跳闸。

雷击接触网承力索将产生几百到几千kV过电压。接触网用绝缘子雷电冲击耐受电压≥290KV，雷击接触网后，仍会有绝缘子发生闪络。雷击接触网设备时接触网上产生过电压，过电压值达到接触网支持绝缘子的冲击放电电压时形成绝缘子闪络，雷电流经支柱、接地线、钢轨等入地，过电压随之降低。

2013年8月8日22时00分，该段管内丙牵引变电所Ⅱ上行供电臂因雷击造成丙牵引变电所214断路器电流速断保护跳闸，经巡视发现A至B区间上行126#支柱平腕臂绝缘子发生闪络有放电。2013年8月10日0时26分，该段管内甲牵引变电所Ⅲ下行供电臂因雷击造成甲牵引变电所213断路器电流速断保护跳闸，经巡视发现C至D区间下行005#支柱斜腕臂绝缘子发生闪络有放电。

3 牵引供电系统防雷对策

目前防止雷击烧坏牵引供电设备主要采用避雷器，避雷器不能避免牵引供电系统遭受雷击后牵引变电所断器路发生跳闸。设置避雷器可以减少其保护范围内的接触网绝缘子发生闪络，对提高接触网设备的防雷击有一定作用。但是接触网安装避雷器存在不足之处，在整个牵引供电系统中避雷器防雷保护是有局限性的。目前接触网常用的避雷器为带脱离器的氧化锌避雷器，系统标称电压有效值为27.5kV，额定电压有效值为42kV，持续运行电压有效值为34kV，陡波冲击电流残压≤138kV，雷电冲击电流残压≤120kV，操作冲击电流残压≤98kV。

一次雷击有多次放电，持续时间约为100～200ms，目前牵引变电所馈线电流速断保护时间整定为40ms，重合闸时间为2 000ms。发生雷击时，在雷电流放电时间100～200ms，其电流值超过了牵引变电所馈线电流速断的保护定值，放电时间超过了40ms的整定值，牵引变电所馈线断路器会发生跳闸。跳闸发生后2 000ms，牵引变电所馈线断路器自动重合闸，此时雷电流已放电结束，线路上无故障时，重合闸成功，牵引变电所正常供电。

牵引供电系统防雷对策，牵引供电系统防雷包括牵引变电所防雷及接触网防雷。牵引变电的防雷主要采用避雷针，牵引变电所设置4个避雷针，因牵引变电所的防雷系数高，发生雷击烧坏牵引变电所设备的概率小。雷击接触网设备后，由接触网设备将雷电流传导至牵引变电所，存在烧坏牵引变电所设备的可能。接触网接触网线路长，遭受雷电袭击的机率大，容易受雷击导致电气设备损坏。同时只在电分相、隔离开关、隧道口等关键设备处设备避雷器，保护附近设备，其他处所的接触网设备处于无保护的状态。提高接触网设备的防雷水平，一是加强对绝缘子进行清扫，保证绝缘子的清洁，实现绝缘子本身抗闪络能力。二是对雷击集中区段，增加避雷器或避雷线。三是将回流线、加强线等附加导线抬升，令其高度超过承力索，起到保护承力索、接触线及接触网其他设备的目的。

4 结语

随着电气化铁路营运里程的不断增加，电气化铁路向高速、重载方向的发展，对牵引供电系统安全、可靠、不间断供电提出了更高要求。在保持接触网结构一定的条件下，架设避雷线、抬高回流线及增加避雷器数量，是目前可行的防雷方法。

参考文献

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[2] 何新贵.接触网防雷技术[M].北京：国防工业出版社，1999.

[3] 程宏波，何正友，胡海涛，等.高速铁路牵引供电系统雷电灾害风险评估及预警[J].铁道学报，2013，35（5）：21-26.