高速铁路牵引供电接触网防雷技术研究

颜秉权

摘要：高速铁路牵引供电接触网的地位十分重要，由于其特殊性极易遭受雷击。本文探讨了一些关于接触网的防雷技术，以供参考。

关键词：高速铁路：接触网；防雷

TBl0621、TBl0009等国家规范要求高速铁路牵引供电接触网必须架设地线和安装避雷器，做好防雷。雷雨天气是自然现象，防雷措施未做好，可能导致难以估量的损失。所以需要就高速铁路牵引供电接触网防雷展开研究，找出合理的防雷措施。

0.概述

TBl0621、TBl0009等系列国家规范中对高速铁路接触网防雷做出了明确规定：接触网大气过电压防护，必须按雷电活动实际，采取防护措施，同时按照雷电日等级划分雷区，实施不同的防雷措施。

我国雷电活动较多，总闪电密度平均值约4.2fl/km2/a，极大值约34.8fl/km2/a，雷暴极值区大部分集中在南部，雷暴日超过100d。防雷在我国是重中之重，我国已进入综合防雷减灾阶段，防雷技术出现飞跃式的发展。但我国高速铁路的起步较晚，在防雷方面很多地方存在问题，很多外国的成功经验在我国不一定适用，而快速发展的高速铁路，随着郑州至徐州的高速铁路开通运营，全国高速铁路总里程超过2万公里，保持世界第一。但有很大一部分集中在雷电活动频繁区域，因此研究接触网防雷技术十分紧迫，而且关键。

1.防雷技术

1.1防雷计算

通常雷电日数越高的地区，接触网越容易遭受雷击，接触网承力索一般标高7m，侧面界限一般3m，在进行防雷设计时，必须进行防雷计算。

首先耐雷水平。指的是发生雷击时，线路绝缘子串不会出现击穿临界场强，出现导电通道而出现闪络的最大雷电流幅值。一般按线路绝缘子50%冲击闪络电压计算。这是一个衡量线路防雷性能的重要指标，关系着线路抵抗雷击的能力。如果耐雷水平低，则容易出现闪络，就会更容易导致雷击跳闸。

其次，雷击跳闸率，一般指按40个雷电日和100km线路长度为标准计算雷击跳闸次数，雷电流幅值相比线路耐雷水平低，那么绝缘子串不容易出现闪络，一般就不会导致跳闸停电。

1.2防雷措施

（1）绝缘子

接触网线路中绝缘子串不仅起着电气绝缘的作用，还承担着机械荷载。电气方面，绝缘子应使带电体和带电体以及接地体实现电气绝缘，根据d=0.1+U/150（VDE经验公式），可计算出在25kV接触网中标称电压值下的最小绝缘间隙。实际上，还需要考虑绝缘子的耐压能力、本身的结构以及爬电距离等，同时还需定期维护或更换，保证绝缘性能可靠，配合接闪、避雷线可比较有效地防止出现闪络。现阶段硅橡胶符合绝缘子比较常用，考虑刚性支撑，双重棒式绝缘子比较合適。维护间隙应根据线路穿越的地区进行合理分配，保证防雷性能。

（2）避雷器（接闪）

国内高速铁路接触网多使用氧化锌避雷器，这是一种新型过电压抑制电气，线性系数约0.025，在正常工作电压下，通过电流小，电阻高，进而呈现一种绝缘状态。如果电压值过高则转换为低阻态，泄放电流，保护与之并联的电气设备，当雷电过电压消失避雷器恢复高电阻态，切断工频电流，防止线路开关跳闸，保证线路运转。避雷器一般安装在接触网支柱上，DLT620系列规范中要求，110kV线路雷击跳闸率应小于0.83。一般一个线路锚段小于1400m，在中部设定避雷器，效果较好，有研究显示这种情况下只有0.45的雷电跳闸率。当然一些雷电日较多的地区，应结合跳闸率统计和准确的雷电日分布适当增设避雷器，保证防雷l生能。

（3）避雷线

PW线主要是架空地线，用于二次系统为线路提供接地保护，可兼做避雷线使用，经济性较好，位于F线（正馈线）上方，可适当调整PW线的位置，使其与F线保持最佳距离和最佳保护角。实际上感应雷导致雷击跳闸相比直击雷的次数要低，并不是主要原因。调高PW线与F线，T线形成雷电屏蔽，且效果较好。

（4）接地

接地主要由引下线、接地体构成，形成接地网络。接触网接地一般要与钢轨或保护线直接连接，部分地点则需要使用接地体。比如隔离开关、避雷器、支柱等。避雷器可使用综合接地系统，并连接保护线，或是回流线。

接触网防雷接地应充分检测线路沿线土壤电阻率，选择合适接地方式。所有采取接地体接地的点，接地体埋深应大于0.6m，垂直配置钢管接地体或角钢接地体，做好防腐措施。接地体间距应大于5m，与建筑安全距离应达到1.5m以上。做好检修工作，定期检测接地电阻，保证其防雷效果。

2.结束语

接触网在高速铁路线路中是唯一的供电方式，其地位十分重要，一旦遭受雷击则会导致严重后果。所以必须要做好接触网的防雷。一般在进行防雷设计时，要考虑铁路沿线的雷电日分布情况、土壤电阻率、地形特点、气候情况，计算耐雷水平和雷电跳闸率，综合这些因素确定采取的防雷措施，保障高速铁路的正常可靠运行。