电气化铁道接触网线路防雷技术探讨

方小飞

摘 要：当前我国的电气化铁道接触网防雷主要是由以避雷器为核心的防雷装置来实现的，避雷器的结构与性能直接决定了防雷装置的防雷效果。因此，要进一步强化接触网防雷就必须加强避雷器结构与性能的研究。电气化铁道接触网是沿铁路线、在铁轨上方搭建的用以向电力机车供电的特殊输电线路，是当前我国普通列车的主要功能方式及高铁的唯一功能方式，其由基础、支柱、支持装置、接触悬挂、定位装置5个部分组成。接触网均是露天放置且具有极佳的导电能力，在雷雨天气容易遭到雷击，进而危害铁路安全。

关键词：电气化铁道 接触网 防雷 避雷器

中图分类号：U22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）11（a）-00-02

1 电气化铁道接触网防雷现状

随着我国基础建设的不断扩大，我国电气化铁道已经增长到了数十万千米；而随着电气化铁道的不断增长，其遭受雷击的可能性就越大，而一旦电气化遭受雷击，轻则造成巨大经济损失，重则导致重大事故产生大量人员伤亡。近年来，我国也越来越重视接触网防雷建设与研究，大量防雷装置与结构设计被开发出来并应用到我国漫长的电气化铁道接触网中。当前的接触网防雷装置主要为避雷器，如氧化锌避雷器、管型避雷器、角隙避雷器等。就防雷效果而言，当前的避雷器虽然普遍有着较为不错的防雷效果，但其中仍然存在着一定的局限性和相当的缺陷。随着电气化铁道建设的进一步扩大，铁道装设的地区地质及气候愈加复杂，已有的避雷器已经无法满足当前的接触网防雷需求。如氧化锌避雷器寿命短、损耗大，管型避雷器应用范围窄，间隙避雷器则是间隙被异物入侵时易烧毁。此外，在实际应用中我国电气化铁道接触网还存在着以下几个问题。

（1）我国部分铁路修建在人迹罕至的山区、荒漠，缺少必要的后勤保养和应急维修基站，接触网保养不到位、维修困难。

（2）当前我国电气化铁路接触网避雷器安装缺乏统一调配与合理规划，多数at所、分区所、变电所等重要场所都存在着重复安装的现象，有着很大的资源浪费。

（3）部分路段电气化铁道接触网安装不全，缺少必要的防磨损设计，导致接触网磨损和能损过大，间接影响了防雷装置的防雷效果。

（4）对于接触网和避雷装置的保养和检修缺乏必要的监督机制，维修保养人员工作时常存在缺漏，对于设备的维修及更换存在着相当的滞后性。

2 电气化铁道接触网防雷技术分析

当前我国建设的电气化铁道长达数十万千米，接触网遭受雷击的频率很高，而每年雷击事故导致的经济损失更是一个天文数字。因此，加强电气化提到接触网防雷研究，争取开发出性能更好，适用范围更广的避雷器或者其他防雷装置是十分有必要的。

2.1 接触网雷击电压分析

接触网随着电气化铁道不断延伸，在经雷云时，雷云大范围放电，对整个接触网及其附近环境都有影响且程度各有不同。而一点雷击离线路过近或者接触网上的绝缘子绝缘水平不够都有可能造成接触网绝缘闪格，从而引发接触网雷击事故。因此，在一般情况下，加强棒式绝缘子的绝缘水平和结合环境及气候等因素合理设计支柱结构都能有效提高电气化铁道接触网防雷能力。

2.2 接触网避雷器分析

当前国内现有的避雷器一共有4种，分别是管型避雷器、氧化锌避雷器、碳化硅阀型避雷器以及角隙避雷器。每一种避雷器都有着不同的应用范围但都不是可以适用于所有情况。其中管型避雷器电分散性大且受大气情况影响很大，适用范围狭窄；氧化锌避雷器也是当前我国使用最多、应用最广的避雷器，但其化学特性使得氧化锌避雷器使用时损害很大，寿命过短；碳化硅阀型避雷器结构复杂、难以大规模量产，造价也比较昂贵，性能也相对较差；角隙避雷器结构简单，可以灵活调整，但是对异常天气抗性较差，无法抵御雷电冲击，而且其角隙中不能有异物，否则会导致避雷器烧毁。因此建设大型气候数据库，根据实时气候条件设计防雷结构，减少外在因素对防雷器性能的影响可以有效保持电气化铁道接触网防雷性能。

3 电气化铁道接触网防雷改造探讨

3.1 引进先进避雷装置与避雷检测技术

按照当前国家相关规定，根据雷电日的数量将电气化铁道经过的各个地区分为强雷区、高雷区、多雷区以及少雷区，同时进一步改良更新电气化铁道接触网已有的避雷装置和雷电检测技术；根据现实需求，加大资金投入，研发性能更好的避雷器及避雷装置结构，再根据雷电日级数和当地气候情况针对性地选择避雷装置及相关检测装置。如在强雷区，每一个避雷装置的安装及保护都必须合理规划并严格执行，避雷线必须独立设置安装，且必须严格控制避雷线保护角在安全范围内。此外，在变压器边缘及其他电气化铁道重要部位都必须安装避雷针等避雷装置。避雷装置安装完成后，还要建立完善的保养维护及应急维修机制，要求能够实时监控避雷装置运作情况，快速应对突发情况，及时维修更换损害、报废的避雷器。对于这一机制，可以引进国外已有的避雷器在线监测器和避雷器在线监测系统等先进技术，并结合我国各地区实际情况加以改进，在第一时间应用于我国庞大的电气化铁道网络但在去以降低经济损失，同时要做好数据收集整理工作，便于研究者研发性能更好的避雷装置以及相关检测系统。

3.2 合理铺设电气化铁道接触网保护线

电气化铁道接触网防雷除了安装避雷装置外，架设保护线也是防雷改造的一个重要环节。因为避雷装置只是一个装置，无法覆盖整个接触网网络，因此还需要架设保护线以扩展避雷装置的保护范围，从而使整个接触网具备一定的防雷能力。就当前而言，架设防雷保护线主要为接地线，而其中最为重要的便是架空地线接地点的选择。只有充分结合地理位置及地理环境，根据接触网结构和接地间距景区计算，精准定位每一个架空地线接地点，才能最大限度发挥保护线的作用，从而保证在面对突发情况时电气化铁道及其接触网还能稳定运行。这种通过架设保护线增强接触网防雷能力的防雷改造措施，在实践中有着成本低、操作简单的巨大优势，因此在我国得以大规模推广并广泛应用于我国数十万千米的电气化铁轨中。

3.3 安装避雷装置失效恢复系统

电气化铁道是一个需要建设后能够长时间使用的一项交通设施建设，电气化铁道接触网防雷装置在长时间大规模的使用过程中，难免会出现各种因素导致的防雷装置失效的情况。因此，在电气化铁道接触网防雷改造过程中还需要建设相应的装置失效恢复系统。就我国国情而言，电气化铁道规模大、里程长，且环境复杂多样，其中不乏廖无人烟的深山、荒漠，人工抢修的应急维修方式明显不能满足电气化铁道接触网防雷的需求，只有建立健全完善的应急机制，也就是防雷装置失效恢复系统，保证电气化铁道接触网在故障的一定时间内能够恢复正常稳定，从而保证过往电气机车能够正常运行，进一步降低接触网雷击事故造成的经济损失。

4 结语

综上所述，当前电气化铁道接触网防雷改造主要通过安装以避雷器为核心的防雷装置以及架设保护线来实现。因此要想提高电气化铁道接触网防雷能力，研发性能更好的避雷器，设计更加合理的防雷装置结构，合理规划并建立完善的保护线网络是十分有效的途径，也是当前最可行的途径之一。

参考文献

[1] 王应永.电气化铁道接触网防雷研究与改造研究[J].四川水泥，2016（4）：59.

[2] 董琪.電气化铁道接触网防雷研究与改造[J].科技传播，2012，4（24）：134，137.

[3] 孙希山，次仁白玛.拉日铁路电气化铁道接触网线路优化防雷技术[J].科学中国人：人文社科版，2014（16）：28.