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电气化铁道接触网线路防雷技术

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年7月13期作者：范刚高伟

[导读] 目前国内电气化铁路接触网的防雷是以避雷器为核心为主的防雷设备来进行，避雷器的构造和品质决定了防雷设备的最终效果。因此，为进一步加强接触网的防雷保护，有必要加强对避雷器结构和性能的研究。电气化铁路接触网是在铁路沿线及轨上架设的向电力机车供电的专用输电线路。

广州铁路（集团）公司长沙供电段范刚高伟湖南长沙 410000

摘要：目前国内电气化铁路接触网的防雷是以避雷器为核心为主的防雷设备来进行，避雷器的构造和品质决定了防雷设备的最终效果。因此，为进一步加强接触网的防雷保护，有必要加强对避雷器结构和性能的研究。电气化铁路接触网是在铁路沿线及轨上架设的向电力机车供电的专用输电线路。它是普通列车的主要功能模式，也是我国高速铁路唯一的功能模式。它由基础、支柱、支撑设备、接触悬挂和定位设备组成。接触网露天敷设，导电性好，在雷雨天气易遭雷击，危及铁路安全。
关键词：电气化；铁道；接触网；防雷；避雷器
        1、国内现在的电气化铁路接触网防雷情况
        由于国内基础设施的持续完善，我国电气化铁路已发展到几十万公里；再者，电气化铁路的持续发展，雷击的可能性越来越大。电气化铁路如果受到打雷破坏，将会有非常大的经济损失，或发生严重意外，造成很多人的伤亡。近年来，国内接触网防雷的配置和研究日益受到重视。我国已研制出大量的避雷设备和结构设计，并应用于长期电气化铁路接触网。目前，接触网最常使用的是避雷器，如氧化锌避雷器、管状避雷器、角隙避雷器等，从防雷的结果看，避雷器一般具有良好的防雷效果，可仍有着不少的局限性和非常多的缺点。由于电气化铁路发展规模的迅速扩大，铁路安装的区域地质和气候越来越复杂，现有的避雷器在也不能达到现在接触网的防雷要求。如氧化锌避雷器使用寿命短，消耗大，管式避雷器适用范围窄，缝隙有物体侵入时容易烧毁在。另外，国内电气化铁路接触网在现实的使用里扔有着如下的几方面问题：
        （1）我国部分铁路建设在交通不便的山区和沙漠地区，缺乏必要的物流维护和抢修基站，接触网维护不善；
        （2）目前，我国电气化铁路接触网避雷器安装缺乏统一部署和合理规划。电气化铁路接触网部分区段安装不完善，缺乏必要的抗磨设计，造成接触网磨损和能量损失过大，间接影响防雷设备的防雷效果
        （3）接触网及防雷设备的检修缺乏必要的监督机制，检修人员经常缺勤，而且设备的维护和更换也有相当大的滞后性。
        2、电气化铁路接触网防雷技术分析
        目前，我国电气化铁路全长数万公里，雷击频率很高，一年中因打雷所产生的意外事件，就让经济损失非常的严重。因此，有必要增强电气化接触网的防雷技术，努力研制性能更好、应用更加广泛的避雷设备。
        2.1接触网雷击电压分析
        由于电气化铁路的建设，让铁路持续的增长，在雷电经过雷云时，雷云放电覆盖的地方较大，这对于整体的接触网和他的周围空间有着不一样的影响。但是，如果雷电距离线路不够远或接触网的绝缘子绝缘水平不够，可能会引起接触网的绝缘闪络，从而导致接触网的雷击事故。因此，增强棒形绝缘子的绝缘水平，根据自然情况和气候变化科学地设置支柱构造，可以有效地提高电气化铁路接触网的防雷能力。
        2.2接触网避雷器分析
        目前，我国的避雷器有四种，分别是管式避雷器、氧化锌避雷器、碳化硅阀式避雷器和角隙式避雷器。各种避雷器的适用领域各不相同。

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如管式避雷器电，它分散性大，受空气条件影响大，适用性不是很广；氧化锌避雷器，它同样是国内应用最为广泛的避雷器，但其化学特性使得使用氧化锌避雷器损伤大，寿命太短；碳化硅阀式避雷器结构复杂，难以批量生产，成本相对昂贵，性能相对较差；角隙避雷器结构简单，调节灵活，但耐异常天气能力差，不能抵抗雷电冲击，角隙内应无异物，否则会烧毁避雷器。因此，建立大规模气候数据库，根据实时气候条件设计防雷结构，能够很有效地维持电气化铁路接触网的防雷性能。
        3、电气化铁路接触网防雷改造探讨
        3.1根据国家有关规定，引进先进的防雷设备和雷电探测技术，将电气化铁路划分为强雷区、强雷区、强雷区，根据雷电日数多雷区和少雷区，还对现有电气化铁路接触网防雷设备和雷电探测手段进行改进和创新；按照实际的需要，给予资金的支持，研究开发性能较好的避雷器结构和避雷器，然后根据日雷击系列和当地气候条件选择防雷设备和相关检测设备。如果在强雷区，必须合理规划和严格执行各防雷设备的安装和保护。避雷线必须独立安装，避雷线的保护角度必须严格控制在安全范围内。此外，在电气化铁路的变压器边缘等重要部位必须安装避雷针等避雷器。避雷器安装完毕后，应建立完善的维护和应急维护机制。要求能够实时监测防雷设备的运行情况，快速应对紧急情况，及时修理和更换损坏和报废的避雷器。针对这一机制，可以引进避雷器在线监测、避雷器在线监测系统等先进技术，并根据我国各地区的实际情况进行改进。它在我国首次应用于大型电气化铁路网中，但为了减少经济损失，需要做好数据采集和整理工作，方便研究人员研制防雷效果更好的防雷设备和有关的查验系统。
        3.2科学敷设电气化铁路接触网保护线电气化铁路接触网的防雷除安装防雷设备外，是防雷改造的重要环节。由于防雷设备只是一个设备，不能将整体的接触网覆盖，所以有必要设置防护线，扩大防雷设备的防护范围，让整体的接触网具有相应的防雷功能。目前，防雷线路主要用作接地线，这里面最重要的是架空地线接地方的选取。必须全面了解地理位置和地理环境，根据接触网结构和接地点之间的距离计算，准确定位每个架空地线接地点，保护线才可以最大化地展现出防护线的效用，确保电气化铁路及其接触网在紧急情况下稳定运行。该防雷改造手段是由设置保护线来提升接触网的防雷作用，具有低投入、使用容易等优点。因此，可在我国数十万公里的电气化铁路轨道上广泛推广应用。
        3.3电气化铁路防雷设备故障恢复系统的安装是一项施工后需要长期使用的交通设施建设。在电气化铁路接触网防雷设备的长期、大规模使用中，不可避免地会有各种因素引起防雷设备的失效。因此，在电气化铁路接触网防雷改造过程中，有必要建立相应的设备故障恢复系统。就我国国情而言，电气化铁路规模大、里程长、环境复杂。有许多山和沙漠没有人。人工抢修的抢修模式显然不能满足电气化铁路接触网防雷的需要。必须制定科学的应急制度，再者是故障恢复系统，即防雷设备故障恢复系统，才能确保电气化铁路接触网在指定的修复时间内让其恢复正常运转，由此来保障电力机车的正常运行，有效的减少了接触网雷电事故造成的经济损失。
        4、结语
        总体而言，目前电气化铁路接触网的防雷改造主要通过安装以避雷器为核心的防雷设备和架设保护线来实现。因此，为了提高电气化铁路接触网的防雷能力，研制更好的避雷器，设计更合理的防雷设备结构，合理规划和建立完善的保护线网，是十分有效的，也是目前最可以实现的方法。
参考文献
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[2]程永胜.电气化铁道接触网线路防雷技术探讨[J].西铁科技，2004（4）：9-10
[3]范海江.罗建铁路客运专线接触网防雷研究[J].铁道工程学报2008（8）：80-83