胶济线接触网的雷击分析及保护措施

【摘 要】雷击会造成接触网停电，从而影响电气化铁路的运行。本文对接触网遭雷击的主要形式进行了分析，并结合胶济线接触网线路防雷情况提出相应的保护措施。

【关键词】接触网；雷击；保护措施

接触网是牵引供电系统的重要组成部分，没有后备能力，如果防雷措施采用不当，可能引起绝缘子损坏，造成线路跳闸，将直接影响电气化铁道运营。同时，雷击产生的侵入波过电压通过接触网传入牵引变电所，可能引起站内电气设备损坏，造成更大的事故。因此，做好接触网的防雷工作，不仅可以提高接触网本身的供电可靠性，而且可以使牵引变电所安全运行得到保障。接触网的防雷是影响电气化铁道供电安全可靠运行的一个重要环节，因此加强接触网的防雷措施、提高接触网的耐雷水平是必须解决的重要课题。

1 接触网遭受雷击的主要形式

雷击是自然界中一种强烈的放电现象，会造成牵引供电设备损坏。对于雷击接触网线路，概括起来可以划分为三种主要形式[1]：

1）雷击接触网附近的地面，在接触网上引起感应过电压；

2）雷击支柱，在支柱上产生冲击电压，同时在接触网上引起感应过电压；

3）雷直击于接触网，在接触网上产生行波过电压。

2 胶济线接触网防雷措施的特点

接触网是一种特殊形式的输电线路，其防雷有它的特殊性。胶济线电气化铁道接触网的防雷保护具有以下几个特点：

1）接触网无避雷线，不能有效防止直击雷。

胶济线牵引供电系统中接触网均未设置避雷线，仅架设了架空地线和架空回流线，仅能起到输电线路耦合地线的部分防雷作用。

2）高压电力输电线路和牵引供电系统中的起始端和末端变电站处都加装避雷器以防止过电压。

3）胶济线成排的接触网支柱的接地是利用回流线作闪络保护地线的集中接地，支柱基础上的螺栓可起到一定的接地作用，但普遍接地电阻较大。

4）胶济线电气化铁路是货线线路，铁路线上各类型机车混合牵引，机车内部排出的废气，列车运行时形成的气流将散装货物（如煤）和各种飘落在道床上的尘埃扬起，使接触网绝缘子大量被污染。

3 常用防雷措施在胶济线接触网中的应用

将输电线路中常用的防雷措施，应用到接触网中，能够提高接触网的防雷能力，增强接触网供电的安全可靠性，保证铁路运输的安全畅通。

3.1 架设避雷线

架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施[2]。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：

1）分流作用，减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；

2）通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压；

3）对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。

胶济线接触网未专门架设避雷线，不能有效防止直击雷。但胶济线全线两侧架设回流线，部分区段还架设了架空地线，回流线及架空地线在一定程度上起到了避雷线作用。

3.2 降低接地电阻

胶济线接触网针对降低接地电阻的问题，采用的的方法有：增大地网面积、敷设外引接地网、增设垂直接地体、深埋接地网、使用降阻剂等。另外，胶济全线两侧回流线贯通，区间和车站支柱回流线侧采用双重绝缘，部分区段站台上成排钢柱及无回流线的成排支柱架设架空地线集中接地，零散支柱敷设单独的接地极接地。

3.3 安装线路避雷器

即使在全线架设避雷线，也不能完全排除在导线上出现过电压的可能性，因此需要安装线路避雷器。线路避雷器可以在雷击所产生的过电压超过一定的幅值时动作，给雷电流提供一个低阻抗的通路，使其泄放到大地，从而限制了电压的升高，保障了线路、设备安全[3]。

由于线路避雷器的投资较大，因此线路避雷器一般安装在线路的易击段和易击点等位置。胶济线按中雷区设计，分相、绝缘锚段关节处和较长的供电线上网等处设置氧化锌避雷器。

3.4 装设自动重合闸装置

由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除。因此，安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果，是一种行之有效的线路防雷措施。在线路正常运行中和保证供电可靠性上都发挥了积极的作用，胶济线采用每条供电臂线路均装设自动重合闸装置的方式，运行经验证明：胶济线接触网线路遭受雷击80%以上是瞬时性的故障，故障发生后由于重合闸装置发挥作用，保证了系统供电的可靠性和不间断性。但应对瞬时故障加强巡视、分析和判断，并及时予以查清处理，防止给接触网运行遗留安全隐患。

3.5 合理选择输电线路的绝缘配合

绝缘配合要综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电压（工作电压及过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，达到在经济和安全运行上总体效益最高的要求，其最终目的就是确定电气设备的绝缘水平。

3.6 胶济线接触网绝缘配合的选择

我们从安全绝缘距离和绝缘子选择两大方面对胶济线接触网的绝缘配合进行了强有力的把关控制，对不符合规定之处采取相应对策进行了切实有效的整改，确保符合要求。

3.6.1 安全绝缘距离方面采取的措施

在跨线桥与承力索距离不符合规定除采取降低接触网结构高度及在跨线桥桥底部安装绝缘板或在跨线桥下的承力索加装绝缘套管等措施；针对接触悬挂对硬横梁距离不足的情况采取降低接触网结构高度的措施；若接触悬挂带电部分距离站台风雨篷过近则采取增加绝缘子串来解决；当上、下行接触网带电体间距离不够时可适当减少定位管外露长度或调整接触网拉出值以增大上下行接触网带电体间距离。

3.6.2 绝缘子选择方面

胶济线接触悬挂采用双重绝缘方式，双重绝缘的主要目的是为了可靠的闪络短路保护，当雷击使绝缘子绝缘性能破坏而导致接触网带电部分对支柱闪络时，由于支柱有一定绝缘电阻和接地电阻，支柱与牵引回流网络没有通畅的回路，往往造成变电所馈线的保护不能立即隔离这种闪络，从而可能导致事故的扩大，严重影响供电可靠性。双重绝缘的棒式绝缘子分为主绝缘和辅助绝缘两部分，其间用跳线与回流线连通，当主绝缘发生雷击闪络或击穿时，短路电流可直接经回流线回到牵引变电所，使保护动作。

胶济线现已将重污区的棒式绝缘子和跨线桥两侧及高路堑地段瓷绝缘子更换为合成绝缘子。合成绝缘子的优点是机械性能优越、抗污闪性能好、耐电蚀性优异、抗老化性能好及结构稳定性好。胶济线接触网将瓷绝缘子更换为合成绝缘子后既增强了绝缘子的防污性又防止了高路堑及跨线桥两侧瓷绝缘子被砸坏，还缩短了检修、停电时间，提高了运输效率。

4 结论

雷击是影响电气化铁路运行的极端气象灾害事件，应加强对接触网的雷击灾害的防范。只要重视接触网的防雷，加大对接触网线路防雷的投入，提高接触网防雷的科技含量，加强对雷电的监测和预防，加强接触网线路的运行维护工作，接触网线路防雷就是“可控”的，降低其雷击跳闸率是完全可行的，就能保证牵引供电系统的安全供电。

【参考文献】

[1]刘明光.接触网雷击过电压影响及其分析计算[J].铁道学报，1997（3）：47-50.

[2]黄庆祥.中压架空绝缘线路雷击断线浅析[J].农村电气化，2000（2）：20.

[3]程学启，杨春雷，咸日常，等.线路避雷器在输电线路防雷中的应用[J].中国电力，1999（8）：15-18.

[4]刘有为，杜澎春，马晋华，等.高压交流线路用金属氧化物避雷器[J].电力系统自动化时代，2000（8）：12-14.