浅谈高铁接触网的防雷措施
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摘 要：高铁接触网对防雷技术的要求比较高，目的是维护高铁运营的安全性。高铁接触网防雷措施要以实际情况为主，减少雷电对高铁接触网的破坏性，保护好高铁接触网结构。因此，该文首先分析了雷击在高铁接触网中的影响，然后从实际案例出发，分析具体实际防雷措施的应用，最后从架设避雷线、合理设计避雷器、优化绝缘子设计等方面提出了具体改进建议。
关键词：高铁;接触网;防雷
中图分类号：TU895 文献标志码：A
雷电是自然界中常见的现象，雷电放电时的破坏力比较强，其会产生巨大的能量，高铁接触网是动车组中的供电线路，一旦遭遇雷击就会引起安全事故，不仅会破坏运行的动车，更会冲击到周围的建筑，而且高铁接触网更容易受到雷击干扰，严重影响到高铁的运营安全。
1 雷击在高铁接触网中的影响
高铁接触网是现代高铁系统中牵引供电系统的关键，接触网决定了高铁运行的稳定性和安全性。高铁接触网位于室外环境内，需配置过电压防护，保护高铁接触网。高铁接触网的防护措施不到位会造成绝缘子破坏以及线路跳闸的问题，在我国高铁事业的快速发展中，接触网运行中出现了大量雷击跳闸的事故，接触网所在区域土壤电阻率高以及雷电活动强烈等，都会造成雷击事故。高铁接触网中没有全方位地安装避雷线，导致接触网的防雷作用比较薄弱，虽然接触网的架空回流线有防雷效果，但是受高度、角度的影响会降低防雷的效果，高铁事业的快速发展，对接触网防雷有着较高的要求，铁路供电局在接触网防雷方面投入了大量的研究，目的是提高接触网防雷的水平，强化接触网的耐雷性能，组织防雷接地措施的仿真和试验，以便加强高铁接触网防雷措施的作用，保证高铁接触网防雷的稳定性，促进高铁事业的发展。
2 高铁接触网防雷措施的案例分析
该文以某高铁接触网雷击事故为研究对象，分析防雷措施的应用，该高铁接触网设计成全补偿弹性链型悬挂，悬挂的高度是5 300 mm，正线接触网设计的高度是1 600 mm，该案例中高铁线路从2010年开始通车，近几年，雷击跳闸事故频繁发生，从2015年～2017年总共发生了201次跳闸事故，其中雷击事故为125次，占比62.2%，雷击对高铁接触网产生了较大的危害。
首先在该高铁接触网的防雷措施中，规划出地铁接触网所在的强雷区，专门在强雷区增加避雷线设施，提高接触网的防雷水平。该案例从2017年就开始了防雷改造，先以接触雷电最频繁的接触网区域为试验点，该区域中2个站点之间的变电所供电臂处增设避雷线，选择了镀铝锌钢绞线，避雷线的高度对其防雷效果有着明显的影响，采用滚球法计算出避雷线的高度，改进中以接触网的中间柱为标准，避雷线安装到比附加导线肩架高的柱顶位置时，需要把承力索、正馈线都放置到避雷线的保护区域，承力索抬高后，避雷线的高度也要随之提升，经过改进研究后决定采用2种安装方法，在接触网锚段的关节位置，避雷线安装到柱顶1.3 m的位置，其余的安装在柱顶0.7 m的位置。改进方案中要求避雷线独立、绝缘安装，避雷线肩架埋设到高铁接触网一侧的田野中，确保避雷线的安全使用。
然后在高铁接触网防雷改进措施中增加避雷器的安装数量，避雷器能够提高其周围接触网的耐雷能力，减少雷击跳闸的频率，因为避雷器防雷保护的范围有限，所以就要在接触网中增加避雷器的数量。该案例中选择接触网中的转换柱、中心锚结柱位置安装避雷器，每间隔300 m～400 m的距离设置避雷器，馈电线的网店上增加设置含有间隙的避雷器，接触网过隧道时两侧增加避雷器，共计增加了141台避雷器。除此以外，还要根据雷击在该高铁接触网中的实况设置独立的接地极，以此来提升整个接触网的防雷性能。
第三是最大化地降低接触网支柱、桥墩的接地电阻值，该高铁接触网自身的接地系统接入了高铁综合接地系统中，综合接地的电阻值比较小，在满足综合接地电阻的基础上，要降低接触网中单根支柱、桥墩的接地电阻，控制到了10Ω以内，此改进方案中需注意接触网内有连续的支柱、桥墩接地时禁止出现电阻偏高的情况，缓解接地防雷的压力。
最后该高铁接触网防雷改进措施中完善了接触网防雷的标准，在接触网防雷改进操作中，以具体的雷击灾害为研究对象，铁路供电部门的负责人收集每年雷击跳闸的情況，更显接触网的防雷标准，自2017年至今，铁路供电部门专门安排了值班人员记录雷击跳闸的情况，经过研究后掌握雷击的规律，完善接触网的防雷标准。
3 高铁接触网防雷措施的应用建议
高铁接触网直接关系到铁路运营的状态，高铁接触网防雷措施应用中综合多项案例中的经验，总结了几点应用建议，如下：
第一，高铁接触网防雷案例研究中表明，接触网处于强雷区、雷电频繁的区域中时，防雷措施以架设避雷线为主，从根本上提升接触网的耐雷性能，注意避雷线架设的位置和高度，确保避雷线的防雷效果能够达到最佳的状态，象现阶段高铁接触网避雷线防雷中经常会采用升高PW线、回流线的方法，这样一方面能够提升接触网的防雷效果，另一方面确保接触网防雷的经济性。
第二，高铁接触网防雷时应用仿真研究的方法，重点研究避雷器在高铁接触网中的防雷效果，仿真避雷器的耐雷水平以及避雷器是否能够提升接触网的防雷能力，建议在高铁接触网中以2个档为间距设计避雷器，这样避雷器的防雷效果才能与避雷线相似。仿真研究中发现避雷器降低了高铁接触网的可靠性，建议把避雷器当做接触网防雷的辅助措施，特别注明强雷区中不以避雷器防雷为主，主要是根据接触网防雷的实际情况安装避雷器，把避雷器和避雷线配合起来使用，整体提高接触网的防雷水平，完善防雷体系在高铁接触网中的应用。
第三，高铁接触网如有直击雷破坏，除了强化防雷措施应用外，还要优化绝缘子的设计，注意绝缘子的间隙设计，合理规划间隙，确保绝缘子的间隙具有疏导雷电波的作用，避免出现绝缘闪络。高铁接触网防雷措施研究中，除了上述常用的防雷措施以外，还可以运用减少接地电阻、实行双重绝缘等措施，尝试性的实现防雷保护，保障高铁接触网的安全性。
4 结语
高铁接触网受雷电的影响较大，很容易引起轨道交通瘫痪，无法保障高铁的安全运行。高铁接触网运行中需全面落实防雷措施，充分发挥出防雷保护的作用，全面排除雷击对高铁接触网的影响，更重要的是维护高铁接触网的高效性，确保其在运营中的安全与稳定，降低雷击对高铁接触网的破坏性。
参考文献
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