■樊建飞 ■中铁电气化局集团有限公司电气化公司，北京 100036

作为高速铁路牵引系统的主要构成部分，接触网经常暴露在自然环境中。如保护工作不到位则会破坏绝缘子出现跳闸情况。对电气化铁道的运营有较大影响。此外因雷击而产生的侵入波有可能会传入到变电所中破坏电气设备。因此，做好高速铁路接触网防雷措施具有重要意义。

1 案例介绍

某高速铁路全线一共有26座牵引变电所23处分区所。工程接触网主要通过在隔离开关、电分相处和网点设置氧化锌避雷设备来防止雷击。AT所和各个牵引所之间的接触网线路没有进行防雷处理。高速铁路线路位于农村和市郊之间，雷雨季节受到雷击的概率高，会对铁路安全运行造成较大影响，甚至会损坏变电所中的设备，产生严重的供电安全事故。

2 接触网系统的雷害类型

接触网系统常见的雷害类型主要有直击雷过电压和感应雷过电压两种［1］。其中直击雷过电压主要是雷电击中导线和支柱产生的过电压。而感应雷过电压指的是雷击接触网地面后产生的过电压。当雷电击中附加导线和接触网支柱时，会导致雷击点阻抗的电位提升。当导线和雷击点之间的电位差超出绝缘子冲击放电电压时，导线会产生闪络与电压。由于附加导线和支柱的电位会大于导线电位。当雷电击中接触线会导致电压过大，这两种情况分别称为雷电绕击和雷电直击。

3 高速铁路接触网防雷措施

3.1 避雷器的防雷措施

雷电击中接触网时，如果产生的电压大于避雷器的放电电压，避雷器会立即将雷电流释放出来，并在工频电压下表现出高电阻，截断工频续流，避免绝缘子出现闪络的情况，使接触网持续稳定的工作下去［2］。通过将线路避雷器安装在支柱上，可以有效降低雷击跳闸的概率。为了保证防雷效果，要尽量密集的安装避雷器。按照一个锚段设置一个避雷器的标准进行设置，可以将雷击跳闸率控制在0.452左右。按照接触网跳闸率的相关规定要求，雷击跳闸率的控制标准为0.83，因此，将跳闸率控制在0.452是符合规定要求的。但是由于避雷器经过长期使用会出现老化，安装过于密集并不科学。为了保证避雷效果，只需要将线路避雷器安装在雷击相对集中的地方。

3.2 使用合成绝缘子

接触网受到雷击后，会出现重合闸失败的情况。究其原因，主要是因为工频续流电弧被灼烧后出现破损、炸裂，无法自动回复线路绝缘性，导致重合闸失败［3］。为了避免绝缘子被烧毁，首先要疏导工频电弧，避免电弧在绝缘子的表面燃烧。其次，使用避雷器和避雷线来避免工频电弧和线路闪络建立。除此以外要注意提高绝缘子的抗灼烧能力。当前输配电线路中主要使用合成硅橡胶绝缘子和玻璃绝缘子两种，在抵御灼烧能力方面，合成绝缘子具有明显的优势，当合成绝缘子被工频电弧灼烧时，喷出的气体会发挥吹弧效果，使电弧从绝缘子的表面离开。此外，在局部受热的情况下，硅橡胶材料不会马上炸裂，有助于恢复绝缘线路。在经过烧灼后，合成绝缘子伞群不会脱落，并且具有良好的绝缘效果，线路达到了重合闸的效果。而瓷绝缘子如果被灼烧，伞群落会全部掉落，绝缘效果会完全丧失，线路就不能重新合闸成功。虽然，合成绝缘子有良好的抗灼烧能力，但工频电流弧仍会破坏合成绝缘子。经灼烧后硅橡胶材料成分会产生变化，一些容易分解的物资受热后会挥发，致使绝缘子的增水性和抗污性降低。在以后的运行过程中，灼烧部分很有可能会出现老化脱落情况，严重影响线路运行的安全。综合以上分析可以看出，合成绝缘子虽然可以提升线路重合闸成功的概率，但不能根本性的解决线路防雷问题。因此，要使用其他防护措施对其进行补充。

3.3 接地防雷措施

接地防雷措施主要分为安全接地措施和工作接地措施两种:(1)安全接地。①对于距离接触网带电体五米以内的金属结构物都需要进行安全接地处理。②对于避雷器等设备双接地的情况，一端要接入回流线或保护线，另一端要接入综合地下。③当独立供电线支柱成排出现时，一些支柱的要设置专门的接地。(2)工作接地。①信号完全横向和吸上线每间隔1500m进行一次连接。②在高速铁路可以设置全线贯通的综合接地系统，在综合接地系统中纳入接触网，对支柱和回流线进行不绝缘悬挂，保证工作接地可以安全接地。

4 高速铁路接触网防雷建议

(1)在铁路线路中，为了可以屏蔽接触网和正馈线，在高速铁路线路上增设了一根铝包芯铝绞线架空地线。为了雷电流可以有稳定的泄流通道，使用70型铜芯电缆增设在路基区段的基础和支柱中预留出接地螺栓之间。对于加强线区域，当加强线从运行中退出后，会和接触网的支柱产生短接，使加强线变成柱顶的架空线。对于这种情况，当加强线从运行中退出时，要将接触悬挂和加强线之间的连接拆除。并短接各个加强线固定处的支柱绝缘子，使用支柱基础和铜芯电缆将路基段的接触网连入到预埋螺栓上。将贯通地网和桥梁地段的架空线连接起来，接地电阻控制在1欧姆以内。

(2)为了避免直接雷害，建议处于平均雷电日在40天以上的高速铁路，整条线路都要架设避雷线。对于少雷区域的高速铁路，要分析和统计沿线雷害情况，对雷害多发区和重要设备位置可以架设独立的避雷线。尽可能将避雷线安装在承力索的上部。

(3)建立完善的接地系统。为了充分发挥出防雷措施的作用，要在关键的位置和区段保证接地电阻值，并定期检测电阻值。在综合接地系统中接入防雷设施时，要和其他接入设备贯通点之间的距离保持在15m以上。安装避雷器时，要安装绝缘底座，安全接地和工作接地不可以使用通一个电流通道。

(4)为避免感应雷害需在重雷区和高雷区的各个锚段设置避雷器。统计分析少雷区沿线雷害情况，将避雷器设置在雷害多发区。此外，还需要在敏感位置布置避雷设备。例如长度超过2000m的隧道两端、站场和分相端部的绝缘锚段关节、封闭雨棚的两侧、较长供电线上、高架区区域、高路基区域、架空转换处、电缆等重要区域。

5 结论

综上所述，为了保证高速铁路接触网防雷的能力，提高铁路运行的安全性，本文根据实际案例，对高速铁路接触网的防雷措施进行了分析，并根据实际情况提出了接触网防雷措施的改进建议，防雷效果良好。不过，不管使用什么样的防雷措施，也只能降低因雷电造成的跳闸概率和故障概率。无法根本性的杜绝雷电对接触网造成的伤害。所以，在对接触网进行防雷处理时，要根据投资、防护效果、工程特征选择合理的防护措施，积极引用国外的一些先进经验，组织相关部门对防雷措施进行试验、分析，进而达到提升铁路运行稳定性，降低牵引铁路系统维护的目的。

［1］于增.接触网防雷技术研究［J］.铁道工程学报，2002，(01):89－94.

［2］王冀饶.客运专线接触网避雷器防雷探讨［J］.电气化铁道，2012，(02):32－34.

［3］TB10009－2005铁路电力牵引供电设计规范［S］:12－13.

［4］铁建设［2007］39号铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定［S］:9 －10.