电气化铁路接触网防雷措施的探讨
关键词:接触网；过压；防雷措施
电气化铁路是电力牵引的铁路。也被称为电气化铁路。电气化铁路上运行电气列车(电力机车牵引的列车和动车组)，铁路沿线设置为电力机车和电动车辆(以下简称电力机车动车组)供电的电力牵引供电系统。
牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网组成。牵引变电所将电力系统的输电线路电压由110kV(或220kV)降至27.5kV，通过馈线将电能送至接触网；架空接触网沿铁路架设，电力机车抬起弓牵引列车后可从中获取电能。接触网作为牵引供电系统的重要组成部分，大多暴露在自然环境中，没有备用，需要采取必要的防雷措施。如果没有防护措施或措施不当，绝缘子可能损坏，线路可能跳闸，直接影响电气化铁路的运行。同时，雷击引起的浪涌过电压通过接触网传入牵引变电所，可能对变电所内的电气设备造成损坏，造成更大的事故。从我国目前运营的3万多公里电气化铁路运行情况来看，部分线路雷击频繁。据统计，广深铁路复线139.4438+0 km，仅2000年2月就发生雷击接触网跳闸45次。如何有效地保护接触网免受雷击，尽可能减少电气化铁路雷击造成的危害和损失，是一个值得我们研究的课题。
一、接触网线路雷击现象
雷击时，会在接触网导线上产生过电压，即雷电过电压，为几百到几千千伏。雷电过电压一般分为两种:一种是对接触网线路附近的大地或支柱的雷击，由于电磁感应，称为感应雷过电压；一种是接触网雷击引起的直击雷过电压。无论什么雷电过电压，当雷电过电压超过线路的绝缘水平时，接触网线路就会发生绝缘闪络。由于牵引供电系统由接触网、钢轨、大地等组成。，当接触网线路发生绝缘闪络时，雷电闪络必然会转化为稳定的工频电弧，导致接触网线路跳闸，严重时会发生接触网断线事故。
二、接触网线路的防雷措施
输电线路的一般防雷措施如下:1 .沿线架设避雷线和避雷针，引导直击雷向避雷线放电，通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地，保护被保护物体不受雷击。二是降低杆塔接地电阻，在部分杆塔上安装线路避雷器，提高线路耐雷水平，减少雷击杆塔或避雷线引起的绝缘闪络。(3)适当增加绝缘子数量，降低绝缘子串上的工频电场强度。电网不接地或经消弧线圈接地，防止雷击闪络转化为稳定的工频电弧。最后采取自动重合闸措施，保证雷击闪络跳闸后，由自动重合闸装置恢复供电。四组耦合地线可以分流电流，加强避雷针与导线的耦合，降低雷击跳闸率。5.安装线路避雷器，并将其并联在受保护设备附近。当施加的电压超过避雷器的放电电压时，避雷器将首先放电，这可以限制过电压的发展。
目前接触网线路采取的措施是通过牵引变电所自动重合闸装置进行一次重合闸，保证雷击闪络跳闸后自动重合闸，恢复供电。在有中等及以上雷区的地区，应按铁道部设计规范安装避雷器进行防雷。
1，角间隙避雷器
角间隙避雷器由全角振动器、半角振动器和支撑绝缘子装置组成。这种避雷器由于结构简单、调整方便、维护工作量小，早期广泛应用于电气化铁路接触网防雷，但在实际工作中存在一些缺陷:①被风吹动的杂物容易挂在转角间隙上，使放电间隙短路放电；(2)避雷器动作必然形成工频续流，强烈的短路电弧烧坏角间隙；(3)雾天，角间隙绝缘性能下降放电，导致误动作。从这个角度来看，角间隙避雷器并不是一种理想的防雷装置。
2、管式避雷器
管式避雷器是接触网线路早期的防雷装置，实际上是一种灭弧能力很高的保护间隙。它由两个缺口串联而成。一个间隙在大气中，称为外间隙，两极都固定在绝缘子上。另一种安装在避雷器管内，称为内部间隙或灭弧间隙。当雷电过电压的内外间隙击穿时，雷电流和工频短路电流在管内壁上接地，使壁管内的物质受热气化，压力较大的气体通过内间隙喷出管外，迫使间隙灭弧。管式避雷器的选择受安装现场最大和最小短路电流的限制，当最大短路电流大于避雷器的上限时，避雷器会发生爆炸。当短路电流小于避雷器的下限时，电弧不能熄灭，避雷器可能烧坏。另外，管式避雷器多次运行后，管内径会逐渐增大，灭弧能力下降甚至消失。
3、碳化硅阀避雷器
碳化硅阀式避雷器在我国使用已久，是当前防雷技术中的主要防雷装置。但它有一些固有的缺点:如只有雷电幅值和限压保护功能，没有雷电陡波保护功能，防雷功能不全；无持续雷电冲击防护能力；动作特性稳定性差，可能受到瞬态过电压的危害；运行工况强调使用寿命短，因此碳化硅阀式避雷器将逐渐被淘汰。
4、氧化锌避雷器
氧化锌避雷器被公认为世界上最先进的防雷装置。无缝氧化锌避雷器目前在国内广泛使用，但实践表明易损坏、易爆炸、使用寿命短。原因是瞬态过电压耐受能力差是其致命弱点。但串联间隙氧化锌避雷器不仅具有无间隙氧化锌避雷器保护性能的优点，而且具有耐受暂态过电压的特点，因此串联间隙氧化锌避雷器应作为防雷装置在目前得到广泛应用。
接触网防雷措施的探讨
一是采用先进的避雷器和避雷器在线监测技术。
目前线路防雷首选氧化锌避雷器或串联间隙氧化锌避雷器。建议:在高、强雷区，接触网下列地方应采用氧化锌避雷器保护:分相联络站末端绝缘锚接头、长度2000m及以上的隧道两端、长度200m以上的供电线路或自耦变压器供电线路与接触网的连接处；在27.5KV电缆的接头和电缆终端处。避雷线设置在强雷区，保护角0° ~ 45°。但在运行中，避雷器的电阻由于多次动作而老化，可能导致避雷器失效。为了保证避雷器的安全可靠运行，近年来，避雷器在线监测仪已逐步推广使用。避雷器在线监测仪是集避雷器放电计数器和泄漏电流检测功能于一体的监测装置。通过巡视监测装置的计数器动作次数和避雷器运行的泄漏电流值，可以及时掌握避雷器的动作情况和运行性能。