1 雷电对高铁接触网系统的危害
雷电是一种严重的自然灾害,由于高速铁路接触网系统是裸露在自然环境当中且绝大部分位于高架桥上,更重要的事接触网系统没有备用系统,系统一旦出问题,动车组即失去所有动力。如果接触网缺少相对应的防护措施,容易引起绝缘子损坏而引发线路跳闸,进而直接对整个铁路的运营产生直接影响。我们在2014年6月份大西高铁联调联试期间的统计资料中可以看到,大西高铁因为接触网受到雷击导致跳闸事件有84起。所有的雷击跳闸都重合成功,没有对联调联试造成影响。但是由于雷击造成的绝缘子的损坏对铁路运输有很大的******隐患,同时也加大了后期运营维护的工作量。
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2 接触网常规防雷技术分析
2.1使用复合绝缘子
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。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。当前高铁接触网系统主要使用硅橡胶复合绝缘子和瓷质绝缘子两种,在抵御灼烧能力方面,复合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。综合以上分析可以看出,复合绝缘子虽然可以降低雷击引起的绝缘子闪络故障,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。
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2.2 安装避雷器
在高铁接触网系统中,目前采用的主流供电方式是AT供电方式。实际运行中,防雷应用安装比较多的为避雷器。同时,由于避雷器动作后吸收了雷电能量,绝缘子、支柱的等值阻抗上受到的冲击电压仅为避雷器的残压,提高了接触网的耐雷电冲击水平。
2.3 加强绝缘子的巡检及清扫
我国高速铁路运营时间较短,目前***多的还是加强日常巡检,对污染较重的地段及易发生事故的地点进行重点检查,发现有绝缘子异常现象及采取清扫措施进行处理,严重的进行及时更换,防止因污染较重在绝缘子受到雷击时发生闪络的频数增多。
3 高铁接触网防雷措施的特点
高速铁路采用AT供电方式,相对于普速铁路直供加回流的供电方式,其防雷具有一定的独特性:
(1)高铁接触网系统中接触网无避雷线,不能有效防止直击雷,保护线虽然有一定的防雷作用,但因其架设高度没有达到有效防止直击雷的高度,仅能起到部分防雷作用;
(2)高速铁路中的H型钢柱利用保护线作闪络保护地线的集中接地,支柱基础上的地脚螺栓可起到一定的接地作用,但地脚螺栓普遍接地电阻较大。
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4 高速铁路接触网防雷施工技术建议
4.1 增设避雷线有效防雷
为了避免直接雷击,建议对高速铁路途经区段的天气情况进行分析,对处于平均雷电日在50天以上的高速铁路,将保护线架设于支柱上方,让保护线兼做避雷线的作用,使保护线位于承力索的上方,减少雷电对接触网的直接伤害。
4.2 考虑供电线防雷能力
供电线系统需充分考虑防雷,对于零星高于接触网的供电线支柱每处增设一根长度为1.5米避雷针,避雷针需从柱顶做单独接地;原架空地线作为避雷线,避雷线高度高于供电线约 3 米,因为这种处理方案会使避雷线形成 45°有效防雷保护角,增加供电线的防雷能力。
4.3 变更常规设计方案
针对大西高铁等高速线路的正馈线对向下锚方式,将正馈线垂直柱式绝缘子由上顶改为下垂,降低正馈线的安装高度,使位于正馈线上方的保护线兼避雷线能够形成有效的防雷区域,对这个薄弱环节形成有效的保护。
4.4 利用既有设备进行保护
当临近线路各供电所亭内避雷针高度接近或低于接触网时,在条件允许的情况下应适度加高使其高于接触网,对接触网系统形成有效的雷电保护,俗称引雷,减少雷电直击接触网的概率。
4.5 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,******接地和工作接地不可以使用同一个电流通道。
4.6 充分论证后增设避雷器
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。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。
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5 结束语
目前******高速铁路的建设正处于大发展的阶段,虽然防雷的方法及设施越来越多,效果也越来越好,但无可避免的因雷击导致的列车停运事故仍时有发生。因此如何更好的处理好人与自然的关系,减少雷电对高铁列车的影响,仍将会是我们后期很长一段时间工作的重中之重。
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