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1、高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施探析機(jī)電論文高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施探析肖潮(大秦鐵路股份有限公司大同西供電段,山西 大同037000 )【摘 要從高速鐵路防雷設(shè)計(jì)的概況與受雷擊方式的分析與計(jì)算兩方面來 分析高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)設(shè)計(jì),并提岀采取接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施應(yīng)遵循的 原則及可行建議。從而加強(qiáng)對(duì)高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù),提高高速鐵路安全系數(shù)”保障人民的安全出行,并推動(dòng)我國(guó)高速鐵路進(jìn)一步發(fā)展。關(guān)鍵詞高速鐵路;牽引供電系接觸網(wǎng);雷電防護(hù)作者簡(jiǎn)介:肖潮,男,本科,大秦鐵路股份有限公司大同西供電段,助理工 程師。0引言交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著直接的聯(lián)系,當(dāng)交通運(yùn)輸業(yè)較為發(fā)

2、達(dá)時(shí),經(jīng)濟(jì)的增 長(zhǎng)速度就會(huì)更快。目前,在我國(guó)大力開展交通運(yùn)輸建設(shè)之后,高速鐵路發(fā)展越來 越迅速。然而,高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)卻是鐵路建設(shè)中的一大難題。 由于雷擊為高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)造成的損害極大嚴(yán)重的威脅著高速鐵路的 安全,不僅造成了鐵路乘客的傷亡,也嚴(yán)重影響了我國(guó)高速鐵路的發(fā)展,不利于 我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。為了解決高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)的安全問題,就必須對(duì)接觸 網(wǎng)遭雷擊狀況進(jìn)行分析并制定合理的措施進(jìn)行防護(hù),從而增強(qiáng)接觸網(wǎng)的安全度。1高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)(1)高速鐵路防雷設(shè)計(jì)的概況我國(guó)對(duì)于高速鐵路的運(yùn)行安全問題有著明確的要求,根據(jù)現(xiàn)有的鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范以及鐵路防雷、電磁

3、兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定,將 高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)進(jìn)行了規(guī)定:年平均雷電日少于20天的 地區(qū)為少雷區(qū);年平均雷電日在20-40天的地區(qū)為多雷區(qū);年平均雷電日在 40-60天的地區(qū)為高雷區(qū);年平均雷電日在60天以上的地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)。針對(duì)不 同地區(qū)雷電日數(shù)量的不同,分為不同程度的雷擊區(qū)域,就能夠有針對(duì)性地制定防 護(hù)措施。通常情況下來說,年平均雷電日數(shù)量較多的區(qū)域,接觸網(wǎng)遭受雷擊的頻率也 就越高,兩者之間存在著正比的關(guān)系。接觸網(wǎng)承力索一般距離地面平均高度為7 米,其側(cè)面限界一般為3米,單線接觸網(wǎng)遭受雷擊的次數(shù)可以按照以下公式來進(jìn) 行計(jì)算:n二0.122x年平均雷電日數(shù)xl.3。復(fù)線接觸

4、網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)可以按照 以下公式來進(jìn)行計(jì)算:n = 0.244x年平均雷電日數(shù)x 1.3。在遭受雷擊的過程中,接觸網(wǎng)所受到的損害程度一般與雷電電壓、雷電電流、導(dǎo)線的高度、接地電阻等 幾個(gè)因素相關(guān)。綜合多個(gè)因素進(jìn)行雷電防護(hù)設(shè)計(jì),將會(huì)大大增加接觸網(wǎng)的雷電防 護(hù)能力。2高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施為了避免高速鐵路在雷電天氣岀行時(shí)遭受雷擊而發(fā)生交通事故,就要對(duì)牽引 供電系接觸網(wǎng)進(jìn)行有效的雷電防護(hù)。而目前,我國(guó)的牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù) 在技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距,必須根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)條件”從最 基本的防護(hù)原則與防護(hù)方法的改善出發(fā),盡可能地減少雷擊為接觸網(wǎng)所帶來了損 傷。(1)采取接

5、觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施應(yīng)遵循的原則第一 ”不同的高速鐵路所承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)有所不同,有些高速鐵路專門用于 運(yùn)輸乘客,即高速鐵路客運(yùn)專線,而另外一些鐵路線路則是同時(shí)可以運(yùn)輸乘客與 貨物,既客、貨混合線路。由于高速鐵路運(yùn)輸線路的不同,其供電方式也有所差 別。必須根據(jù)兩者供電的差別,采取有針對(duì)性的防雷措施。第二,由于高速鐵路線路所經(jīng)過的區(qū)域跨越幅度較大”這就使得高速鐵路在 不同的地段具有不同的特點(diǎn),因此,同一種雷電防護(hù)措施并不一定完全適用于鐵 路所經(jīng)過的所有區(qū)間與站場(chǎng),在防雷設(shè)計(jì)方面,必須根據(jù)區(qū)間與站場(chǎng)的具體情況, 采取相應(yīng)的防雷措施。第三,牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)措施的運(yùn)用,不僅要考慮不同地區(qū),年平均遭

6、受雷電日數(shù)量,同時(shí)也要對(duì)跳閘數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并將兩者進(jìn)行結(jié)合,制定 最為合理的雷電防護(hù)方案。第四,牽引供電系接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)也應(yīng)當(dāng)同時(shí)結(jié)合站場(chǎng)接觸網(wǎng)與站房等多 個(gè)方面,做到全面性的防雷措施,避免因防雷設(shè)計(jì)上的疏漏,而造成雷電事故,為高速鐵路帶來安全隱患。第五,在牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)措施中,避雷針與避雷線在其性能方面 有所不同,不同的接閃器有著各自不同的優(yōu)勢(shì)與不足,若要最大程度地增強(qiáng)接觸 網(wǎng)的雷電防護(hù)能力,就要根據(jù)不同接閃器之間的差別,有效地發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì), 進(jìn)行結(jié)合運(yùn)用,從而達(dá)到更好的防雷效果。第六,在高速鐵路所經(jīng)過的不同地區(qū),其環(huán)境條件會(huì)發(fā)生很大的變化,不同地區(qū)之間的氣候、地理等條件存在

7、很大的差異,接觸網(wǎng)防雷措施的設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)將 其作為重要因素進(jìn)行考慮,在保障接觸網(wǎng)安全的同時(shí),減少防雷設(shè)備的投入,降 低成本,兼顧防雷安全與經(jīng)濟(jì)效益。(2)高速鐵路牽引供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)的建議第一,高速鐵路所經(jīng)過的某些區(qū)域,其年平均雷電日數(shù)量極大,是雷電多發(fā) 區(qū),有些區(qū)域?yàn)榭諘绲钠皆h(huán)境自身對(duì)于雷電缺乏防護(hù)能力,高架橋段在遭受 雷擊時(shí)將會(huì)造成極大的損害,嚴(yán)重影響高速鐵路的正常運(yùn)作。因此”以上幾處應(yīng) 當(dāng)作為雷電防護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。第二,由于接觸網(wǎng)所在的不同區(qū)域,所遭受的雷擊強(qiáng)度有著很大的差別,且 雷電防護(hù)應(yīng)當(dāng)與跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合,在采取架設(shè)避雷線、避雷針等防護(hù)措施 時(shí),應(yīng)當(dāng)根據(jù)雷擊程度而適當(dāng)增加避

8、雷器的架設(shè)密度,并且要注意預(yù)防直擊雷, 從而切斷雷電的一切通路,更為有效地保護(hù)接觸網(wǎng)。第三,在一個(gè)區(qū)間之內(nèi)”接觸網(wǎng)的雷電防護(hù)措施可以采取在頂端架設(shè)避雷線 的方式,而對(duì)于年平均雷擊日數(shù)量較多的地區(qū),則是要通過架設(shè)避雷針的方式, 增強(qiáng)其雷電防護(hù)能力。第四,由于避雷針、避雷線等避雷設(shè)備其自身的避雷范圍有限,而多種避雷 設(shè)備的運(yùn)用,將會(huì)增大其避雷范圍,通過對(duì)其進(jìn)行計(jì)算,就能夠確定整體的避雷 范圍,從而對(duì)可能存在避雷漏洞的區(qū)域進(jìn)行更為有效的防護(hù),避免某些區(qū)域缺乏 防護(hù)而遭受雷擊。第五,在接觸網(wǎng)支柱頂端設(shè)置防雷措施,可以同時(shí)保護(hù)支柱兩側(cè)的高壓帶電 部分,達(dá)到更大范圍的雷電防護(hù),有效地減少直擊雷對(duì)接觸網(wǎng)高壓

9、部分造成的雷 擊傷害。第六,對(duì)接觸網(wǎng)架設(shè)避雷線、避雷針時(shí),如果采取絕緣建設(shè)的方式并且使其 能夠單獨(dú)接地,就可以同時(shí)減少接觸網(wǎng)支柱所遭受的直擊雷與反擊雷次數(shù),避免 雷擊對(duì)接觸網(wǎng)高壓部分造成損害,并且可以通過這種方式減少遭受雷擊而跳閘的 次數(shù),保障高速鐵路順利運(yùn)行。第七,當(dāng)接觸網(wǎng)頂端架設(shè)的避雷線、避雷針與信號(hào)設(shè)備之間的距離少于15 米時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)該區(qū)域的接觸網(wǎng)頂端避雷線另外加設(shè)絕緣設(shè)備,并且在相鄰的支柱 頂端單獨(dú)架設(shè)避雷針并接地,防止防雷措施為信號(hào)設(shè)備造成的負(fù)面影響。第八,站場(chǎng)接觸網(wǎng)的防雷措施如果能夠與周圍的建筑物防雷措施進(jìn)行有效的 結(jié)合,就會(huì)大大地增強(qiáng)其防雷能力,可以在站場(chǎng)較為關(guān)鍵的地段單獨(dú)架設(shè)避雷針, 達(dá)到更好的防雷效果。3結(jié)語高速鐵路的大力發(fā)展,是以其安全運(yùn)行作為前提的。在現(xiàn)有的高速鐵路牽引 供電系接觸網(wǎng)雷電防護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上,采取更為有效的手段與措施,增強(qiáng)雷電防 護(hù)能力,使高速鐵路運(yùn)行更為安全順暢。并且在不久的未來,我國(guó)定能研究出更 為強(qiáng)大的雷電防護(hù)技術(shù),更為有效地保護(hù)高速鐵路,保障乘客的出行安全,促進(jìn) 高速鐵路運(yùn)輸發(fā)展的同時(shí),推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)1 邊凱陳維江,沈海濱,等.高速鐵路牽弓i供電接觸網(wǎng)用帶間隙避雷器的硏 制幾中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),20

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