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摘要:铁路接触网防雷技术的应用可以有效减轻铁路雷害影响,提升整体运行的安全性,同时也是现阶段我国实现交通运输行业安全运行标准化的基础。本文首先介绍了电气化铁路接触网防雷的技术定位与发展现状,其次分析了电气化铁路接触网防雷的主要对象与技术类型,最后则结合上述内容,对电气化铁路接触网防雷措施的注意事项进行了解析,希望可以改善电气化铁路接触网防雷技术水平,为铁路交通事业的稳定高速发展创造良好的条件。
关键词:电气化;接触网;防雷措施
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:(2021)-9-143
引言
作为全球最大的发展中国家之一,我国同时也是铁路建设难度最高的国家之一。由于幅员辽阔的原因,各地的地理、气质条件存在一定的差异,复杂的气候与水文地质条件决定了铁路大多情况下都需要采取高架桥等形式来确保整体的建设效率与稳定性,这也使得一些路线会经过偏远的地区,导致雷害的发生率进一步增加。接触网作为牵引系统的必要设备,其本身具有大部分裸露在自然环境当中的特征,缺乏后备力量,所以必须采取相应的防雷措施来确保其使用安全。为了进一步探讨电气化铁路接触网防雷技术的应用策略,现就电气化铁路接触网防雷技术的国内外发展情况简单介绍如下。
一、国内外电气化铁路接触网防雷技术概述
1.国内接触网防雷设计技术
现阶段我国铁路接触网防雷设计主要采取铁路防雷、电磁兼容技术的国家标准化规定,在该规定的要求下,将每年的雷电日数量划分为四个不同的级别,其中,年平均雷电日低于20天的地区属于少雷区;年平均雷电日在20~40天的地区属于多雷区;年平均雷电日在40~60天的地区属于高雷区;年平均雷电日在60天以上的地区属于强雷区。在进行避雷设备、避雷线的安装时,国内主要以设备搭配接地来实现铁路接触网防雷的功能,一方面做好吸流变压器的专门设置,另外一方面做好长度2000m以上隧道两端、站场端部的绝缘关节设置,要求长度应高于200m时,供电线处于高雷以上级别地区,那么需要进行避雷设备的专门设置。
2.国外接触网防雷设计技术
国内对于铁路接触网防雷的技术类型涉及较多,其中比较有代表性的是德国与日本。德国的铁路接触网防雷技术主要基于其特殊的防雷需求,根据相关数据显示,德国地区每100km接触面每年会受到一次雷击,在发生雷击时,雷电会带来区域过电压,所以德国在铁路接触网防雷设计方面采用了过电压保护的方式对雷电过电压进行控制。但是,在整个欧洲铁路接触网防雷技术中,我们很少看到有专门安装避雷装置用于解决雷害的情况,这是由于避雷设备一般用于解决频繁雷电袭击的区域,而对于处于欧洲的德国而言,雷害的影响相对较小,所以只需要进行一些简单的过电压保护就可以达到相应的效果,无论是从经济还是从防护效益的方面来看,都不会专门设置防雷装置。日本本身处于特殊的气象与地质环境当中,所以对于铁路接触网防雷设计具有较高的标准与要求。其中,日本的铁路接触网防雷设计也是基于防雷区的级别划分,根据发生雷击的频繁程度,划分为A,B,C三个级别,分别设置了相应的防控条件。
二、电气化铁路接触网雷害分析
铁路接触网防雷技术的应用需要考虑到接触网遭受雷击的分析结论指导。一般来说,接触网受到雷击的方式与计算结果分析后,可以得到如下结论。在接触网所处地区的平均雷电日较多的情况下,雷击的发生率也会进一步增加,如在数值上来看每平方公里一年遭受的雷击数往往正相关于平均雷电日发生数,结合国际电网会议的相关推荐数值,承力索距离轨道面的高度设置为7m,侧面为3m,单侧接触网遭遇雷击的次数可以计算为N=0.122XTdX1.3,如果采取复线模式,那么计算的结果为双倍。在该公式当中,Td作为年平均雷电日发生数,接触网遭受雷击时,会出现过电压的反应,雷击接触网支柱,则会导致雷电电流沿着支柱进入到地面,从而出现冲击过电压,过电压的电压值对支柱接地电阻、雷电电流幅值产生影响,该电流与电阻具有一定的关联性,但是并不是线性关系。除此之外,雷电通道会产生一定的电磁场,该磁场的强度也会与雷电的电流极性相关联,形成特殊的感应电压,电压值与雷电平均值呈现相关性。冲击过电压、感应过电压的叠加數值与接触网的接地电阻具有相关性,伴随着接地电阻的叠加,数值也会相应的增加。根据上述分析结论,可以得到冲击电压的数值计算方式为R·I+L(dI/dt),在该公式当中,R,代表接地电压,选取数值为10欧姆,L则为电感数值,与其数值相同。在接触网遭受到雷击后,势必会带来过电压影响,此时过电压的数值会达到接触网的数额,进而对绝缘子的冲击电压造成影响,最终形成绝缘子闪络,该过程经过支柱、接地线、钢轨等入地,随后电压逐步降低。铁路接触网雷击危害主要可以归纳如下两个方面:
1.接触网雷击跳闸直接危害
在接触网遭受雷击影响时会出现瞬间高压影响,接触网接触到一些区域薄弱的环节,可能会因此引发闪络,不但会带来瞬间高压,同时也会导致局部放电。其直接危害主要带来三个方面的影响一是会导致设备直接损坏,严重时会导致设备无法继续使用;二是导致频繁的雷击影响而导致接触网的整体使用寿命受到影响,同时设备的机械强度、电气强度都会相应的下降,维护检修的工作压力增加,成本也会相应的上升;三是雷击接触网本身出现放电,也会对其他类型的设施产生不利影响。
2.接触网雷击跳闸间接危害
接触网雷击还会带来一些间接的危害:一是会导致铁路客运服务工作被迫中断,特别对于高铁而言,其本身就具有密封性较强的特征,如果出现停电导致停车,会导致车上的通风、照明以及空调等设施无法继续正常使用,严重影响其服务质量,还会招致乘客的不满;二是由于雷击导致接触网跳闸,会出现抢修人员被迫快速抢修的问题,如果发生问题的位置较为偏远,再加上气候、天气等因素,都可能会进一步增加故障点的风险与损害,导致停电时间增加,这会进一步影响客货运输的效果;三是由于雷击导致接触网跳闸,不仅会影响到供电区段的设备停运,也会导致后续列车的使用受到限制,整体制定的时间都会受到影响,列车运行秩序也会受到制约,最终导致信誉受损。 三、电气化铁路接触网防雷措施
接触网防雷技术在铁路接触网防雷活动中具有广泛的应用,主要涉及到如下几个方面的具体技术类型。
1.防雷线防雷技术
电力系统的运营经验告诉我们,架设避雷线是提升耐雷水平的关键途径。实际上,电力输电线的绝缘线路绝缘水平越高,感应雷的过电压导致绝缘子闪络的风险就会越小,由此可见,架设避雷线的主要目的是做好防直击雷管理,在整个系统当中,接触网系统的绝缘等级本身不高,雷电过电压引发的绝缘子闪络问题中,感应雷过电压引发的问题占比最高,所以,在接触网防雷技术应用过程中,除了要采取必要防雷线来解决直击雷,还需要考虑到感应雷的发生问题,在此思路条件下,安装避雷线的位置应该选择支柱的上部或者承力索上部区域。
根据相关数据显示,我国铁路承力索的平均高督设置为6800mm,避雷线的安装高度平均值为8300mm,避雷线的位置一般安装在支柱上部或者承力索高度上端1400mm处,此时可以计算出接触线的保护角为64.4°,不难发现,数额已经远超电力系统保护角,这也使得雷击发生的可能性进一步增加。如保护角降低到30°,此时避雷线往往需要承受更多的风险,保护角进一步降低到20°。在避雷线高出承力索8200mm时,避雷线的安装高度需要达到15000mm以上,此时为了满足保护角的要求,接触网的高度增加数额非常大,这不但会导致整个建设项目的投资总额快速增加,同时也会对接触网的支柱结构设计标准产生不利的影响,需要特别关注这个方面的问题。如避雷线需要安装在承力索的上端,避雷线应做好阻抗的设计,电压超过避雷线与承力索的空间间隙时,会产生击穿电压,此时避雷线周边有发生闪络的风险。在电力系统当中,为了尽可能降低雷击带来的风险,需要做好避雷线与导线的距离设置,选择合适的距离间隙与跨越距离,跨取的数据选择为55m,经过计算后可以得到避雷线、承力索的距离应控制在1600mm以内,安装高度则应该在承力索的上端2000mm位置,此时可以达到整体设计的要求。在整个设计环节中,需要添加避雷线、承力索、接触线的系数控制要求,此时不但可以降低绝缘子的电压差,同样也可以解决绝缘子闪络的风险问题。
2.避雷器防雷技术
避雷器防雷技术的应用需要接触网遭受雷击时出现的过电压,如超过避雷器的放电电压,避雷器就需要启动,持续释放雷电流,进而在工频条件下形成高阻值,实现工频续流的截断操作,以此来保护绝缘子,避免出现闪络风险,提升接触网系统的整体运行水平。在支柱上部做好避雷器的安装,同样有助于解决雷击跳闸的风险。上部安装好设备后,跳闸率会伴随着设备的使用而得到有效的控制,在避雷器的密集度达到一定水平后,跳闸的风险就基本可以得到消除。一般来说,铁路的锚段小于1400m,根据研究表明,不同锚段中间设置避雷器后,能够有效防止跳闸发生的概率。目前来说,国内对于这个领域的技术并没有形成成文的规定,根据交流电气装置的绝缘配合电气保护要求,对于电力线路的雷击跳闸率要求标准为0.83,如选择上述处理方式,仅为该概率的一半,可以达到设计标准与要求。在雷击的分布平均线路上,如果想要得到更好的防护效果,就需要进一步装设更多的防雷击设备,解决这个问题。当然,在一些情况下,如果选择密集安装避雷设备,可能需要面临复杂的设备老化与维护等可能出现的问题,此时需要考虑其他技术搭配使用,以此来实现最佳的接触网防雷效果。
3.绝缘子防雷技术
在发生雷击时,雷电会导致绝缘子损坏,此时绝缘性能就会丧失,如果不及时进行维护,可能会导致电气系统故障,引发严重的安全事故,针对绝缘子防雷技术的应用主要包括如下三个方面内容:一是避免绝缘闪络与工频电弧的出现,需要采取避雷线搭配避雷器综合使用;二是做好工频电弧的疏导工作,避免出现电弧灼伤风险,提升绝缘子的保护可靠性;三是选择绝缘子合理结构模式,确保绝缘整体性能。目前来看,绝缘子防雷技术涉及到的应用环境要求不同,国内一些铁路沿线存在污染大、沙尘气候影响大的地区,这些地区绝缘子要在长期污秽影响下工作,其对于雷电过电压的保護能力会严重受到制约。为了避免该问题,唯一的办法就是做好绝缘子清扫周期的控制与管理,保持绝缘子的清扫效果,在重污秽区则需要选择抗污性能好、整体稳定性较强的复合绝缘子,满足防雷控制的要求。
4.接地防雷技术
接地防雷技术是实现科学防雷的关键,这个环节也是确保雷电能够顺利释放的最终环节。一般来说,结合使用功能与环境的差异,接地防雷可以划分为两个类型,分别是工作接地、安全接地两种情况。其中,工作接地主要是线路设置中用于解决综合接地需要的系统,该系统可以接入综合接地环境当中,回流线与支柱不绝缘悬挂,能够满足安全接地的要求。在线路上每间隔1500m就可以进行横向连接。另外一种则是安全接地,该技术要求接触网带电体五米以内具有安全接地的条件,采取独立供电线支柱来构建架空地线,实现集中接地管理,个别支柱接地单极控制;避雷器等类型设备采取双接地模式,一端对接保护线,一端对接综合地线。
四、电气化铁路接触网防雷措施应用注意事项
在电气化背景下实现接触网防雷技术的巧妙应用,需要结合一些具体的使用环境与控制要求,提升接触网防雷防护效果,主要解决如下几个方面的问题。
1.关注直击雷害
作为一个幅员辽阔的国家,我国各个地区的气候条件差异较大,而无论是在任何环境当中,直击雷害都是接触网防雷技术的主要针对目标。为了更好的防治直击雷害,需要针对雷电日超过40天的高雷、重雷地区,做好全线路避雷线建设的基础工作。针对一些年平均雷电日较少的地区,则可以结合沿线雷害的实际情况,做好实际调查的统计分析工作,在上述提到设备安装以及雷害多发区段的条件下,做好单独避雷线的架设,避雷线的位置选择要合理,应该尽量处于承力索的上端即可达到要求。
2.防治感应雷害 为了更好的防治雷害,需要处理好感应类型的雷害。针对感应雷害的特征,一般需要在高雷、重雷地区做好不同锚段的设置,而对于少雷、多雷不同區域,应该做好沿线雷害的调研分析与控制,确保多发段的设备数量,确保整体的避雷效果。与此同时,在一些特别敏感的区域,还需要增设部分避雷器,如站场的端部以及分相区域,需要做好敏感位置的避雷器设置,满足长度2000m以上的隧道两端、供电线接触网接线处与架空线转换处重点区域的要求。
3.选择合适类型绝缘子
选择合适的绝缘子可以有效提升接触网防雷技术的应用效果,这也是一些特殊地区提升防雷控制效果的关键。在加大绝缘子研究的基础上,可以选择一些具有替代性的主流绝缘子来满足替代产品的要求。比如说雷电工频徐柳电弧,本身就具有一定的疏导功能,符合新型绝缘子的定位,提升了接触网防雷技术的应用效果,其也具有良好的发展前景。
4.构建完善接地系统,提升防雷效果
构建完善的接地系统,一方面可以有效避免雷电袭击带来的风险,另外一方面也可以降低后期维护的成本,从而取得良好的建设效益。在技术应用过程中,关键区位的部位与技术要求不同,需要切实保障接地电阻的检验效果。防雷接地设施接入系统后,需要确保贯通地线接入点,做好设备的贯通接入点间距控制,以不低于15m的间距为基本设计要求。其中,避雷器作为整个接地系统构建的关键设备,其需要选择绝缘底座来协助安装,以此来满足泄流的需求,应接地的部分要做好独立的地极设计,底座的保护系统应该积极接入接地系统,工作接地、安全接地则共用电流通道。
总结
综上所述,铁路接触网防雷设计需要结合具体的防雷需求,在高雷区、强雷区等地区需要做好强化防雷,而在高架桥、平原地带也要根据防雷需要做好技术适应性分析,提升铁路接触网防雷技术应用效果,需要加强直击雷害、感应雷害的防治,同时选择合适的绝缘子类型,构建完善高质量的接地系统,提升整体防雷效果,提升技术应用水平,为我国铁路接触网防雷技术的应用与发展创造良好的条件。
参考文献
[1]肖启龙.分析铁路接触网防雷技术[J].低碳世界,2017(20):72-73.
[2]宋石岩.电气化铁路接触网防灾安全技术体系[J].建材与装饰,2017(25):208-209.
[3]翟卫波.电气化铁路接触网防雷技术及措施研究[J].科技尚品,2015(11):6+17.
[4]安娜,吴积钦,仇龙刚.高速电气化铁路接触网防雷问题的探讨[J].科技创新与应用,2014(16):212-213.
[5]赵志震.浅谈电气化铁路接触网防雷技术[J].现代工业经济和信息化,2014,4(09):68-71.
[6]田辰洋.提高接触网防雷水平综合研究[J].科技致富向导,2014(02):121-123.
[7]刘长利,刘永红.构建电气化铁路接触网防灾安全技术体系[J].中国铁路,2013(03):12-16.
作者简介:杨光辉(1983年8月——),男,汉族,河北保定人,大专,助理工程师,研究方向:技术革新。
中铁电气化铁路运营管理有限公司济南维管处淄博维管段 山东 淄博 255022
关键词:电气化;接触网;防雷措施
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:(2021)-9-143
引言
作为全球最大的发展中国家之一,我国同时也是铁路建设难度最高的国家之一。由于幅员辽阔的原因,各地的地理、气质条件存在一定的差异,复杂的气候与水文地质条件决定了铁路大多情况下都需要采取高架桥等形式来确保整体的建设效率与稳定性,这也使得一些路线会经过偏远的地区,导致雷害的发生率进一步增加。接触网作为牵引系统的必要设备,其本身具有大部分裸露在自然环境当中的特征,缺乏后备力量,所以必须采取相应的防雷措施来确保其使用安全。为了进一步探讨电气化铁路接触网防雷技术的应用策略,现就电气化铁路接触网防雷技术的国内外发展情况简单介绍如下。
一、国内外电气化铁路接触网防雷技术概述
1.国内接触网防雷设计技术
现阶段我国铁路接触网防雷设计主要采取铁路防雷、电磁兼容技术的国家标准化规定,在该规定的要求下,将每年的雷电日数量划分为四个不同的级别,其中,年平均雷电日低于20天的地区属于少雷区;年平均雷电日在20~40天的地区属于多雷区;年平均雷电日在40~60天的地区属于高雷区;年平均雷电日在60天以上的地区属于强雷区。在进行避雷设备、避雷线的安装时,国内主要以设备搭配接地来实现铁路接触网防雷的功能,一方面做好吸流变压器的专门设置,另外一方面做好长度2000m以上隧道两端、站场端部的绝缘关节设置,要求长度应高于200m时,供电线处于高雷以上级别地区,那么需要进行避雷设备的专门设置。
2.国外接触网防雷设计技术
国内对于铁路接触网防雷的技术类型涉及较多,其中比较有代表性的是德国与日本。德国的铁路接触网防雷技术主要基于其特殊的防雷需求,根据相关数据显示,德国地区每100km接触面每年会受到一次雷击,在发生雷击时,雷电会带来区域过电压,所以德国在铁路接触网防雷设计方面采用了过电压保护的方式对雷电过电压进行控制。但是,在整个欧洲铁路接触网防雷技术中,我们很少看到有专门安装避雷装置用于解决雷害的情况,这是由于避雷设备一般用于解决频繁雷电袭击的区域,而对于处于欧洲的德国而言,雷害的影响相对较小,所以只需要进行一些简单的过电压保护就可以达到相应的效果,无论是从经济还是从防护效益的方面来看,都不会专门设置防雷装置。日本本身处于特殊的气象与地质环境当中,所以对于铁路接触网防雷设计具有较高的标准与要求。其中,日本的铁路接触网防雷设计也是基于防雷区的级别划分,根据发生雷击的频繁程度,划分为A,B,C三个级别,分别设置了相应的防控条件。
二、电气化铁路接触网雷害分析
铁路接触网防雷技术的应用需要考虑到接触网遭受雷击的分析结论指导。一般来说,接触网受到雷击的方式与计算结果分析后,可以得到如下结论。在接触网所处地区的平均雷电日较多的情况下,雷击的发生率也会进一步增加,如在数值上来看每平方公里一年遭受的雷击数往往正相关于平均雷电日发生数,结合国际电网会议的相关推荐数值,承力索距离轨道面的高度设置为7m,侧面为3m,单侧接触网遭遇雷击的次数可以计算为N=0.122XTdX1.3,如果采取复线模式,那么计算的结果为双倍。在该公式当中,Td作为年平均雷电日发生数,接触网遭受雷击时,会出现过电压的反应,雷击接触网支柱,则会导致雷电电流沿着支柱进入到地面,从而出现冲击过电压,过电压的电压值对支柱接地电阻、雷电电流幅值产生影响,该电流与电阻具有一定的关联性,但是并不是线性关系。除此之外,雷电通道会产生一定的电磁场,该磁场的强度也会与雷电的电流极性相关联,形成特殊的感应电压,电压值与雷电平均值呈现相关性。冲击过电压、感应过电压的叠加數值与接触网的接地电阻具有相关性,伴随着接地电阻的叠加,数值也会相应的增加。根据上述分析结论,可以得到冲击电压的数值计算方式为R·I+L(dI/dt),在该公式当中,R,代表接地电压,选取数值为10欧姆,L则为电感数值,与其数值相同。在接触网遭受到雷击后,势必会带来过电压影响,此时过电压的数值会达到接触网的数额,进而对绝缘子的冲击电压造成影响,最终形成绝缘子闪络,该过程经过支柱、接地线、钢轨等入地,随后电压逐步降低。铁路接触网雷击危害主要可以归纳如下两个方面:
1.接触网雷击跳闸直接危害
在接触网遭受雷击影响时会出现瞬间高压影响,接触网接触到一些区域薄弱的环节,可能会因此引发闪络,不但会带来瞬间高压,同时也会导致局部放电。其直接危害主要带来三个方面的影响一是会导致设备直接损坏,严重时会导致设备无法继续使用;二是导致频繁的雷击影响而导致接触网的整体使用寿命受到影响,同时设备的机械强度、电气强度都会相应的下降,维护检修的工作压力增加,成本也会相应的上升;三是雷击接触网本身出现放电,也会对其他类型的设施产生不利影响。
2.接触网雷击跳闸间接危害
接触网雷击还会带来一些间接的危害:一是会导致铁路客运服务工作被迫中断,特别对于高铁而言,其本身就具有密封性较强的特征,如果出现停电导致停车,会导致车上的通风、照明以及空调等设施无法继续正常使用,严重影响其服务质量,还会招致乘客的不满;二是由于雷击导致接触网跳闸,会出现抢修人员被迫快速抢修的问题,如果发生问题的位置较为偏远,再加上气候、天气等因素,都可能会进一步增加故障点的风险与损害,导致停电时间增加,这会进一步影响客货运输的效果;三是由于雷击导致接触网跳闸,不仅会影响到供电区段的设备停运,也会导致后续列车的使用受到限制,整体制定的时间都会受到影响,列车运行秩序也会受到制约,最终导致信誉受损。 三、电气化铁路接触网防雷措施
接触网防雷技术在铁路接触网防雷活动中具有广泛的应用,主要涉及到如下几个方面的具体技术类型。
1.防雷线防雷技术
电力系统的运营经验告诉我们,架设避雷线是提升耐雷水平的关键途径。实际上,电力输电线的绝缘线路绝缘水平越高,感应雷的过电压导致绝缘子闪络的风险就会越小,由此可见,架设避雷线的主要目的是做好防直击雷管理,在整个系统当中,接触网系统的绝缘等级本身不高,雷电过电压引发的绝缘子闪络问题中,感应雷过电压引发的问题占比最高,所以,在接触网防雷技术应用过程中,除了要采取必要防雷线来解决直击雷,还需要考虑到感应雷的发生问题,在此思路条件下,安装避雷线的位置应该选择支柱的上部或者承力索上部区域。
根据相关数据显示,我国铁路承力索的平均高督设置为6800mm,避雷线的安装高度平均值为8300mm,避雷线的位置一般安装在支柱上部或者承力索高度上端1400mm处,此时可以计算出接触线的保护角为64.4°,不难发现,数额已经远超电力系统保护角,这也使得雷击发生的可能性进一步增加。如保护角降低到30°,此时避雷线往往需要承受更多的风险,保护角进一步降低到20°。在避雷线高出承力索8200mm时,避雷线的安装高度需要达到15000mm以上,此时为了满足保护角的要求,接触网的高度增加数额非常大,这不但会导致整个建设项目的投资总额快速增加,同时也会对接触网的支柱结构设计标准产生不利的影响,需要特别关注这个方面的问题。如避雷线需要安装在承力索的上端,避雷线应做好阻抗的设计,电压超过避雷线与承力索的空间间隙时,会产生击穿电压,此时避雷线周边有发生闪络的风险。在电力系统当中,为了尽可能降低雷击带来的风险,需要做好避雷线与导线的距离设置,选择合适的距离间隙与跨越距离,跨取的数据选择为55m,经过计算后可以得到避雷线、承力索的距离应控制在1600mm以内,安装高度则应该在承力索的上端2000mm位置,此时可以达到整体设计的要求。在整个设计环节中,需要添加避雷线、承力索、接触线的系数控制要求,此时不但可以降低绝缘子的电压差,同样也可以解决绝缘子闪络的风险问题。
2.避雷器防雷技术
避雷器防雷技术的应用需要接触网遭受雷击时出现的过电压,如超过避雷器的放电电压,避雷器就需要启动,持续释放雷电流,进而在工频条件下形成高阻值,实现工频续流的截断操作,以此来保护绝缘子,避免出现闪络风险,提升接触网系统的整体运行水平。在支柱上部做好避雷器的安装,同样有助于解决雷击跳闸的风险。上部安装好设备后,跳闸率会伴随着设备的使用而得到有效的控制,在避雷器的密集度达到一定水平后,跳闸的风险就基本可以得到消除。一般来说,铁路的锚段小于1400m,根据研究表明,不同锚段中间设置避雷器后,能够有效防止跳闸发生的概率。目前来说,国内对于这个领域的技术并没有形成成文的规定,根据交流电气装置的绝缘配合电气保护要求,对于电力线路的雷击跳闸率要求标准为0.83,如选择上述处理方式,仅为该概率的一半,可以达到设计标准与要求。在雷击的分布平均线路上,如果想要得到更好的防护效果,就需要进一步装设更多的防雷击设备,解决这个问题。当然,在一些情况下,如果选择密集安装避雷设备,可能需要面临复杂的设备老化与维护等可能出现的问题,此时需要考虑其他技术搭配使用,以此来实现最佳的接触网防雷效果。
3.绝缘子防雷技术
在发生雷击时,雷电会导致绝缘子损坏,此时绝缘性能就会丧失,如果不及时进行维护,可能会导致电气系统故障,引发严重的安全事故,针对绝缘子防雷技术的应用主要包括如下三个方面内容:一是避免绝缘闪络与工频电弧的出现,需要采取避雷线搭配避雷器综合使用;二是做好工频电弧的疏导工作,避免出现电弧灼伤风险,提升绝缘子的保护可靠性;三是选择绝缘子合理结构模式,确保绝缘整体性能。目前来看,绝缘子防雷技术涉及到的应用环境要求不同,国内一些铁路沿线存在污染大、沙尘气候影响大的地区,这些地区绝缘子要在长期污秽影响下工作,其对于雷电过电压的保護能力会严重受到制约。为了避免该问题,唯一的办法就是做好绝缘子清扫周期的控制与管理,保持绝缘子的清扫效果,在重污秽区则需要选择抗污性能好、整体稳定性较强的复合绝缘子,满足防雷控制的要求。
4.接地防雷技术
接地防雷技术是实现科学防雷的关键,这个环节也是确保雷电能够顺利释放的最终环节。一般来说,结合使用功能与环境的差异,接地防雷可以划分为两个类型,分别是工作接地、安全接地两种情况。其中,工作接地主要是线路设置中用于解决综合接地需要的系统,该系统可以接入综合接地环境当中,回流线与支柱不绝缘悬挂,能够满足安全接地的要求。在线路上每间隔1500m就可以进行横向连接。另外一种则是安全接地,该技术要求接触网带电体五米以内具有安全接地的条件,采取独立供电线支柱来构建架空地线,实现集中接地管理,个别支柱接地单极控制;避雷器等类型设备采取双接地模式,一端对接保护线,一端对接综合地线。
四、电气化铁路接触网防雷措施应用注意事项
在电气化背景下实现接触网防雷技术的巧妙应用,需要结合一些具体的使用环境与控制要求,提升接触网防雷防护效果,主要解决如下几个方面的问题。
1.关注直击雷害
作为一个幅员辽阔的国家,我国各个地区的气候条件差异较大,而无论是在任何环境当中,直击雷害都是接触网防雷技术的主要针对目标。为了更好的防治直击雷害,需要针对雷电日超过40天的高雷、重雷地区,做好全线路避雷线建设的基础工作。针对一些年平均雷电日较少的地区,则可以结合沿线雷害的实际情况,做好实际调查的统计分析工作,在上述提到设备安装以及雷害多发区段的条件下,做好单独避雷线的架设,避雷线的位置选择要合理,应该尽量处于承力索的上端即可达到要求。
2.防治感应雷害 为了更好的防治雷害,需要处理好感应类型的雷害。针对感应雷害的特征,一般需要在高雷、重雷地区做好不同锚段的设置,而对于少雷、多雷不同區域,应该做好沿线雷害的调研分析与控制,确保多发段的设备数量,确保整体的避雷效果。与此同时,在一些特别敏感的区域,还需要增设部分避雷器,如站场的端部以及分相区域,需要做好敏感位置的避雷器设置,满足长度2000m以上的隧道两端、供电线接触网接线处与架空线转换处重点区域的要求。
3.选择合适类型绝缘子
选择合适的绝缘子可以有效提升接触网防雷技术的应用效果,这也是一些特殊地区提升防雷控制效果的关键。在加大绝缘子研究的基础上,可以选择一些具有替代性的主流绝缘子来满足替代产品的要求。比如说雷电工频徐柳电弧,本身就具有一定的疏导功能,符合新型绝缘子的定位,提升了接触网防雷技术的应用效果,其也具有良好的发展前景。
4.构建完善接地系统,提升防雷效果
构建完善的接地系统,一方面可以有效避免雷电袭击带来的风险,另外一方面也可以降低后期维护的成本,从而取得良好的建设效益。在技术应用过程中,关键区位的部位与技术要求不同,需要切实保障接地电阻的检验效果。防雷接地设施接入系统后,需要确保贯通地线接入点,做好设备的贯通接入点间距控制,以不低于15m的间距为基本设计要求。其中,避雷器作为整个接地系统构建的关键设备,其需要选择绝缘底座来协助安装,以此来满足泄流的需求,应接地的部分要做好独立的地极设计,底座的保护系统应该积极接入接地系统,工作接地、安全接地则共用电流通道。
总结
综上所述,铁路接触网防雷设计需要结合具体的防雷需求,在高雷区、强雷区等地区需要做好强化防雷,而在高架桥、平原地带也要根据防雷需要做好技术适应性分析,提升铁路接触网防雷技术应用效果,需要加强直击雷害、感应雷害的防治,同时选择合适的绝缘子类型,构建完善高质量的接地系统,提升整体防雷效果,提升技术应用水平,为我国铁路接触网防雷技术的应用与发展创造良好的条件。
参考文献
[1]肖启龙.分析铁路接触网防雷技术[J].低碳世界,2017(20):72-73.
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作者简介:杨光辉(1983年8月——),男,汉族,河北保定人,大专,助理工程师,研究方向:技术革新。
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