电气化铁路接触网线路防雷技术探讨
- 格式:doc
- 大小:30.50 KB
- 文档页数:5
电气化铁路接触网防雷技术探析作者:刘慧来源:《科学与财富》2018年第33期摘要:电气化铁路凭借其速度快、牵引力大、价格低、效率高等诸多优势,逐渐成为铁路运输的主流发展方向。
接触网作为电气化铁路核心组成部分,长时间暴露在自然环境之中,但是却没有进行备份。
一旦防雷措施不当,就可能出现线路跳闸、绝缘子损坏,从而影响电气化的整体运营。
再加上雷击出现的侵入波通过接触网直接传入牵引变电所之中,这样就可能引发电气设备损坏。
所以,针对电气化铁路接触网就需要做好相应的防雷技术,就能够保护接触网的供电可靠性,从而满足变电所安全运行的要求。
关键词:电气化;铁路;接触网;防雷在电气化铁路系统之中,接触网成为不可或缺的部分,但是由于本身避雷线的缺失,所以,在接触网中的避雷器数量较少,并且也是位于钢轨之上亦或是在变压器的线圈中点的位置之上。
这样就可以有效的防护雷电的过电压。
一旦出现事故,就会影响铁路的运营,对于经济建设、物质流动带来影响,最终出现巨大的损失。
一、接触网雷电特点(一)雷击一般是绝缘子部位通过对最近几年出现的雷击事故的统计分析来看,容易出现雷击事故的区域在绝缘子部位,并且其比例也达到了50%左右。
如果雷电直接击穿了绝缘子,就可能导致设备故障的出现,进而对铁路的正常运行带来影响。
在具体的事故分析中,绝缘子部位会直接受到雷电灾害事故的影响,导致绝缘子正常运作得不到保障,最终导致设备出现损坏,这样也会影响整个接触网的运营需求[1]。
(二)最高处容易遭受雷击在接触网之中,正馈线、站场的软横跨承力索端部绝缘子都是容易遭遇雷击的区域,其位置一般距离轨道有10m,针对这一部分,直接悬挂在下方,不过无法达到实际的保护需求,并且也会有雷击事故的发生。
(三)雷击后果引发设备烧损、老化基于雷击结果的具体分析,在绝缘子被击穿的位置上还会有烧伤的情况出现,一旦时间间隔过久,还有可能会引起老化的情况。
针对接触线、承力索等设备,一旦有雷击情况出现,就会引发断线。
铁路牵引供电接触网雷电防护措施探讨摘要:随着我国铁路行业的飞速发展,人们的生活越来越离不开高速的铁路运输方式,同时对其安全性提出了较高的要求。
电气化铁路是以电能为牵引动力作为一种现代化交通运输工具,在其设备维护过程中,牵引供电系统是否正常运行十分重要,如果被雷击中损失巨大,所以雷击是引起牵引供电系统故障的主要原因之一。
对此,本文就对铁路牵引供电接触网雷电防护措施进行深入探讨。
关键词:铁路;牵引;供电;雷电一直以来,我国在铁路牵引供电系统防雷技术方面的研究力度和强度都没有停止过。
这主要是由于铁路牵引供电系统防雷技术对于铁路安全和发展具有重要影响。
有学者对铁路牵引供电系统在缺乏避雷线的情况下展开了研究,研究结果表明,此种情况下,雷电特性主要表现为雷击次数翻倍增长,与此同时,在高架桥平均高度达到一定数值后,感应电压会非常小,进而引发铁路安全事故。
然而,近年来,随着我国铁路建设规模的不断扩大,也伴随高架桥高度的不断增高,感应雷以及直击雷所引发的绝缘闪络次数也呈现出快速增长的趋势。
因此,铁路牵引供电系统防雷技术研究力度和强度还应不断加强。
1、铁路牵引供电系统防雷体系相关理论概述1.1防雷体系概念铁路牵引供电设备主要包括变电设备、接触网设备以及远动系统设备。
其中,变电设备主要包括变电所、开闭所以及分区所三种。
铁路牵引供电设备的作用是确保不间断行车可靠性供电,也就是说,铁路牵引供电能力只有在与线路运输能力相匹配时,方能满足列车密度、运行速度以及重量的具体要求。
现阶段,尽管我国变电所的防雷技术已经相对比较完善,但在安装避雷装置方面,却仅在一些关键部位进行了安装,如隧道口两端以及线路变电所的入口等。
铁路一般常用高架桥的方式跨越谷地或者河流。
而高架桥上的接触网支柱却均是通过桥墩内部的钢筋结构接地等,也就是说,在此种情况下,接地电阻存在一定的不合格,进而出现绝缘闪络。
由此可见,避雷设施还应安装在高架桥的两端。
1.2防雷体系的重要性铁路牵引供电系统一旦被雷击中,不仅会中断列车供电,还会影响列车的正常运行,更会导致列车安全事故的发生,严重者将会导致人员伤亡和经济损失。
高速电气化铁路接触网防雷研究摘要:电气化铁路接触网在铁路运输系统中起着至关重要的作用,但常会受到雷电等自然环境的影响,造成设备故障和其他损失。
同时,随着铁路建设越来越完善,电气化铁路接触网在铁路运输系统中的作用越来越重要,而铁路接触网的安全性也成为铁路运输系统中一项重要的问题。
本文论述了铁路接触网防雷设计及接触网雷电特点,分析了接触网雷击跳闸的危害,并提出了铁路接触网的防雷措施。
关键词:电气化;接触网;防雷措施我国电气化铁路横跨东西纵贯南北,所经地区地理气候千差万别,情况复杂,尤其是高速铁路采用高架桥形式,接触网成为小区域内的相对高点,使其遭受雷害的几率大大增加,一旦遭受雷击则易造成绝缘闪络断裂、线路跳闸等事故,甚至会导致列车停运,对铁路运输造成巨大影响。
因此,接触网的防雷是实现电气化铁路安全、稳定、不间断供电的一个重要环节。
1 铁路接触网防雷设计目前,我国的高速铁路地理区域跨度较大,没有备用系统,在这种情况下,一旦遭遇雷击将形成永久性故障,不可避免地造成供电区段的中断。
根据铁路相关规定,只有强雷区接触网才能架设独立的避雷线,通常情况下,我国的高速铁路接触网多处在多雷区,接触网没有架设避雷线,使高速铁路接触网及易遭受雷击,从而造成损坏。
为更好地保障高速铁路接触网的运行,应提高铁路运行的可靠性和安全性。
我国的高速铁路接触网在防雷设计方面,主要依据和参考的是在高速铁路设计规范中的铁路电力牵引,在供电设计规范中和铁路防雷电磁兼容及接地工程技术暂行规定中有明确的规定。
以雷电天数的多少可将区域分为四个级别:平均每年的雷电天数在不超过二十天的地区划为少雷区,而平均每年雷电天数多于二十天,不到四十天的地区划为多雷区,另外,平均每年的雷电天数超过四十天,不到六十天的地区划为高雷区,而平均每年雷电天数超过六十天的地区划为强雷区。
高速铁路接触网在防雷设计和采取防雷措施时,更多的是架设架空避雷线及安装避雷器的办法,同时,还需要做好相应的高速铁路接触网防雷的接地措施。
铁路接触网防雷技术研究摘要:电气化铁路以其牵引力大、速度快、能耗少、效率高、价格低、无污染等优点逐渐成为铁路运输的发展方向。
雷击产生的侵入波过电压通过接触网传入牵引变电所,可能引起所内电气设备的损坏,造成更大的损失。
因此做好接触网的防雷工作,减少接触网雷击故障不仅可以提高接触网本身的供电可靠性,而且可以使牵引变电所安全运行得到保障。
这对提高电气化铁路运输安全和效率具有十分重要的意义。
关键词:电气化铁路;接触网;防雷技术;措施我国面积广阔,电气化铁路也是横跨东西纵跨南北,因为地势有差别,所以铁路经过的地方也是有着千差万别的地理气候,情况比较复杂。
尤其是高铁的建设,高速铁路一般采用的是高架桥的方式,因此小区域内的相对高点就是接触网,这样一来接触网受到雷击的几率就大大地上升。
如果接触网遭受雷击,那么就会导致绝缘闪络而发生断裂,线路也会发生掉闸等各种安全事故,如果情况很严重,列车就会停运,一旦列车停运就会给铁路的运输造成很大的影响。
所以一定要将接触网的防雷工作做好,使电气化铁路能够在安全稳定以及不间断供电的环境下运行。
1 铁路接触网雷击故障分析雷电通常以雷云之间放电、和雷云对大地放电两种形式存在,雷云之间的放电虽然很强烈,但一般不影响大地上的建筑物和设备。
雷云对大地放电会对地上的建筑、设备、树木造成极大的破坏。
接触网雷击主要有直击雷、感应雷和雷电入侵波三种。
直击雷指雷云直接对接触网供电设备放电,强大的放电电流会产生热效应和机械效应,直接将设备击毁;感应雷指雷云通过静电感应或电磁感应在接触网附近的支撑装置、接触悬挂、附加导线上产生感应电势差,过电压会导致绝缘子闪络,电气绝缘击穿,甚至引起火灾和爆炸,造成设备的严重损伤;在附近发生雷击时,会产生雷电波,会沿着附近的线路入侵建筑物或变电所,同样会引发接触网故障。
据统计,由于雷击产生的电气化铁路接触网跳闸故障高达 30%到 60%,高速铁路的比例会更高。
高速电气化铁路一般建在开阔地区,多采用高架桥的方式。
浅析高速铁路接触网防雷技术摘要我国的高速电气化铁路有着很大的弊端和不足,其地理区域之间的跨度是非常大的,没有设置相应的备用系统。
当运行中的供电系统遭遇雷击的时候,可能会造成永久性的故障,使得供电区段停运。
避雷线的架设是有一定的条件要求,并且铁路部门已经进行了明确的规定,只有处在强雷区的接触网才架设避雷线,其他区段则不架设避雷线。
我国的绝大多数的高速电气化铁路网都处在多雷的区域中,而且接触网没有架设避雷线。
在这种情况之下,接触网是非常容易遭受到雷击,会对高速铁路的安全供电造成严重的威胁。
要为我国的高速铁路接触网的正常运行提供重要的保障,需要不断提高其安全性和可靠性,这对人们的生命安全和财产安全提供了重要的保证。
本文阐述了我国高速铁路接触网防雷设计的概况,并且提出了相应的完善高速铁路接触网防雷设计的措施和手段。
关键词高速铁路;接触网;防雷设计在牵引供电系统中,接触网占据着重要的位置,是其重要的组成部分,发挥着不容小视的作用。
一般的情况下,接触网都暴露在外部环境中,其后备能力是非常不足的,所以,要实现对其有效的维护和应用,就需要采取多种措施和手段,可以对大气过电压防护措施进行充分的应用[1]。
因为高速铁路的接触网都是裸露在外面的,同时高速铁路接触网也没有采取有效的防护措施,很多的时候都会对绝缘子有很大的伤害,使其作用得不到有效的发挥,很容易出现线路跳闸的问题,对于电气化铁路安全运营是非常不利的。
同时,当遭受到雷击的时候,也会出现侵入波过电压的问题,对相关人员的生命安全和设备的安全构成了严重的威胁,很容易发生安全事故。
1 国内高速铁路接触网防雷设计概况当下,我们国家的高速铁路有着几方面的特征,其地理区域跨度是比较大的,同时没有安装相应的备用系统,在此基础上,遭受到雷击的时候,非常有可能形成永久性故障,导致供电区段停运。
要对我国的高速铁路接触网进行有效的保护,提高其利用的效率,就需要从提高其可靠性和安全性方面入手,采取有效的措施在这两个方面进行完善。
城市周刊2019/9 CHENGSHIZHOUKAN 43电气化铁路接触网防雷技术分析赵 东 中国铁建电气化局集团北方工程有限公司摘要:电气化铁路接触网在铁路运输系统中发挥了非常重要的作用,但是因为雷电等自然因素会导致设备出现损失和停止运行等现象。
因此,在铁路运输管理过程中,对电气化铁路接触网防雷技术进行分析,对减少雷电损害,保证电气化铁路接触网的安全使用具有重要意义。
关键词:电气化;铁路接触网;防雷技术一、电气化铁路接触网防雷技术分析1.电气化铁路接触网雷电特点。
第一,绝缘子部位被雷击次数最多。
从对接触网雷击事故的数据调查中可以看出,在电气化铁路接触网雷击当中,多数的雷击部位都是绝缘子部位,雷击比例可以达到一半以上,在绝缘子被击穿之后会出现设备被损害的现象,从而影响到了铁路的正常运行。
第二,设备最高处容易被雷击。
构成接触网的正馈线、站场软横跨承力索端部的绝缘子被雷击的位置一般在高度10米及以上,但是对这些部位进行防雷保护的包装都安装在下方的部位上,根本发挥不了防雷保护的效果。
第三,雷击后设备多出现烧损和老化的现象。
接触网遭遇到雷击,绝缘子被击穿之后被烧灼,时间长后出现设备老化的现象,而接触线和承力索在被雷击之后会出现断线的现象。
而对于其他设备来说,在遭遇到雷击之后会出现不同程度的损坏,影响到接触网的正常运行[1]。
2.防雷技术应该遵循的原则。
铁路系统在接触网防雷处理过程中要对雷区等级进行明确地划分,并对雷击跳闸的概率进行记录,然后将两者进行结合,制定出更加完整的防雷方案。
在防雷技术的应用过程中要坚持将站场防雷与站房防雷技术结合起来,将接地系统与改造后的接触网防雷技术结合起来,对各类避雷装置进行融合,发挥好各自的优势。
另外,还要将避雷器与接闪器进行连接,这样才能够构建出更加完整的接触网防雷方案。
二、电气化铁路接触网防雷技术措施目前主要应用的防雷技术手段是安装防雷装置,这种防雷措施较为传统,是利用电阻的增加降低雷电的电压,将电流引入到地下去。
浅谈高铁接触网的防雷措施随着我国高铁的不断发展和完善,高铁接触网的安全问题也备受关注。
特别是在雷电多发的夏季,高铁接触网的防雷工作显得更加重要。
本文将就高铁接触网的防雷措施进行浅谈,为大家介绍相关的知识和技术,以期提高大家对高铁接触网防雷工作的认识和重视。
我们来了解一下高铁接触网的基本情况。
高铁接触网是高速铁路供电系统的一部分,主要用于为行驶中的高铁列车提供电力。
它与列车上的受电弓构成了高铁列车的供电系统,是高铁列车正常运行的重要保障。
接触网通常由支柱、横梁和导线构成,通过一系列复杂的设备和技术,保证列车在行驶途中能够稳定地获取电力。
高铁接触网容易受到雷击的影响,一旦发生雷击事故,不仅会影响列车的正常运行,还可能对乘客的安全构成威胁。
对高铁接触网进行防雷工作显得尤为重要。
在高铁接触网的防雷工作中,常见的防雷措施主要包括以下几种:接触网避雷装置、接触网接地装置和雷电监测系统等。
接触网避雷装置被广泛地应用于高铁接触网的防雷工作中。
这种装置主要通过设置导线和接地装置来引导雷电,将雷电的能量有效地释放到地面上,保护接触网和列车不受到雷击的伤害。
接触网接地装置主要是通过地下铜排等设备将接触网的电流转移到地下,从而减小雷击对接触网和列车的影响。
雷电监测系统则是通过设置避雷器和检测仪器,对雷电的情况进行实时监测和分析,为后续的防雷工作提供数据支持。
最后是雷电监测系统。
雷电监测系统一般由避雷器、监测仪器和数据处理系统等组成。
具体来说,避雷器是通过设置特定的装置和导线,将雷电的能量引导到地面上,实现雷电的消除和释放。
监测仪器则是通过设置特定的传感器和数据采集装置,对雷电的情况进行实时监测和分析,为后续的防雷工作提供数据支持。
数据处理系统则是通过设置特定的软件和硬件,对监测到的数据进行处理和分析,及时制定防雷工作的方案和措施,提高高铁接触网的防雷能力。
对高铁接触网进行防雷工作是一个复杂而又重要的工作。
在实际工作中,我们需要不断地更新防雷技术和设备,提高接触网的防雷能力。
关于电气化铁路接触网雷击过电压的探究文章研究接触网防雷措施的意义,介绍接触网系统遭受雷击的表现和特点,重点分析目前在电气化铁路建设中对接触网采取的几点常用的防雷措施,以供参考。
标签:电气化铁路;接触网;雷击;过电压1引言随着我国经济的快速发展,我国工业化发展的进程不断加快,人们生活水平有了较大的提高,也推动了电气化铁路的建设与发展。
在电气化铁路建设与运营中,其牵引供电系统中的重要部分就是接触网,其长时间处于室外恶劣的环境中,容易受到外界环境中各种不确定性因素的影响,尤其以雷击的影响最为严重,且对雷击的防护措施以及接触网耐雷击能力也一直是电气化铁路接触网建设中研究和关注的重点内容之一。
如果不采取有效措施而导致接触网遭受雷击,就容易引起绝缘子损坏、线路跳闸等危害,严重影响电气化铁路运营的正常运行,还会造成巨大的经济损失,甚至是人员伤亡事故。
2研究接触网防雷措施的意义在电气化铁路建设中,接触网的建设高度通常较高,且其中大量的导线采用的是铜材,本身具有较好的导电性,所以接触网一旦遭到雷击就会被此导体迅速接收和传导,进而对电气化铁路的供电系统造成严重的破坏。
这主要是由于在接触网遭到雷击之后,如果缺少有效的疏导措施对雷击电流进行疏导,电流就会通过接触网中的导线向供电系统中的变电站以及其他电气设备进行传导,而过大的雷击电流就会造成这些电气设备的烧毁,甚至是引发火灾或者爆炸等。
此外,在接触网遭受雷击时雷击电流之间会产生高频电磁场,此电磁场中的过电压会远超出电源线、信号线路等电线电缆的承受能力,所以会导致线路烧毁,进而导致设备造成损坏。
所以在不同的地区进行接触网建设的过程中,首先要对该地区的接触网雷击频率进行统计和计算,并针对计算出的接触线平均雷击数来进行相应的防雷措施,保护接触网以及供电系统和设备免受雷击的危害,从而确保电气化铁路的安全运行。
3接触网系统遭受雷击的表现及特点在进行电气化铁路的建设中,接触网是建设在室外、用于给电气化铁路提供动力的电源设备,其没有备用电源,且长时间处于室外恶劣的环境中,遭受风、雨、雪、闪电以及其他恶劣天气的影响,所以其一旦在各种自然灾害的影响下出现故障而跳闸,就会影响电气化铁路的正常运行。
电气化铁道接触网防雷与改造研究随着社会的不断发展,交通运输作为国民经济发展的重要支柱,其建设与维护也成为了重中之重。
在铁路交通建设中,电气化铁道接触网是不可或缺的一部分,它为列车提供了电力供应,推动了铁路交通的发展。
在电气化铁道交通中,接触网受雷击事件频发,给行车安全和铁路设备带来了严重的安全隐患。
急需进行接触网防雷改造研究,提高铁路交通的运行可靠性和安全性。
一、接触网防雷原理与现状分析1. 接触网防雷原理由于铁路位于户外环境中,经常遭受雷击,而雷击危害铁路接触网、牵引供电设备、信号设备和通信装备的正常运行。
接触网的防雷设计与安装是十分重要的。
接触网防雷的主要目标是降低雷击对设备和人员造成的伤害,同时保护设备不受损坏,确保列车正常运行。
2. 接触网防雷现状分析在目前的铁路接触网防雷设计中,主要采用了接触网绝缘支柱、接触线、线缆等材料具有一定的防雷性能进行施工和安装,以此来减少雷击对接触网设备的影响。
由于雷电环境的不断变化以及设备的老化等原因,目前的接触网防雷设计存在很多问题,比如对于不同地域和气候条件下的雷电特性了解不足,设备的防雷性能不强,不能有效地抵御雷击对设备造成的损害。
二、接触网防雷改造研究方向1. 接触网防雷性能评价在接触网防雷改造研究中,首先需要对接触网的防雷性能进行评价。
针对不同地域和气候条件下的雷电特性,采用雷电击打试验、雷电模拟试验等方式,分析接触网设备的受雷情况,评估其防雷性能。
通过性能评价,可以为接触网防雷改造提供科学依据,确定改造的重点和方向。
2. 接触网材料和设备改良在接触网防雷改造研究中,需要对接触网的材料和设备进行改良。
通过采用高强度绝缘材料、导电性能优良的导电材料、耐高温、耐老化的材料等,提升接触网的防雷性能,延长设备的使用寿命,减少设备损坏。
3. 接触网防雷监测与预警系统针对接触网受雷情况,可以设计接触网防雷监测与预警系统,通过雷电探测设备、监测传感器等设备,对接触网设备进行实时监测,及时发现异常情况,并采取相应的措施进行处理,以保障列车正常运行和设备的安全。
电气化铁路接触网线路防雷技术探讨 【摘要】本文从研究接触网防雷措施的意义、接触网防雷现状、避雷器的设置、避雷器的设置和防雷接地装置等几个方面进行了分析探讨,并结合近年来国内电气化铁路的研究成果,对以后电气化铁路接触网系统的防雷措施提供了建议。
【关键词】电气化铁道;接触网;避雷器;避雷线;接地 前言
近年来,随着电气化铁道运营公里数的不断攀升,我国的主要长大干线铁路、重载铁路以及所有的新建客运专线铁路全部采用电力牵引,因此确保铁路的牵引供电系统的安全、可靠、不间断供电,成为了铁路安全运行的重要环节。因此加强电气化铁道接触网线路防雷技术探讨,对我国铁道运行有着重要意义。
一、研究接触网防雷措施的意义 雷电可分为直击雷和感应雷,铁路接触网受到雷电袭击存在以下特点: A、铁路接触网一般是铁路线路上较高的设施,是比较容易受到雷击的设备。 B、接触网导线一般采用的铜材为良好的导体,是接受直击雷和传导雷感应雷的良好导体,是在铁路将受到雷击的严重威胁。
C、接触网受到雷击后如果不能得到及时有效的泄露,会通过供电线倒流入变电所、分区所中,从而引起对内部设备的损坏。当雷雨云之间、雷雨云对大地之间放电时,雷闪电流的高频电磁场对暴露在空间或室内的电源线、信号线、数据线上产生远远超过设备抗电强度的感应雷击过电压,使设备损坏。
从以上分析中可以得出:为了提高铁路接触网运行可靠度,整个接触网的雷电防护系统一定要有一套良好的接闪器、引下线和接地装置,采取完善的雷击防护措施。
接触网遭受雷击的频度与线路所处地区的年平均雷电日数有关。一般来说年平均雷电日数增大则每平方公里大地1年的雷击次数也随之变大,根据国际大电网会议委员会推荐计算:接触网侧面限界为3.1 m,承力索距轨面平均高度为7.4m,则单线接触网遭受雷击次数N=0.122×Td×1.3,复线接触网遭受雷击次数N=O.244×Td× 1.3,Td为年平均雷电日数。根据牵引供电系统运营部门的数据分析,我国华东、华东等沿海地区雷暴日大于60天的强雷区以及高于附近建筑物或地面高架桥区段上的电气化线路更是雷击事故多发区,雷击会造成接触网设备的大面积损伤,影响铁路线路的正常运行,造成重大的财产损失甚至人员伤亡。因此研究有效的接触网防雷击措施对于预防雷击事件造成的损失有重大的意义。 二、接触网防雷现状 根据我国《铁路电力牵引供电设计规范》(TBl0009-2005)中的规定,针对接触网的大气过电压保护原则有:“1 吸流变压器的原边应设避雷装置。2 高雷区及强雷区,下列重点位置应设避雷器:1)分相和站场端部的绝缘锚段关节:2)长度2000m及以上隧道的两端;3) 较长的供电线或AF线连接到接触网上的接线处。3 强雷区应架设独立的避雷线”。而面对具体工程实践上我国研究学者又提出了各自的见解,提出了以平均雷暴日60天为界限,低于界限的地区可以维持现有防雷措施,而高于界限的地区主要通过建设避雷线、降低接地电阻、加大空气间隙,以及增设避雷器的措施。因此国内电气化铁道接触网实际应用的防雷设备和技术存在一定的不足,也暴露了一些问题:
1、部分铁路沿线未按照标准要求架设独立的避雷装置;在强雷区的范围内,仅在设置开关的上网点和绝缘关节处设置避雷器。
2、避雷装置设置的密度不合理,一般主要在变电所、分所区、AT所附近的分相和绝缘关节设置避雷器,而忽略了一些高架桥和空旷的高路堤区段的接触网。
3、我国的接触网防雷设施一直以在重点部位设置避雷器的方式,避雷器一般只对直击雷起到防雷作用,对感应雷则起不到有效的防雷效果。
4、避雷线装置已大面积使用于电力系统的防雷设计,而接触网的机构复杂,需要的可靠性较高,因此避雷线未得到推广。另外避雷器具有体积小、重量轻、结构简单、安装方便等特点;在电气化铁路建设的初期,避雷器起到一定的防雷效果。随着我国经济发展和铁路技术水平和铁路运行安全要求的不断提高,单纯依靠避雷器的防雷技术已经很难满足现阶段的防雷需求。
三、避雷器的设置 我国电气化铁路用避雷器经历了角隙避雷器、管形避雷器、碳化硅阀形避雷器和氧化锌避雷器等几个阶段的发展。现在电气化铁路用避雷器主要是复合外套氧化性避雷器。
氧化锌避雷器主要的工作原理就是:利用氧化锌良好的非线性伏安特性,使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级);当过电压作用时,电阻急剧下降,泄放过电压的能量,达到保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙,利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。接触网用氧化锌避雷器具有体积小、重量轻、结构简单、安装方便等特点,其保护水平应与接触网的绝缘水平配合良好,特别是带间隙避雷器的50%冲击放电电压与接触网绝缘子的放电特性一致,且正、负极性的分散性要小;其保护距离应尽可能大;其密封性、防爆性、耐污性、可靠性要求较高。 图一避雷器的典型安装图 虽然避雷器对接触网的防雷起到一定作用,但必须认识到接触网安装避雷器的不足之处和其在整个牵引供电系统防雷保护作用的局限性。接触网上安装的避雷器保护范围有限,只能防止其保护范围内的接触网绝缘闪络、机车车顶保护电器动作;接触网用氧化锌避雷器大都采用带串联间隙的结构,其复合绝缘子长度短,污秽条件下的工频电压耐受能力低可能会增加污闪事故率;如大密集安装避雷器则每年的检查和维修工作量较大,维修费用也将大大增加。
综上所述,接触网上安装避雷器的保护距离和发挥的作用有限,只能作为牵引供电系统防雷技术措施的一种补充。防雷与线路所在地形、气象条件密切相关,不同的地域差异较大,同一地域中线路经过的地形不同,防雷效果也有一定差别,因此应在防雷设计时充分考虑这些因素。同时也应清楚认识到,由于雷击发生的时间和地点以及雷击强度的随机性,对雷击的防范难度很大,要达到阻止和完全避免雷击事故的发生是不可能的,只能将雷电灾害降低到最低限度,大大减小被保护的接触网和牵引变电设备遭受雷击损害的风险。在接触网上安装避雷器时,应根据线路及其具体情况,充分分析安装避雷器的利弊,综合考虑技术和经济因素,适量安装。
四、接触网避雷线设置 原铁道部《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009-2005)中的接触网防雷设计要求,对雷暴日小于60日的区域,可以通过安装避雷器的方式实现防雷。而对于处于强雷区的接触网,避雷器只能对安装地点附近区段进行有限保护,对接触网的全线防雷效果不大。在这种情况下,接触网系统需架设独立的避雷线以保证全线的大气过电压保护。
考虑到新建电气化铁路以双线为主,本文仅以两根等高平行避雷线为例计算避雷线的保护范围。两根避雷线外侧的保护范围按单根避雷线的计算方法确定(图1)。2根避雷线之间各横截面的保护范围,由通过2根避雷线Ⅰ、Ⅱ 点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定。O点的高度h0为:
h0=h-D/4p ………………式(1) 式中,h0为2 根避雷线之间保护范围上部边缘最低点的高度(m); D 为2 根避雷线之间的距离(m); h 为避雷线的高度(m)。 p 为高度影响系数(h≤30m,P=1;30m<h≤120m,p=) 图二 高度为h的两根等高平行避雷线的保护范围 一般情况下接触网悬挂断面(以AT供电为例)如下图: 图三:典型路堤段接触网悬挂示意图 根据式(1),可以计算出避雷线的安装高度,使整个接触网处于避雷线的保护范围之内。当受到雷击时,靠近避雷线的被保护物比避雷线低,最后选定击中避雷线,由于避雷线的屏蔽和迎面先导作用,从而使在避雷线保护范围内的接触网遭受雷击的概率大大减小。考虑到避雷线需可靠、有效的接地,而接触网则需要良好的运行环境,尽量减少外界条件的干扰,因此建议避雷线在田野侧安装,如图三:
图四:避雷线安装示意图 五、防雷接地装置 工程中采用接触网架空避雷线或者避雷器配置的防雷设计时,都需要设置独立的防雷接地极或者接入铁路综合接地系统。
直接接入综合接地系统,优点是施工简单、投资少;缺点是对综合接地系统的要求高,要求接入点接地阻值足够小并在接入点进行屏蔽接地。当雷击电流通过综合接地系统泄漏时,雷电流×接地电阻得出的电压值超过了设备的耐压值,则容易造成附近接入综合接地系统的低压设备的损坏。
单独设置接地极,优点是安全性高,防雷接地采用单独泄流通道,对其他的低压设备不会产生影响;缺点是实施困难(尤其是桥梁区段),经济代价较大。
通过两种接地方式的经济技术的对比,线路的桥梁区段,综合接地系统一般是利用桥墩作为接地体,以保证综合接地不小于1Ω的要求。由于桥墩体量大、钢筋密布,经检测,单个桥墩的接地电阻可保证在10Ω以下,满足接触网防雷接地的阻值要求;因此考虑采用部分桥墩作为接触网防雷接地的接地极,与综合接地系统隔离解列。这样既解决了接触网防雷接地对低压设备的影响,又可以解决桥上接地极实施的困难。路基段设置独立的接地极相对容易,可以采用设置单独接地极的方案。
结束语 通过对电气化铁道接触网线路防雷技术的问题梳理,进一步明确了防雷技术在电气化铁道接触网中的重要性。因此,在电气化铁道接触网的后续发展中,要不断提高防雷技术的应用,对防雷设计做出差异化处理,根据线路所处的雷区、线路工况以及土壤电阻率等条件选择出最合理经济的防雷方案,促进电气化铁道接触网线路的安全稳定发展。
参考文献