摘 要：铁路接触网的额定电压只有25kV，采用的绝缘等级较低，接触网一旦遭受雷击就会造成绝缘子闪络、线路跳闸等事故，更严重的会引起列车停运，将会对铁路运输带来巨大的损失。随着铁路的规模不断增大，以及高速铁路的发展，雷电对接触网的危害也越来越严重。为此，本文主要分析接触网落雷的特性，并由此探讨其防雷保护措施。

关键词：接触网；落雷特性；防护措施

1 接触网落雷特性

随着电气化铁路运营里程的增加和极端恶劣天气的增多，全路供电设备雷雨天气下的跳闸和设备故障问题突出，对供电设备安全运行和运输秩序造成较大影响。高速电气化铁路接触网设备具有线路长、露天高空布置、高电压等特点，在雷雨天气情况下易遭受雷电侵害。雷云对地放电受到气象、地质和地形等众多自然因素影响，雷电活动的频繁程度也因地域而异。供电线路雷击跳闸主要分为两种形式：一种是雷直击线路引起的，称为直击雷过电压；另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。接触网的落雷特性主要体现为：雷击位置为绝缘处所。

在接触网中雷击位置大多在绝缘处所，比例高达50%以上。当雷电击穿绝缘子之后，会造成设备故障从而干扰运输秩序影响行车安全。设备顶点易遭受雷击。软横跨承力索端部绝缘子等，极易遭受雷击的位置距离钢轨轨面的高度多在10m以上，而保护这些部位的接触悬挂却在它们的下部，根本起不到防护作用。雷击后果为烧损老化。绝缘子等部位遭到闪络放电后会被烧伤，时间长了就会出现老化现象。对于接触线等线状设备来说，遭受雷击后会出现断線、塌网等危及行车的严重事故；对线路的其他设备造成备损害，导致非正常工作，干扰了电气化铁路的正常运行。

2 接触网防雷保护措施分析

电气化铁路接触网主要采取安装避雷器进行大气过电压保护，通过在接触网供电线上网点、电分相、隔离开关及长大隧道两端等重点设备处设置避雷器的方式进行防雷。

2.1 安装避雷器

避雷器由接线端子、主体原件构成。主体原件内装具有伏安特性的氧化锌电阻片；外套采用憎水性的硅橡胶制成。在系统正常电压下，避雷器呈高电阻，流过避雷器的电流仅为微安级，可确保避雷器长期稳定运行。当系统出现过电压时，避雷器呈现低电阻，吸收并对地释放能量，使被保护设备的过电压限制在允许范围内。一旦吸收能量过大（如直击雷等），避雷器不足以承受该能量时，避雷器就会自损，内部的核心部件（电阻片）被击穿，强烈的电弧会使避雷器内部空间剧烈膨胀，而引发避雷器预先设计的压力释放口释放，由于避雷器被击穿引起短路电流会使主断跳闸。设备维护单位在每年进入雨季前，还要开展避雷器接地电阻复测工作，整治接地电阻超标的接地极。

2.2 安设避雷线

安设避雷线是减少接触网跳闸、避免绝缘子损坏最有效的手段。对处于强雷区的电气化线路，应结合线路条件和雷电防护要求，以架设避雷线为主。架设避雷线，通过引导雷电流向避雷线放电，经过接地装置导入大地，从而使接触网设备免遭雷击。安设避雷线主要是防直击雷，它可以安装在支柱或承力索上方。

2.3 差异化技术策略

建议接触网雷电防护采取差异化技术策略：①针对客运专线或客货专线等不同线路和速度等级分别制定不同的雷电防护标准和要求；②在进行雷区划分的过程中，不单纯依赖雷电日数据，应当对系统跳闸情况进行统计调查分析，以保证雷电防护措施的针对性；③将区间与站场的接触网根据区域不同雷电防护措施区别对待；④在雷雨多发地区，应对处于高架桥区段及处于空旷地区的接触网线路进行特殊重点防护。

2.4 设置并尽可能抬高架空地线

有研究表明，架空地线不仅可以作为闪络通道对接触网系统起到保护作用，升高架空地线还能够产生类似于避雷针的接闪效果，在一定程度上减少直击雷直接击中接触网导线的概率。除对架空地线进行抬高以外，架空地线与承力索、接触线在水平面上的相对位置对其防护范围来说也非常关键。以往，电力部门经常采用“折线法”、“保护角”等概念对避雷线的防护范围进行设计。而自上世纪80年代开始，世界上大多数国家均采用IEC（国际电工委员会）标准的“滚球法”计算保护范围。近些年，我国在新修订的国家标准中也逐渐接受了“滚球法”。采用“滚球法”校验架空地线的防护范围，通过校验结果来调整架空地线与接触线、承力索的空间位置以加强接触网抵御直击雷的能力，不失为一种好的有效的防雷方案。

2.5 绝缘保护间隙

雷击过电压不仅会导致绝缘子发生闪络，闪络后的电弧还会对绝缘子产生烧蚀，使得绝缘子永久性损坏。采取在水平绝缘子或悬式绝缘子的两端，加装保护间隙的防护方式。在绝缘子两端加保护间隙，避免绝缘子损坏，保护绝缘子，在一定程度上降低雷击事故。由于雷击的大多位置在绝缘子，采用复合绝缘子或增加绝缘子的片数等方法，提高绝缘子的绝缘性能。

2.6 工程实施过程把控

在接触网雷电防护工程措施实施过程中重点把控：①对于区间接触网，在接触网支柱顶端敷设独立架空避雷线；②良好的接地电阻可以极大降低接触网遭受直击雷或反击雷对接触网绝缘部件的损坏程度和概率，降低牵引变电所由雷击所引起的跳闸次数，应重视雷电防护接地部分；③对于柱顶设置了避雷线、避雷器的支柱及其他供电设施，信号等其他弱电设备接地点应距离该支柱接地体15m以上，有条件时，独立避雷针或避雷器可设置独立的接地极或系统；④在进行接触网雷电防护设计时，工作人员应当对接触网所处地域内的雷电强度、跳闸次数等进行统计，结合经济技术对比分析，核算雷电防护措施的可靠性；⑤关注放电间隙类技术措施对雷电防护效果的影响。

2.7 减小接地电阻与接地间距

减小接地电阻阻值，对减小雷电反击也有一定的作用。避雷线上落雷后，雷电流沿避雷线流入支柱，虽然支柱或其接地引下线的电感、支柱接地电阻上的压降、柱顶的电位可能达到足以使线路绝缘发生反击的数值，但是即使这样仍会造成停电事故。所以，在成本不增加很多的前提下，可以考虑尽量减小接地电阻值，以减小雷电反击发生的几率。在土壤电阻率较低的地区，用桥墩作为基础接地体时，接地电阻值应尽量降低。运营中，可有效减少绝缘子闪络的发生概率，在防雷重点区域，还可考虑适当缩小接触网系统的接地间距。

2.8 加强日常隐患排查

以故标指示位置为中心，前后两公里组织接触网工排查故障点；加强排查技术力量，安排专业工程师参加扩大排查故障点范围；申请天窗，以作业车巡检方式上网排查。在处理已发现的闪络绝缘子后，还要沿着雷电流可能通过的路径全面排查设备隐患，如检查就近支柱有无其它绝缘子闪络，打开承力索座，检查承力索有无烧伤断股现象，电气连接点有无放电现象，以防止隐患排查不到位，发生设备故障。日常巡视工作中，安排业务素质较高的员工检查避雷器状态，特别是雷雨天气巡视，重点检查避雷器、脱离器、计数器运行状态，准确记录避雷器动作情况；各种引线是否满足运行要求，下部地线连接是否牢靠等内容，以确保隐患及时发现及时排除。

3 结语

由上文可知，铁路运行的安全性和稳定性与接触网雷电防护性能有着十分密切的关系，由于接触网是露天设置，无备用且绝缘水平低，在雷击过后极易受到过电压的影响而发生跳闸和闪络故障。接触网一旦遭受雷击将对接触网造成严重危害，不仅会影响铁路运输秩序，给旅客出行带来不良体验，甚至威胁铁路运行安全。基于这个角度，本文主要分析了接触网的落雷特性，并探讨了接触网的防雷保护措施，仅供参考。

参考文献：

[1] 沈海滨，陈维江，边凯，陈康.高速铁路接触网悬式复合绝缘子防雷应用特性实验研究[J].高电压技术，2015（5）：1574～1581.