【摘  要】随着铁路运营速度的不断增加，其安全影响因素也逐渐增多，本文通过对现有高速铁路的雷电防护方式进行对比，分析了牵引网易受雷击的主要部位，总结了影响雷击跳闸率的相关因素，提出了几点增加牵引网雷击耐受能力的方法。

【关键词】高速铁路;雷电防护;雷击跳闸率

Abstract：With the increasing speed of railway operation，its safety influencing factors are gradually increasing.This paper compares the lightning protection methods of existing high-speed railways，analyzes the main parts of the traction network susceptible to lightning strikes，and summarizes the relevant factors that affect the lightning strike rate.Several methods have been proposed to increase the lightning strike resistance of the traction net.

Key words：High-speed railway;Lightning protection;Lightning strike rate

1.引言

随着经济的飞速发展，人们的生活节奏也越来越快，相应的对于出行速度的要求也越来越高，为满足人们的需求，铁路已经经过了多次提速，但同时其安全性也受到了越来越多因素的影响，比如雷电活动。“7.23甬温线特别重大交通事故”造成了大量的经济损失和人员伤亡;大西高铁太原管段自联调联试、试运行至2014年7月1日正式运行以来，在雷雨天气确定为雷击的跳闸故障有10件;显然，如何对于运行中的高速铁路雷电进行防护已成为目前研究的一个重点问题[1-3]。

2.现有的防雷措施分析

我国在电气化铁路牵引网防雷设计时，主要依靠TB10009-2005《铁路电力牵引供电设计规范》5.3.1条规定[4]：

（1）由于吸流变压器比接触网绝缘子造价高很多，应该对其进行重点防护。

（2）高雷区以及强雷区，应该在下列位置进行雷电防护。

①列车在进出站时需经过分相和站场，而在这里所允许的检修时间极短，且分相和站场端部的绝缘锚段关节结构复杂，因此，需针对这些部位加强防护。②在隧道内，常伴有空气流通不畅、湿度大、绝缘子积污严重、维修不便等恶劣环境，因此需对长度在2000m以上的隧道两端装设避雷装置。③较长的供电线。④正馈线与接触网的接线处。

（3）在强雷区应架设独立的避雷线。

根据推荐性标准来看，对于牵引网的防雷设计较为笼统，只是针对一些重要部位或者重点区域做了要求，但是，牵引网遍布全国，所经地形地貌、气候环境千差万别，采取针对性的防雷措施才具有效果。下面对于目前的防雷方式进行分析。

2.1架设专用避雷线

避雷线防雷是在雷电先导的发展阶段，避雷线顶部汇集电荷后在发展先导和避雷线顶端之间的电磁通道中建立强电场，避雷线迎面先导的产生和发展进一步加强了该通道中的电场强度，最后引导雷电锁定并击中避雷线，使被保护物避免遭受直击雷。当接触网附近地面遭受雷击时，雷电流致使导线产生很强的感应过电压，而避雷线与接触网导线之间的耦合作用可减小绝缘子承受的感应电压[5]。因此，避雷线不仅可以有效降低接触网遭受直击雷的概率，还可以降低因感应过电压而导致绝缘子击穿闪络的概率。但是牵引网属于极为狭长的区域，要想完全保护，就要沿线架设避雷线。这无疑大大增加了高速铁路建设的成本。

2.2增设避雷器

避雷器防雷是利用其冲击放电电压低于接触网绝缘（空气间隙和绝缘子）及电力机车车顶保护装置（保护间隙和车顶避雷器）的冲击放电电压，当雷击接触网时，避雷器会先于上述保护装置放电，避免上述保护装置动作引起变电所断路器跳闸，从而降低接触网雷击跳闸率，提高线路的耐雷水平[6]。但接触网避雷器也有其自身的保护距离，我们不可能在每根牵引网支柱上都安装避雷器。

2.3抬高PW（保护线）线

将PW线抬升至相应高度后再进行架设，将PW线兼作为避雷线，使接触网和正馈线处于PW线的保护范围内，同时使得PW线良好接地。这样利用了既有PW线，工程量最小，投资最省，但是施工的范围增大，且PW线位于正馈线线肩架下方，为满足相应的防雷效果，需将PW线改迁至正馈线线肩架上方，实施难度大;另外由于PW线为非绝缘安装，通过钢支柱和吸上线与综合地线连接，当雷电流较大时，可能导致综合地线的电位升高，引发地线上的设备故障。

2.4增加接觸网绝缘

高速铁路的支柱高于其他部位，根据EGM模型可以发现，其支柱是易受雷击的部位，当雷击牵引网支柱时，将在支柱上产生冲击过电压。分析表明，70%直击雷将导致绝缘子冲击闪络，此时可以采用增加绝缘子串片数、使用大爬距绝缘子、加大空气间隙等方法加强接触网绝缘。研究表明，棒式绝缘子比悬式绝缘子具有较好的累点耐受能力。

2.5降低接地电阻

若雷电直击接触网支柱，且接地电阻较大，则接触网支柱顶部将产生高电位，绝缘子串可能发生闪络，导致接触网接地短路故障。因此，降低接触网支柱接地电阻可降低雷击时的电位上限，间接提高接触网防雷水平，防止发生反击现象。

3.结论

通过对目前的多个牵引网雷电防护方法分析可知，我们应该采用差异化防雷措施，对于不同的地域、地形、地貌、气候建立多场域耦合模型，并结合相应的评估手段，采取针对性的防雷措施。

参考文献：

[1]杨昱鑫.计及工频电压的接触网耐雷水平研究，电瓷避雷器，2015，（03），79-83.

[2]杨昱鑫.西部干旱沙漠地区接触网防雷仿真研究，电瓷避雷器，2016，（05），48-53

[3]于增.接触网防雷技术研究[J].铁道工程学报，2002，（1）：9-14.

[4]中华人民共和国铁道部，TB1009-2005，铁路电力牵引供电设计规范[S]：1958-1962.

[5]苏宇荣.杭深线接触网防雷系统现状分析及对策，电气化铁道，2017，28（04），30-33.

[6]杨昱鑫.牵引网避雷器安装位置仿真研究，兰州石化职业技术学院学报，2018，18（02），15-19.

[7]肖志刚.大西高铁接触网防雷优化措施研究，电气化铁道，2015，（05），10-13.

基金项目

西北地区高架路段高速铁路雷电防护研究（KJ2018-11）

（作者单位：1.兰州石化职业技术学院 电子电气工程学院;2.甘肃交通职业技术学院 公路桥梁系）