城市轨道交通接触网防雷技术应用

周守琪

摘要：随着我国城市轨道交通的快速发展，系统性的防雷工作也越来越重要。我国国土面积辽阔且地形复杂，山地丘陵区域居多，这导致我国高速铁路在修建时需要跨越各种区域，从而给接触网唯一的动力来源牵引供电系统带来巨大压力，由于牵引供电系统无备用线路，一旦线路发生故障，必须在最短时间内快速清除故障，否则严重影响了轨道交通营运时间，因此牵引供电系统供电稳定性具有重大意义。本文主要探讨了城市轨道交通接触网防雷技术应用。

关键词：城市轨道交通;接触网防雷技术;应用

中图分类号：U22文献标识码：A

引言

目前，在轨道交通日常设备设施维护作业中，主要是针对供电设备本体运行状态检查与维护，基本上忽略了对防雷装置的定期检查，这样就不会及时发现防雷装置是否损坏，造成了整体的防雷效果不佳的隐患。因此要想提高接触网防雷能力，研发性能更好的避雷器，设计更加合理的防雷装置结构，合理规划并建立完善的保护线网络是十分有效的途径，也是当前最可行的途径之一。

1接触网隐患常见类型

接触网是地铁重要供电设备，是牵引变电所和地铁列车之间传输电能的桥梁。柔性接触网由于需要较大的安装空间，一般不在地铁隧道中使用[1]。刚性接触网具有安全可靠性高，事故发生率低，零部件少，载流量大，维修工作量小等特点，广泛应用于地下隧道线路。

接触网线路常年暴露在空气中，依据接触网历史隐患跳闸统计，由于地域气候等原因会出现较大的南北差异：北方风沙较大，会出现绝缘子污闪放电长时间积累导致线路发生跳闸;南方由于天气较好，会导致树苗疯长，从而导致树闪放电;在西南区域，常常会因线路覆冰过多导致接触网线路发生跳闸;各类自然天气带来的恶劣条件;以及由于接触网供电线下方施工导致的线路存在隐患。因此，接触网隐患故障分类如：绝缘子污闪、覆冰、树闪、恶劣天气、施工、其他。以上各种类型基本为渐发型故障，因此只需要在隐患发生时及时排除故障，可实现线路的安全隐患排除即可避免接触网发生故障跳闸，因此本系统从隐患本质出发，当接触网隐患产生时线路开始放电进行线路的监测[2]。

2雷电种类

根据雷电形状，大致可分为片状雷电、线状雷电和球状雷电3种。从雷击方式考虑，雷电可分为直击雷、感应雷（包括静电感应和电磁感应）和球形雷。直击雷，是带电云层（雷云）与建筑、大地或防雷装置等物体间发生的迅猛放电现象，伴随产生电效应、热效应或机械力等破坏作用;感应雷，也称为雷电感应或感应过电压，是雷云发生自闪、云际闪、云地闪时，进入建筑的各类金属管、线上产生的雷电脉冲，分为静电感应雷和电磁感应雷;球形雷即球状闪电，俗称滚地雷，通常在雷暴下发生，呈直径15cm～30cm的闪电球，呈现多种色彩，通常只维持数秒，但也有维持60s～120s的记录，这种雷电造成的雷击损害较大。

3城市轨道交通接触网防雷技术应用

3.1优化防雷装置布局

在参照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）中明确需装避雷器外，对易受雷击高架段接触网锚段加装氧化锌避雷器及电压均衡器，确保不大于200m范围内设置一处避雷器。这样一来，可以增加雷电能量释放通道，降低因氧化锌避雷器自身损坏导致整体防雷体系失效概率。

3.2制定轨道交通行业的雷电标准

协同轨道交通行业各业主单位以及气象主管部门共同制定城市轨道交通防雷技术规范，从理论基础上规范城市轨道交通防雷的设计、施工、检测与维护等，以便正确、安全、科学地开展城市轨道交通防雷装置检测技术工作。轨道交通附属设施较多且分散，线路较长，既有局部独立进行防雷，也有综合统一防雷。

3.3避雷器配置方式

（1）逐基支柱安装

接触网采用逐基支柱安装避雷器，即每级接触网支柱上的线路绝缘子都并联安装带串联间隙避雷器。通过仿真计算可以发现，逐基支柱安装避雷器能够实现绝缘子的有效防护，雷击故障时绝缘子两端承受的电压不超过绝缘子50%雷电冲击耐受电压，导致绝缘子不会发生击穿闪络事故，因此逐基支柱安装避雷器能够有效保护接触网线路绝缘子。

（2）隔基支柱安装

隔基支柱安装避雷器也就是每隔1级支柱安装1个接触网线路绝缘子用避雷器。绝缘子用避雷器的架设方式是并联在绝缘子两端，雷电流依然通过接触网支柱与高架钢梁结构流入大地，在接触网上依然会产生冲击电压，这个冲击电压可能会造成没有安装避雷器的接触网支柱线路绝缘子发生绝缘[3]。

3.4安装避雷装置失效恢复系统

轨道交通供电设备主要由牵引变电所内的变电设备以及 接触网输电设备组成，城市轨道交通接触网防雷措施实施过程中，需要构建对应的装置失效恢复系统。根据我国国情状况，轨道交通的规模比较大，其环境相对复杂，采取人工抢修方式无法有效满足城市轨道交通接触网防雷要求，需要构建完善的应急制度，建立防雷装置失效恢复系统，确保轨道交通接触网出现故障的情况下可以及时恢复正常运行。进而确保轨道交通的稳定运行，减少接触网雷击事故发生，带来严重的经济损失。

3.5加强防雷装置的日常维护工作

防雷装置的日常维护工作是一项基础性、长期性、季节性的工作，需要设备归属部门对防雷设施进行定期维护检查，建立防雷装置检修臺账，对于巡视中发现的装置损坏等情况及时更换，确保日常维护落实到位。尤其是在雷雨季节，适当增加巡视检查密度，并在不断发现问题的过程中完善检修规则，形成综合性的防雷体系，减少雷电给轨道交通供电设备的损害。此外，定期委托有资质的检测单位进行整体防雷效果检测，确保防雷体系处于优良状态[4]。

结束语

随着我国城市轨道交通技术的迅速发展，地铁的安全稳定运行已受到广泛关注。接触网是一种特殊形式的供电设备，它可以把电源系统与列车电气系统相连接，为地铁列车提供电力。如果雷击产生的电流通过接触网线传输到相近的牵引变电所，势必会造成所内供电设备的损坏，从而导致故障扩大形成更大范围的事故。因此，就需针对雷电对轨道交通供电设备的危害进行研究，找到轨道交通供电设备的防雷整治措施显得尤为重要。

参考文献：

[1]丁旻，刘艳清，张开华.城市地铁交通防雷装置检测技术规范要点解读[J].标准科学，2021（03）：83-86.

[2]姚继东，刘洋，江晓玲.城市轨道交通系统雷电防护浅析[J].技术与市场，2020，27（08）：93-94.

[3]罗恒，彭宇辉.浅析雷击对电梯的危害和防护措施[J].西部特种设备，2020，3（03）：70-74.

[4]靳小兵，巫俊威，田琨，卜俊伟.城市地铁雷电防护关键技术研究[J].气象科技，2014，42（06）：1106-1113.