高速铁路接触网防雷措施及施工要点

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摘要：高速铁路接触网一旦遭遇雷击，如果无合理的防雷措施，高速铁路牵引系统就会崩溃，无法维持正常的运行和使用，严重情况下还需要全面停运，造成严重的损失。为有效减少雷电对高速铁接触网在运营使用过程中的影响，必须在设计及施工阶段完成防雷设计并施工。文章通过对高速铁路接触网防雷设计及施工要点进行详细阐述，有效提高接触网防雷水平及可靠性。

关键词：高速铁路;防雷;接触网;措施;施工要点

1.引言

在高速铁路接触网运营各类事故中，雷击事故是主要事故之一，且雷击引发的事故常常伴随着设备损坏等严重后果，抢修难度较大，对高速铁路的运行影响时间较长，因此必须重视高速铁路接触网的防雷设计;同时部分雷击事故是因为施工过程中未按设计要求执行，施工标准不达标造成，因此还必须重视防雷保护措施的施工卡控，下面我们将从防雷设计及施工要点卡控两方面进行分析和阐述。

2.接触网接触网系统的雷害类型

高速铁路雷击接触网主要包括直接雷击和感应雷击，直接雷击是雷电直接作用于承导线、附加导线及支柱上，主要遭遇的雷害类型有绝缘子损坏、设备损坏及支柱损坏等，并造成线路跳闸：感应雷击是指雷电的落雷电在接触网附近，导致导线上的束缚电荷失去约束而变为自由电荷，从而以电压波的形式沿导线向两端流动，雷击产生的侵入波过电压通过接触网传入牵引变电所，引起所内电气设备的损坏，造成更为严重的事故。雷击影响示意图见图1.

同时由于接触网施工过程中质量不达标或施工错误，如接触网接地设备接地电阻不达标或未按要求设置接地极、未正确安装避雷器是主要事故原因，一旦遭到雷击，将损坏接触网及信号通信等其他专业设备。

3.高速铁路接触网的防雷措施

3.1采用合成绝缘子

在实际操作过程中，当遭遇雷击时，合成绝缘子会释放一种能够吹走电弧的气体，从而杜绝了电弧与绝缘子发生接触。当合成绝缘子某一部分受到灼烧时，其特殊材料构成使得它拥有极佳的抗燃烧能力，不会因高温导致炸裂，为线路提供了宝贵的自我修复时间，因此避雷器、隔离开关等设备绝缘子主要采用硅橡胶复合绝缘子为主。

3.2接触网防雷接地

目前高速铁路两侧设置综合接地系统，电气化、电力、通信、信号等专业设备及其相应金属构筑物的接地原则上均接入，其中接触网电气设备必须接入，主要当接触网遭受雷击，雷击电流主要通过贯通地线及PW线、避雷线进行散流，其中贯通地线是综合接地系统的主要组成部分。

同时接触网供电线支柱、隔离开关、避雷器、电缆等距离线路两侧较远的设备，防雷接地无法接入贯通地线，需单独埋设接地极。

3.3合理设置避雷器

避雷器是针对普通雷电情况所使用的常规手段，在实际运用过程中，避雷器通过检测接触网上遭遇的电压负荷数，如果电压高于避雷器的放电电压，避雷器就会立即释放出雷电，与接触网上遭遇的雷击电压之间形成一个高电阻，进而可以阻断工频续流，使得绝缘子能够在这一次雷击中被安全保护下来，为接触网的安全和正常使用提供保障。

3.4架设避雷线

高速铁路隧道外区段，为防止接触网遭受直接雷击，一般架设避雷线实现，避雷线主要有单独架设避雷线，或通过保护线实现，一般在强雷区单独架设避雷线，同时成排供电线支柱架设避雷线实现集中接地，当发生雷击现象时，保护线能及时通过不平衡短路电流，从而保证正常的电流传送。

同时以接触网结构形式、接地间距不同，科学的技术接触网的耐雷水平，从而在合理的地里位置设置架空地线接地点，一般而言接地极数量的多寡与耐雷水平成正比消长的关系，因而可以进一步通过设置接地点，降低雷击对接触网的影响程度。

4.高速铁路接触网施工要点

4.1架设避雷线

成排供电线支柱架设架空地线集中接地，每个供电线支柱均设接地极，并与架空地线可靠连接，接地极的接地电阻为10Ω;

变电各所亭出所馈线长度小于1km时，在上网点处接触网两侧架设避雷线，各单侧方向避雷线长度与架空供电线长度之和不小于1km。

无特殊要求区段，均由保护线代替避雷线进行防雷保护，保护线均为非绝缘安装，即可承担接触网回流电流通道，也可作为雷击电流通道。

避雷线架设过程中主要注意按设计设置驰度及张力，因为温度降低时避雷线驰度减小张力增大，一旦张力过大发生断线，同时避雷线接地需严格按设计及规范要求进行施工，接地相关要求详见4.3防雷接地。

4.2避雷器安装

避雷器关主要设置在接触网供电线（电缆）上网点、电分相、绝缘关节、长度2000m及以上隧道的两端等关键位置。避雷器安装示意图见图2，避雷器安装主要需注意：

首先，接触网避雷器主要为氧化锌避雷器，避雷器进场后，必须进行相关试验，实验合格后方可进行安装。

其次，氧化锌避雷器安装时必须注意脱离器安装，如图，脱离器必须安装于支撑绝缘子侧，如安装于避雷器侧，一旦接触网遭遇雷击，脱离器脱离将导致绝缘距离不足或直接与避雷器托架直接接触，发生短路事故。

最后，计数器采用角钢与钢支柱固定时，应采用环氧树脂承压板保证计数器外壳与钢支柱绝缘。

4.3防雷接地施工

高速铁路接触网支柱、相关设备均由接地要求，均需安装接地连接线接入综合接地系统，防止漏电、感应电及雷击电流损伤接触网及伤害检修人员，因此必须确保可靠接地，为确保接地质量，必须注意以下几个方面：

（1）站前单位预留接地端子必须逐一检查，确保无损坏，同时对接地端子接地电阻逐一检测，电阻不大于1Ω，检测合格方可进行接地连接安装。

（2）线路两侧避雷器接地安装：避雷器本体低压侧引出铜芯绝缘电缆引入计数器，从计数器外壳引出铜芯绝缘电缆，在路基段接入该开关柱就近、或大小里程相邻支柱附近的贯通地线端子，在桥上可选择接大里程或小里程桥头接地端子，此接入点应避开信号设备接入点15m，避免雷击电流损坏信号设备。避雷器底座引出采用接地线接至保护线。

（3）供电线单独避雷器接地连接安装：从避雷器本体低压侧引出绝缘电缆引入计数器，从计数器外壳引出绝缘电缆，单独打接地极。如钢支柱自身以接地极接地而无架空地线时，从避雷器底座引出一条电缆，接入支柱自身处接地极。如钢支柱自身以架空地线接地而无接地极时，避雷器底座引出一条接地线接架空地线，再引出一条电缆接入新设接地极。供电线避雷器低压侧接地极接地接应与路基区段综合贯通地线地中距离相隔15m以上。

架空地线及零散支柱接地：距所亭较近的架空地线接地极需与所亭主接地网连接，连接线采用70mm铜绞线，地中埋设直线长度不小于15m;所亭出口附近零散支柱的接地极需与所亭主接地网连接，连接线采用70mm”铜绞线。线路附近的零散供电线支柱及架空地线接地极在桥梁区段接至桥墩地面处综合接地端子，在路基区段接至接触网基础处综合接地端子，连接线采用70mm”铜绞线。如架空地线及零散支柱无法与所亭及线路综合接地连接，应单独设置接地极，架空地线大于1km时，除架空地线两端外，在锚段中间每500m需增加1组接地极，接地电阻均不大于10Ω。

单独埋设接地极施工要求：需严格卡控焊接加工质量，并做好焊接点防腐;埋设位置需选取土壤电阻率较低的软土区域，接地极埋设后顶部距离地面不得小于60cm，确保埋设深度，接地极埋设完成后需进行接地电阻测试，一般防雷接地电阻要求不得大于10Ω，电阻满足要求后方可进行连接，接地极与支柱或设备连接必须安全可靠。

5.结语

高速铁路接触网在设计及施工阶段必须具有可靠全面的防雷措施及施工要求，确保后期运营维护安全，同时开通运营后，也需要结合运营维护经验，统计分析雷击事故原因，因地制宜，总结经验，进一步加强完善防雷保护措施，为后期接触网防雷设计及施工提供合理意见，从而进一步提高高速接触网防雷水平，减少雷击事故。

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