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[摘 要]电气化铁路系统当中接触网常常因雷击发生故障，这对电气化铁路的正常运行有很大的影响。因雷电造成的接触网故障，一般会对电气化铁路的相关设备造成不同程度的损害，若是对故障原因缺少了解，在相关的处置当中，往往延误对故障性质的判断，进而影响铁路交通的正常运行。同时因为铁路运输的发展，电气化铁路对各种电气设备的性能及稳定性有了更高的要求，电气化铁路设备的材质大部分由銅合金组成，导电性很好，这就更需要引起因雷电雷击造成的接触网故障的重视。
[关键词]电气化铁路；接触网防雷技术；研究与应用
中图分类号：F406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0398-02
引言
电气化铁路在自然条件下经常面临诸如暴雨、雷电等恶劣天气，如接触网的防雷措施不到位，则会导致铁路设备跳闸而无法正常运营，甚至遭受进一步破坏，造成其他电气设备的损毁。针对接触网可能遭受雷击危害带来的影响并根据雷电特点出发研发出对应的防雷技术，才能最大程度降低雷电损害，保障电气化铁路的正常运行。
1 接触网遭受雷击危害造成的影响
电气化铁路接触网遭受雷击时，会出现线索上的过电压引发绝缘闪络，进而导致接触网出现跳闸情况，严重可造成接触网断线，引发触电等严重危险问题。一旦出现跳闸情况，首先是设备本身受雷击造成损害，其次本线及邻线首列列车均需限速运行，相关设备管理单位需出动巡视检查设备。如跳闸造成线路断线接地或者绝缘设备被击穿等情况，则接触网供电中断，严重影响铁路运输秩序，造成铁路经济损失及不良的社会影响。
2 雷电表现的方式和分类
雷电的形式分为枝状闪电、带状闪电、叉状闪电、片状闪电、球状闪电、联珠状闪电、云闪，其中云内闪电和云际闪电（两片云之间）地闪俗称落地雷，落地雷是日常防雷主要研究对象。接触网雷击主要分为直击雷击、感应雷击。直接雷击就是雷云直接对接触网供电设备放电。感应雷击就是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压从而产生放电。
3 接触网设备受雷击特点分析
3.1 雷击部位多在绝缘子处
从近几年的雷击事件来看，在电气化铁路接触网中，雷击的部位多在绝缘子部位，比例达到了50%以上，一旦雷电击穿绝缘子，就会引起接触网跳闸，从而影响铁路运行。
3.2 设备最高处容易遭受雷击
正馈线、站场软横跨承力索端部绝缘子等易遭受雷击的部位距离轨面的高度多在10m以上，而保护这些部位的接触悬挂却在这些部位的下方，一般也起不到保护的作用，从而使该部位遭到雷击。
3.3 雷击后设备烧损、老化
从雷击后果来看，绝缘子等部位遭到击穿之后，会被烧伤，进而老化。承力索、接触线等线状设备来说，遭到雷击之后，线索容易出现断股、烧损发黑严重时可直接造成断线等。对其他设备而言，电气设备性能被损害，给电气化铁路的安全运行造成很大隐患。
4 防雷现状分析
从目前的防雷措施上来看，主要是安装防雷装置，这种防雷措施较为传统，主要是增加电阻，降低雷电的电压，并将电流引入到地下。但如果雷电电压过大，当电流经过防雷装置引入地下时，会对接触网及周边设备造成反击，从而会烧损设备和信号。从我国目前的防雷策略来看，主要是以监测为指导，并根据监测数据制定防雷措施，采取相应的防雷手段。
5 接触网受雷击案例
我国电气化铁路接触网设备受雷击造成的跳闸比例比较高，而高速电气化铁路比率更高，特别是我国的东南沿海一带的高铁，受地理环境影响，地区年平均落雷日比较多， 雷击频率、强度也再全国前列。大环境看我国的高铁线路多处于空旷地带且基本都是高架线路，线路两侧高大建筑物少，因此更容易遭到雷击。根据跳闸统计在强对流、雷暴等恶劣天气时，高铁接触网线路受雷击引发跳闸情况比较突出。例如： 2014年全路34条电气化铁路中因雷击造成的跳闸就达到1214件。尤其在山区、桥梁等地形环境复杂的地区，雷击引发的跳闸故障率更高。以某高铁为例：线路长416KM，全线正线采用AT供电方式，联络线、动车走行线采用直接供电方式，自2014年7月1日开通以来共发生26起因雷击造成的设备损坏，占故障总跳闸的比例达57.7%，如下图所示：
5.1 区间下锚正馈线烧伤（图1）
5.2 正馈线下锚处绝缘子闪络（图2）
5.3 区间下锚处正馈线放电（图3）
6 电气化铁路接触网防雷技术的应用
6.1 加强线路绝缘
防治雷害可采取增加线路绝缘的方法，一是增加接触网设备中复合绝缘子的应用：接触网下锚、分段、分相等处绝缘子优先采用复合绝缘子，以增加绝缘效果。二是增加绝缘子串片数，改用大爬距悬式绝缘子，这样增大了塔头空气间距。为了减小绝缘子绝缘性能降低带来的影响可加强绝缘清扫维护，一般每年进行2次带电水冲洗和人工清扫，根据管辖区段的环境监测数据制定出详细的污染等级，平时加强设备巡视，对污染较严重的绝缘子随时擦拭。
6.2 安装避雷器
安装避雷器（避雷针）是防雷的重要措施，在支柱接地电阻相同的情况下安装避雷器可大大提高线路耐雷水平。当支柱接地电阻为30欧时，无避雷器的线路耐雷水平为12hA，安装避雷器后线路耐雷水平提高到24hA，一般在站场两端及长大桥、隧道两端均要加装避雷器。另外制定合适的接触网防雷措施是先决条件，根据地区的年平均落雷次数确定避雷器的安装密度、防护范围、分流情况。雷雨季节到来之前要对管内避雷器进行预防性试验，对状态不良的避雷装置及时安排更换，确保设备在遭受雷击情况下，防雷设施能够起到保护作用。
6.3 加装避雷线
在接触网上加装避雷线也是一项重要的措施，当接触网设备遭受雷击时，雷电流在导线上产生很强的感应电压，避雷线与接触线之间的耦合作用可以很大程度减小绝缘子上承受的电压，而采用避雷线防雷首先要确定保护范围和保护角以便确定安装高度，根据计算一般中间柱，只要避雷线位于柱顶附加导线肩架之上即可将正馈线、承力索纳入保护范围之内，此时避雷线肩架柱顶以上部分为0.7m。在锚段关节处，尤其是绝缘锚段关节处，由于承力索抬高，避雷线也需要相应抬高，此时避雷线肩架柱顶以上部分为1.3m。另外根据某些线路的实际情况调查发现在高铁线路上加装避雷线实行起来成本较高，难度较大，不过用抬升PW线兼做避雷线还是容易实现的。同时，考虑到雷击主要落在绝缘子部位和设备最高处，应当结合实际情况对避雷线和避雷器的高度进行科学设置，提高铁路线路的耐雷水平。通过数据收集和试验分析，明确避雷设备安装的高度和密度，确保避雷设备最佳的避雷性能。
6.4 加强雷击跳闸分析、提高应急处置
高度重视雷击跳闸放电点查找和故标数据的校正工作，雷雨天气发生供电跳闸后除及时组织人员对故标指示地点前后3KM范围内相关设备进行巡查外还需要采取登乘动车组或电力机车的方式进行添乘检查。另外天窗点停电时间段内更要仔细查看设备，一旦发现有雷击损坏的设备及时更换或者采取其他安全措施。二是根据跳闸时的故测数据和巡视检查的实际故障点里程进行分析比较，不断调整故测参数以便能更好、更准确地在第一时间找准故障点。三是建立完善的故障处理应急预案，特别是在雷雨季节时及时启动。例如正馈线极易遭受雷电侵袭，且发生故障后故障查巡、处理时间长，所以一旦正馈线受雷击跳闸，应及时拉开牵引变电所内隔离开关，将正馈线退出运行，由AT供电方式改为直供方式最大限度地压缩故障延时，快速恢复供电。
结束语
由于接触网故障产生的因素比较多，在实际的处理以及抢修当中若是不当，就会消耗更多的人力物力成本以及时间，并且还可能会对接触网的故障性质产生改变，所以，为了确保接触网的正常运行安全，就需要对其产生故障的实际原因进行分析，针对原因的不同采用科学合理的防范措施，从根源上避免铁路交通运输事故的产生，以此来确保铁路交通运输网络运行通畅。
参考文献
[1] 武云飞.电气化铁路接触网设备电气烧伤原因分析及防治[J].黑龙江科技信息，2016，（10）：79.
[2] 张昊，谢强.电气化铁路接触网风致舞动研究现状与进展[J].铁道标准设计，2015，59（09）：145-148.
[3] 刘志刚，宋洋，刘煜铖.电气化高速铁路接触网微风振动特性[J].西南交通大学学报，2015，50（01）：1-6.
[关键词]电气化铁路；接触网防雷技术；研究与应用
中图分类号：F406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0398-02
引言
电气化铁路在自然条件下经常面临诸如暴雨、雷电等恶劣天气，如接触网的防雷措施不到位，则会导致铁路设备跳闸而无法正常运营，甚至遭受进一步破坏，造成其他电气设备的损毁。针对接触网可能遭受雷击危害带来的影响并根据雷电特点出发研发出对应的防雷技术，才能最大程度降低雷电损害，保障电气化铁路的正常运行。
1 接触网遭受雷击危害造成的影响
电气化铁路接触网遭受雷击时，会出现线索上的过电压引发绝缘闪络，进而导致接触网出现跳闸情况，严重可造成接触网断线，引发触电等严重危险问题。一旦出现跳闸情况，首先是设备本身受雷击造成损害，其次本线及邻线首列列车均需限速运行，相关设备管理单位需出动巡视检查设备。如跳闸造成线路断线接地或者绝缘设备被击穿等情况，则接触网供电中断，严重影响铁路运输秩序，造成铁路经济损失及不良的社会影响。
2 雷电表现的方式和分类
雷电的形式分为枝状闪电、带状闪电、叉状闪电、片状闪电、球状闪电、联珠状闪电、云闪，其中云内闪电和云际闪电（两片云之间）地闪俗称落地雷，落地雷是日常防雷主要研究对象。接触网雷击主要分为直击雷击、感应雷击。直接雷击就是雷云直接对接触网供电设备放电。感应雷击就是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压从而产生放电。
3 接触网设备受雷击特点分析
3.1 雷击部位多在绝缘子处
从近几年的雷击事件来看，在电气化铁路接触网中，雷击的部位多在绝缘子部位，比例达到了50%以上，一旦雷电击穿绝缘子，就会引起接触网跳闸，从而影响铁路运行。
3.2 设备最高处容易遭受雷击
正馈线、站场软横跨承力索端部绝缘子等易遭受雷击的部位距离轨面的高度多在10m以上，而保护这些部位的接触悬挂却在这些部位的下方，一般也起不到保护的作用，从而使该部位遭到雷击。
3.3 雷击后设备烧损、老化
从雷击后果来看，绝缘子等部位遭到击穿之后，会被烧伤，进而老化。承力索、接触线等线状设备来说，遭到雷击之后，线索容易出现断股、烧损发黑严重时可直接造成断线等。对其他设备而言，电气设备性能被损害，给电气化铁路的安全运行造成很大隐患。
4 防雷现状分析
从目前的防雷措施上来看，主要是安装防雷装置，这种防雷措施较为传统，主要是增加电阻，降低雷电的电压，并将电流引入到地下。但如果雷电电压过大，当电流经过防雷装置引入地下时，会对接触网及周边设备造成反击，从而会烧损设备和信号。从我国目前的防雷策略来看，主要是以监测为指导，并根据监测数据制定防雷措施，采取相应的防雷手段。
5 接触网受雷击案例
我国电气化铁路接触网设备受雷击造成的跳闸比例比较高，而高速电气化铁路比率更高，特别是我国的东南沿海一带的高铁，受地理环境影响，地区年平均落雷日比较多， 雷击频率、强度也再全国前列。大环境看我国的高铁线路多处于空旷地带且基本都是高架线路，线路两侧高大建筑物少，因此更容易遭到雷击。根据跳闸统计在强对流、雷暴等恶劣天气时，高铁接触网线路受雷击引发跳闸情况比较突出。例如： 2014年全路34条电气化铁路中因雷击造成的跳闸就达到1214件。尤其在山区、桥梁等地形环境复杂的地区，雷击引发的跳闸故障率更高。以某高铁为例：线路长416KM，全线正线采用AT供电方式，联络线、动车走行线采用直接供电方式，自2014年7月1日开通以来共发生26起因雷击造成的设备损坏，占故障总跳闸的比例达57.7%，如下图所示：
5.1 区间下锚正馈线烧伤（图1）
5.2 正馈线下锚处绝缘子闪络（图2）
5.3 区间下锚处正馈线放电（图3）
6 电气化铁路接触网防雷技术的应用
6.1 加强线路绝缘
防治雷害可采取增加线路绝缘的方法，一是增加接触网设备中复合绝缘子的应用：接触网下锚、分段、分相等处绝缘子优先采用复合绝缘子，以增加绝缘效果。二是增加绝缘子串片数，改用大爬距悬式绝缘子，这样增大了塔头空气间距。为了减小绝缘子绝缘性能降低带来的影响可加强绝缘清扫维护，一般每年进行2次带电水冲洗和人工清扫，根据管辖区段的环境监测数据制定出详细的污染等级，平时加强设备巡视，对污染较严重的绝缘子随时擦拭。
6.2 安装避雷器
安装避雷器（避雷针）是防雷的重要措施，在支柱接地电阻相同的情况下安装避雷器可大大提高线路耐雷水平。当支柱接地电阻为30欧时，无避雷器的线路耐雷水平为12hA，安装避雷器后线路耐雷水平提高到24hA，一般在站场两端及长大桥、隧道两端均要加装避雷器。另外制定合适的接触网防雷措施是先决条件，根据地区的年平均落雷次数确定避雷器的安装密度、防护范围、分流情况。雷雨季节到来之前要对管内避雷器进行预防性试验，对状态不良的避雷装置及时安排更换，确保设备在遭受雷击情况下，防雷设施能够起到保护作用。
6.3 加装避雷线
在接触网上加装避雷线也是一项重要的措施，当接触网设备遭受雷击时，雷电流在导线上产生很强的感应电压，避雷线与接触线之间的耦合作用可以很大程度减小绝缘子上承受的电压，而采用避雷线防雷首先要确定保护范围和保护角以便确定安装高度，根据计算一般中间柱，只要避雷线位于柱顶附加导线肩架之上即可将正馈线、承力索纳入保护范围之内，此时避雷线肩架柱顶以上部分为0.7m。在锚段关节处，尤其是绝缘锚段关节处，由于承力索抬高，避雷线也需要相应抬高，此时避雷线肩架柱顶以上部分为1.3m。另外根据某些线路的实际情况调查发现在高铁线路上加装避雷线实行起来成本较高，难度较大，不过用抬升PW线兼做避雷线还是容易实现的。同时，考虑到雷击主要落在绝缘子部位和设备最高处，应当结合实际情况对避雷线和避雷器的高度进行科学设置，提高铁路线路的耐雷水平。通过数据收集和试验分析，明确避雷设备安装的高度和密度，确保避雷设备最佳的避雷性能。
6.4 加强雷击跳闸分析、提高应急处置
高度重视雷击跳闸放电点查找和故标数据的校正工作，雷雨天气发生供电跳闸后除及时组织人员对故标指示地点前后3KM范围内相关设备进行巡查外还需要采取登乘动车组或电力机车的方式进行添乘检查。另外天窗点停电时间段内更要仔细查看设备，一旦发现有雷击损坏的设备及时更换或者采取其他安全措施。二是根据跳闸时的故测数据和巡视检查的实际故障点里程进行分析比较，不断调整故测参数以便能更好、更准确地在第一时间找准故障点。三是建立完善的故障处理应急预案，特别是在雷雨季节时及时启动。例如正馈线极易遭受雷电侵袭，且发生故障后故障查巡、处理时间长，所以一旦正馈线受雷击跳闸，应及时拉开牵引变电所内隔离开关，将正馈线退出运行，由AT供电方式改为直供方式最大限度地压缩故障延时，快速恢复供电。
结束语
由于接触网故障产生的因素比较多，在实际的处理以及抢修当中若是不当，就会消耗更多的人力物力成本以及时间，并且还可能会对接触网的故障性质产生改变，所以，为了确保接触网的正常运行安全，就需要对其产生故障的实际原因进行分析，针对原因的不同采用科学合理的防范措施，从根源上避免铁路交通运输事故的产生，以此来确保铁路交通运输网络运行通畅。
参考文献
[1] 武云飞.电气化铁路接触网设备电气烧伤原因分析及防治[J].黑龙江科技信息，2016，（10）：79.
[2] 张昊，谢强.电气化铁路接触网风致舞动研究现状与进展[J].铁道标准设计，2015，59（09）：145-148.
[3] 刘志刚，宋洋，刘煜铖.电气化高速铁路接触网微风振动特性[J].西南交通大学学报，2015，50（01）：1-6.