电气化铁路接触网过电压保护措施

电气化铁路接触网过电压保护措施

发表时间：2018-06-19T15:36:28.583Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：张博杨俊生

[导读] 摘要：目前我国电气化铁路地理区域跨度大，而且无备用系统，因此雷击一旦形成永久性故障将造成供电区段的停运。

（襄阳国网合成绝缘子有限责任公司湖北襄阳 441000）

摘要：目前我国电气化铁路地理区域跨度大，而且无备用系统，因此雷击一旦形成永久性故障将造成供电区段的停运。根据要求只有强雷区接触网才架设独立的避雷线，但我国电气化铁路接触网一般处于多雷区，接触网未设避雷线，易遭受雷击引起损坏。为保证我国电气化铁路接触网运行的高可靠性，文章结合理论联系实际，提出关于电气化铁路接触网防雷措施的建议。

关键词：电气化铁路、接触网、过电压

引言

接触网是牵引供电系统的重要组成部分，绝大部分裸露于自然环境中，需要采用必要的大气过电压保护措施。如果缺少防护措施或措施不当，可能引起绝缘子损坏、造成线路跳闸；同时雷击产生的侵入波可能引起站内电气设备损坏造成更大的事故，需重视接触网的防雷设计。

一、接触网过电压类型的划分

根据雷击点位置和雷击过电压产生原理，可将接触网雷击过电压的产生途径分为3种[1、2]，如图1所示。

1）感应过电压：当雷电击中接触网线路附近的地面时（图1中A点），雷电流通过电磁耦合在接触网上产生感应过电压，这种雷击类型简称为感应雷。

2）雷击接地部分产生的过电压：当雷电直接击中接触网的接地部分时，如支柱顶部（图1中B点）、回流线、AT供电方式下的保护线等，雷电流通过导线电感及接地电阻产生的过电压。其与电力系统反击过电压的产生原理相同，因此也定义为反击过电压，这种雷击类型简称为反击雷。

3）雷击高压部分产生的过电压：当雷电直接击中接触网的高压带电部分时，如接触线或承力索（图1中C点），AT供电方式下的正馈线和加强线，雷电流通过高压导线的波阻抗产生的过电压。其与电力系统的绕击过电压的产生原理相同[3]，因此也定义为绕击过电压，这种雷击类型简称为绕击雷。

图1 接触网雷击类型

二、电气化铁路接触网防雷措施建议

（一）接触网安装形式

现有电气化铁路一般采用AT供电方式，AF线和PW线安装位置如图2所示，此时PW线安装位置在AF线下方。采用电气几何模型和先导发展模型计算该安装形式下接触网线路直接落雷的闪络概率，计算条件如下：由于自然雷中90%为负极性，直击雷过电压为负极性，计算中采用绝缘子-U50%为闪络判据；按雷暴日为20d和40d两种情况计算（U50为绝缘子50%雷电冲击放电电压）。雷击闪络次数与线路的暴露宽度D（I）及地闪密度相关。线路总的暴露宽度与线路长度相乘即可获得线路的引雷面积（线路双侧乘以2），再乘以地闪密度即可求出线路的年雷击闪络次数，当线路长度取为100km时即可获得线路的百公里年闪络次数［单位为次/（100km?年）］，按式（1）计算。

P闪络= 0．2Ng［P（I+ΔI）-P（I）］D（I）（1）

式中 P（I）———雷电流幅值概率分布函数；

D（I）———导线暴露宽度函数；

Imin———线路的耐雷水平；

Imax———在分析不受屏蔽导线时取为300 kA；

Ng———地闪密度［指在统计区域内一年平均每平方公里发生的云地放电次数，次/（km2×年）］。

图2 AT供电方式下PW在下安装示意图（单位：mm）

选取桥梁高度为10m和15m两种情况，分别计算AF线和T线的闪络次数，其计算结果如表1所示。

表1 直击雷闪络概率（PW在下安装）

将现有PW线安装位置提高兼作避雷线。设PW线高于AF线1．5m，保护角α=10°，如图3所示。选取桥梁高度为10m和15m两种情况，分