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    技術答疑

    鐵路接觸網防雷技術有什么要求和優勢?

    電氣化鐵路以其牽引力大、速度快、能耗少、效率高、價格低、無污染等優點逐漸成為鐵路運輸的發展方向。雷擊產生的侵入波過電壓通過接觸網傳入牽引變電所,可能引起所內電氣設備的損壞,造成更大的損失。因此做好接觸網的防雷工作,減少接觸網雷擊故障不僅可以提高接觸網本身的供電可靠性,而且可以使牽引變電所安全運行得到保障。這對提高電氣化鐵路運輸安全和效率具有十分重要的意義。
     
    我國面積廣闊,電氣化鐵路也是橫跨東西縱跨南北,因為地勢有差別,所以鐵路經過的地方也是有著千差萬別的地理氣候,情況比較復雜。尤其是高鐵的建設,高速鐵路一般采用的是高架橋的方式,因此小區域內的相對高點就是接觸網,這樣一來接觸網受到雷擊的幾率就大大地上升。如果接觸網遭受雷擊,那么就會導致絕緣閃絡而發生斷裂,線路也會發生掉閘等各種安全事故,如果情況很嚴重,列車就會停運,一旦列車停運就會給鐵路的運輸造成很大的影響。所以一定要將接觸網的防雷工作做好,使電氣化鐵路能夠在安全穩定以及不間斷供電的環境下運行。
     
    鐵路接觸網雷擊故障分析
     
    雷電通常以雷云之間放電、和雷云對大地放電兩種形式存在,雷云之間的放電雖然很強烈,但一般不影響大地上的建筑物和設備。雷云對大地放電會對地上的建筑、設備、樹木造成極大的破壞。接觸網雷擊主要有直擊雷、感應雷和雷電入侵波三種。直擊雷指雷云直接對接觸網供電設備放電,強大的放電電流會產生熱效應和機械效應,直接將設備擊毀;感應雷指雷云通過靜電感應或電磁感應在接觸網附近的支撐裝置、接觸懸掛、附加導線上產生感應電勢差,過電壓會導致絕緣子閃絡,電氣絕緣擊穿,甚至引起火災和爆炸,造成設備的嚴重損傷;在附近發生雷擊時,會產生雷電波,會沿著附近的線路入侵建筑物或變電所,同樣會引發接觸網故障。據統計,由于雷擊產生的電氣化鐵路接觸網跳閘故障高達 30%到 60%,高速鐵路的比例會更高。高速電氣化鐵路一般建在開闊地區,多采用高架橋的方式。在線路兩側基本沒有遮蔽物,鐵路明顯突出于地面很多,對雷電而言,是天然的放電目標。因此,在雷雨天氣鐵路接觸網受雷擊引起跳閘是比較常見的故障。在2014 年,鐵路部門統計了 34 條電氣化鐵路雷擊故障情況,由于雷擊引發跳閘故障有 1214 次。在橋梁和山區等復雜地形,雷擊引發接觸網故障頻次較高。在雷擊故障統計中,接觸網最經常發生雷擊的部位有接觸網附加線、支撐裝置的平腕臂、斜腕臂絕緣子、站場軟橫跨承力索端部絕緣子、接觸懸掛下錨絕緣子、避雷器等,特別是正饋線和斜腕臂絕緣子超過雷擊閃絡的 50%以上。在接觸網發生雷擊后,主要會造成以下常見故障:
     
    1.接觸網絕緣子損壞。接觸網絕緣子分為水平懸式絕緣子和棒式絕緣子兩種。水平懸式絕緣子的雷電沖擊耐壓值是 300k V,棒式絕緣子是 270k V。雖然在安裝初期,絕緣子耐壓值較高,但由于接觸網為裸露安裝運行,受周邊環境影響較為明顯。隨著接觸網運行時間的不斷增長,絕緣子也會隨之老化,絕緣子老化嚴重時會產生裂縫、破碎,絕緣性能嚴重下降,在發生雷擊時,容易發生絕緣擊穿故障。
     
    2.接觸網支撐線索損毀。直擊雷或感應雷電壓非常大,通常到達幾萬伏以上,會在接觸網支撐線索兩端形成很高的電壓,如果電能不能快速釋放,就會由于產生強大電流,支撐線索將會被大電流產生的熱量所燒毀。
     
    3.支柱頂帽和肩架金具損毀。支柱和肩架金具通常位于鐵路接觸網的最高部分。由于高于其他設備,更容易被雷擊中,造成較為嚴重的損毀。
     
    4.避雷器擊穿。避雷器的如果接地良好,在一定程度上保護其他部件不受雷擊的影響,但鐵路接地系統會隨著運行時間增加接地效果下降,導致接地電阻變大,無法滿足設計要求,感應雷產生過電壓后,避雷器的最大殘壓值明顯提高,會造成絕緣子擊穿。
     
    鐵路接觸網防雷措施分析
     
    1.避雷線防雷措施
     
    (1)通過增設避雷線起到防雷效果,將承力索、接觸線、回流線、正饋線等接觸網設施覆蓋在避雷線的保護范圍內,將雷電流迅速泄入大地,降低雷擊引起的過電壓,以達到降低接觸網的雷擊概率。通過對比某高鐵段2015年至2018年雷擊跳閘次數,在未增設避雷線前,平均每年跳閘約50次,2018年開展防雷措施整治增設避雷線后,雷擊次數為35次,呈明顯下降趨勢,且該高鐵36個供電臂,現階段已增設4個供電臂的避雷線,如避雷線全部增設完成,雷擊跳閘次數會進一步下降。
     
    (2)在選擇避雷線可以考慮選擇PW線。由于PW線主要充當保護線架設,為二次系統提供接地保護。但是近期高速鐵路使用分析可以看出,PW線還可以當作避雷線使用,能夠顯現出較多應用優勢。一是節約成本,利用既有PW線即可,不需再增設避雷線。二是高速鐵路PW線主要應用在正饋線上方或者下方,通過滾球法計算接閃器保護范圍,核算PW線的保護范圍,調整安裝高度,使其滿足屏蔽雷擊作用,起到防雷效果。三是使用PW線作為避雷線時,可每間隔約200-500m設置一處接地,為避免避雷線的雷擊電流對其他非接觸網設施造成危害,推薦避雷線接地與其他系統相對隔離,采用單獨接地。
     
    2.避雷器防雷措施
     
    (1)避雷器屬于接閃范疇,氧化鋅材質避雷器是高速鐵路接觸網應用比較廣泛的避雷器。該避雷器屬于過電壓抑制電器,在正常工作狀態下,避雷器會利用高電阻和小電流條件發揮出絕緣效果。然而線路在運行期間電壓過高,避雷器就會轉化為低電阻狀態,在保護電氣設備時泄放電流,如果雷電過電壓消失,避雷器能夠自動恢復高電阻狀態。
     
    (2)通常情況下避雷器設置在上網點、絕緣關節、分相、上垮橋(上垮建筑物)兩側、長度2km及以上隧道或隧道群兩端等處所接觸網支柱上,避雷器安裝后可以有效降低雷電跳閘率。需要注意的是,在安裝避雷器時不能一味按照硬性標準,盲目增設避雷器,避雷器安裝位置要具有合理性。
     
    3.提高線路本身的絕緣水平
     
    絕緣部件的作用不僅體現在接觸網線路電氣絕緣上,還需要承擔機械荷載。對于電氣絕緣來說,絕緣部件必須實現帶電體及接地體的電氣絕緣,而絕緣部件本身耐壓性能、爬電距離等都會對防雷效果造成影響,增強絕緣部件的絕緣性能也能提升線路的防雷效果。與此同時,還應當注重維護和絕緣子更換,每年對接觸網線路周圍2km以內的所有污染源進行調查,確定污穢等級,明確絕緣部件的監測監控及清掃維護要求。
     
    4.接地防雷措施與維護
     
    該種防雷措施主要是由引下線和接地體組成,使用此種方法能夠使地下形成接地網。高鐵區段,接觸網接地裝置基本連接于綜合貫通地線,由于避雷器和隔離開關等形成單獨接地體使用比較少,在使用在使用單獨接地極時,需要對線路沿線土壤電阻率進行檢測,易使用低電阻率土壤,以便接地極埋入后符合技術標準。此外還需加強對接地裝置的日常維護,每年雷雨季節前(4月份),應對防雷裝置進行一次全面檢測,確保接地裝置狀態及回路處于良好狀態,接地電阻值符合技術標準。
     
    結束語
     
    電氣化鐵路應做好接觸網防雷措施,保障避雷設施正常運行,要完善我國接觸網系統的耐雷水平跳閘率或故障率等具體的指標要求,以更好的促進我國鐵路事業向前發展。
     
    雷電無小事。無論電站,變電站,發電廠,信號發射塔,輸變電線路,都要時刻關注防雷要求,學習防雷知識,提高防雷技巧。避雷器發展迅速,以前是碳化硅避雷器,后來出現浙江樂清閥式避雷器,到現在廣泛使用的撫順氧化鋅避雷器。西安氧化鋅避雷器核心元器件氧化鋅電阻片具有良好的非線性特性。避雷器帶電測試,或者避雷器在線測試非常重要,也很關鍵。一定要使用氧化鋅避雷器特性測試儀,氧化鋅避雷器在線測試儀。登錄氧化鋅避雷器廠家官網獲得更多有關避雷器原理、電站型閥式避雷器、氧化鋅避雷器價格、浙江樂清避雷器、氧化鋅避雷器和跌落式避雷器、35kv避雷器、信號避雷器以及其他高壓避雷器技術要求和應用,www.exo19920506.com,同時了解河北線路避雷器型號和湖北避雷器試驗要求。避雷器廠家哪家好?重慶煤科院避雷器和浙江樂清避雷器?
     

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