1.國(guó)內(nèi)電氣化鐵路受雷電情況

我國(guó)地理面積廣闊，不同地區(qū)氣象條件差異很大，依據(jù)雷電日的不同，分為少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)和超強(qiáng)雷區(qū)。依據(jù)建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范GB50343-2012 3.1.3規(guī)定，我國(guó)把年平均雷暴日數(shù)T>90的地區(qū)叫做強(qiáng)雷區(qū)，40<T≤90的地區(qū)為多雷區(qū)，25<T≤40的地區(qū)為中雷區(qū)，T≤25的地區(qū)為少雷區(qū)。我國(guó)各地雷暴日的多少與唯獨(dú)及距海洋的遠(yuǎn)近有關(guān)，海南省級(jí)雷州半島雷電活動(dòng)頻繁而劇烈，年平均雷暴日高達(dá)100-133。北回歸線以南一般在80以上，北回歸線到長(zhǎng)江一帶約為40-80，長(zhǎng)江以北大部地區(qū)多在20-40，西北多在20以下。

從上面2圖可以看出，我國(guó)電氣化鐵路干線，主要集中于中東部沿海及南方，而我國(guó)多數(shù)中東部沿海及南方地區(qū)均處于多雷以上地區(qū)，每年雷暴日均超過(guò)20日以上。兩個(gè)范圍有個(gè)高度的重合。從而可以得出，我國(guó)京滬、京廣、京九等幾條繁忙大干線每年都會(huì)有很長(zhǎng)一段時(shí)間會(huì)受到雷雨天氣的嚴(yán)重影響，從而給安全運(yùn)輸秩序帶來(lái)隱患，所以防雷工作在我國(guó)電氣化鐵路工作中是很重要的一大部分。

2.我國(guó)電氣化鐵路受雷擊影響情況

接觸網(wǎng)在無(wú)特殊有效的防雷措施情況下，遭雷擊閃絡(luò)的主要是直擊雷。根據(jù)接觸網(wǎng)高度的不同及雷暴的差異，直擊雷造成的跳閘占總的雷擊跳閘概率的95%-98%，而感應(yīng)雷造成的跳閘總跳閘概率的2%-5%。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)京津城際鐵路從2008年8月1日開通運(yùn)行以來(lái)，因雷雨天氣導(dǎo)致牽引變電所跳閘事件每年均在20件以上。同時(shí)根據(jù)各鐵路局2011年12月提供的統(tǒng)計(jì)資料，京滬高鐵自聯(lián)調(diào)聯(lián)試以來(lái)，接觸網(wǎng)因雷雨天氣造成變電所跳閘事件204件。其中，北京局管內(nèi)64件，濟(jì)南局管內(nèi)18件，上海局管內(nèi)122件，因雷擊造成了部分絕緣子損壞，給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)一定的安全隱患，同時(shí)也加大了運(yùn)營(yíng)維護(hù)的工作量。以下是幾個(gè)典型雷擊案例：

2.1、2011年6月7日18:34，武清變電所211、212斷路器跳閘，重合成功。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員檢查發(fā)現(xiàn)永樂(lè)-武清區(qū)間846#支柱負(fù)饋線絕緣子因雷擊閃絡(luò)。

2.2、2012年6月9日20:46，清池變電所211#、212#斷路器跳閘，重合閘成功，當(dāng)時(shí)雷雨大風(fēng)天氣，通過(guò)巡視發(fā)現(xiàn)滄州站K210+035處37#W01F隔離開關(guān)絕緣子有雷擊閃絡(luò)痕跡。

2.3、典型照片：

    3.國(guó)內(nèi)電氣化鐵路現(xiàn)有防雷主要措施

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有電氣化鐵路供電系統(tǒng)一般采取的防雷措施有：

3.1、沿線架設(shè)避雷線、避雷器和避雷針以防止雷直擊設(shè)備，避雷線采用比較廣泛，且可以利用原有的保護(hù)線或架空地線提高，因?yàn)楫?dāng)雷擊中金屬物體時(shí)，會(huì)使金屬導(dǎo)體的溫度急劇上升，甚至熔斷，但根據(jù)導(dǎo)體的材料及其允許的溫度，即可求出在所需通過(guò)的雷電流下，導(dǎo)體應(yīng)具有的最小截面為 

式中，q為導(dǎo)體的截面（單位mm），I為雷電流的值（單位kA），t為雷電流的持續(xù)時(shí)間（μs）,k可根據(jù)所選材料及其所允許的工作狀態(tài)求得。經(jīng)試驗(yàn)和計(jì)算表明，金屬熔化的面積與電流成正比，而熔化的深度與電流的持續(xù)時(shí)間成正比，由于雷電流作用的時(shí)間很短，一般不會(huì)使直徑大于16mm的鋼筋熔斷。同時(shí)現(xiàn)有線路普遍使用的保護(hù)線及架空地線均為70平方毫米鋼芯鋁絞線，鋼芯截面積均大于16mm，完全滿足做避雷線使用，且節(jié)省了成本。

3.2、降低桿塔的接地電阻，部分桿塔安裝線路避雷器以提高線路耐雷水平，減少雷擊桿塔或避雷線后引起的絕緣閃絡(luò)。

3.3.采取自動(dòng)重合閘措施保證雷擊閃絡(luò)后通過(guò)自動(dòng)重合閘裝置自動(dòng)合閘，回復(fù)供電。

3.4.在接觸網(wǎng)上安裝避雷器，當(dāng)出現(xiàn)雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器動(dòng)作，雷電流通過(guò)避雷器后沿支柱、支柱接地體泄入大地，從而避免了支柱上其他絕緣部件沿著表面閃絡(luò)。

4.國(guó)外電氣化鐵路現(xiàn)有防雷主要措施

4.1、德國(guó)鐵路防雷現(xiàn)狀

德國(guó)鐵路經(jīng)實(shí)際測(cè)量表面，歐洲中部地區(qū)每100kM接觸網(wǎng)在1年的時(shí)間內(nèi)可能遭受1次雷電沖擊。雷電對(duì)接觸網(wǎng)的直接沖擊會(huì)導(dǎo)致雷電沖擊過(guò)電壓，其在設(shè)計(jì)中考慮過(guò)采用過(guò)電壓保護(hù)裝置限制雷電過(guò)電壓，一般應(yīng)用避雷器。同時(shí)他們也認(rèn)為避雷器只能對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行有限的保護(hù)，一般只用于有頻繁。雷電存在的地段，在其它區(qū)段，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)方面還是防護(hù)效益方面一般不考慮設(shè)置避雷裝置。

4.2、日本鐵路防雷現(xiàn)狀

日本由于其特殊的地理?xiàng)l件和氣象條件，在電氣化鐵道接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中國(guó)，根據(jù)雷擊頻度及線路重要程度，將國(guó)土的防雷等級(jí)劃分為A、B、C區(qū)域并規(guī)定了相應(yīng)的防雷措施，A級(jí)區(qū)的雷害嚴(yán)重且線路重要，尋妖進(jìn)行全面防雷保護(hù)全線接觸網(wǎng)架設(shè)架空避雷線同時(shí)在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處、架空點(diǎn)終端設(shè)置避雷器;B及區(qū)雷害比較嚴(yán)重且線路重要，對(duì)部分特別需要的場(chǎng)所沿接觸網(wǎng)架設(shè)架空避雷線，同時(shí)在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處、架空地線終端設(shè)置避雷器；C級(jí)區(qū)一般在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處設(shè)置避雷器。

5.結(jié)論

我國(guó)現(xiàn)行電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)主要依據(jù)<鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10009-2005)和《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定，只是簡(jiǎn)單對(duì)線路根據(jù)雷電日的數(shù)量分4個(gè)等級(jí)的區(qū)域：少雷區(qū)、多雷區(qū)、高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)。但介于以上分析及近年來(lái)厄爾尼諾現(xiàn)象嚴(yán)重，極端天氣多發(fā)，而且隨著新建鐵路所處位置地形復(fù)雜，緊靠4個(gè)區(qū)域的劃分，以難以滿足日益提高的鐵路運(yùn)行要求，現(xiàn)在還要將半山坡、高路基、空曠地域、大橋路段等地域進(jìn)行認(rèn)真統(tǒng)計(jì)，對(duì)包括這些地段的區(qū)域，都建議專門沿線路架設(shè)避雷線并在特殊設(shè)備位置按照避雷器，既有線路介于成本考慮，可以考慮將保護(hù)線改架到支柱頂部兼做避雷線使用，隨著日新月異的鐵路運(yùn)行要求，防雷工作日益得到重視，其發(fā)展提高是必然趨勢(shì)，希望電氣化鐵路防雷工作能夠得到更多的投入及支持。

參考文獻(xiàn)

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[4]錢立新.世界高速鐵路，北京：中國(guó)鐵道出版社，2003

作者簡(jiǎn)介：

池大維，男，助理工程師，工作單位：中鐵電化運(yùn)管公司濟(jì)南維管處萊蕪維管段，通訊地址：山東省萊蕪市萊城區(qū)方下鎮(zhèn)韓家官莊東200米，郵編：271100，聯(lián)系電話：15141648967，Email：463051016@qq.com。

趙錫瑞，男，助理工程師，工作單位：中鐵電化運(yùn)管公司濟(jì)南維管處萊蕪維管段，通訊地址：山東省萊蕪市萊城區(qū)方下鎮(zhèn)韓家官莊東200米，郵編：271100，聯(lián)系電話：18963538988，Email：446500637@qq.com。