地铁柔性接触网的雷电综合防护对策

地铁柔性接触网的雷电综合防护对策

田金龙

深圳地铁运营集团有限公司   广东深圳   518000

摘要：地铁隧道中的柔性接触网主要用于保障高速轨道交通的安全性；其在城市轨道交通中的地位是无可替代的。然而，据资料记载，地铁柔性接触网在雷雨季节容易受到雷击导致地铁柔性接触网损坏，从而造成供电接触网断电。甚至会危及到普通民众的性命和财产。为此，本论文对地铁软体接触网的雷击问题进行了研究，并针对软体接触网的雷击问题，提出了一些切实可行的解决办法。

关键词：地铁；柔性接触网；雷电综合防护；对策 ；

引言

在此基础上，本文提出了一种基于轨道交通的地下空间规划方法。接触网作为地铁供电系统的重要组成部分，其正常运转和具有高质量的性能是保障地铁安全运行的前提。目前应用较为广泛的是架空式接触网和接触轨式接触网。从适应性来看，软体接触网不仅适合于地表线，而且也适合于高空作业线。

1.地铁柔性接触网

在我国，地铁是人们的第一选择，其特点是舒适、快速和安全。从狭义的角度来看，地铁指的是城市轨道系统或者是捷运工具，从广义的角度来看，地铁必须与其周围的环境保持一致，所以，真正的地铁包括了都市区域中各种地下与地面上的高密度交通运输系统。在对地铁的性质进行了深刻的了解之后，这对于我们采取措施来提升地铁柔性接触网的性能有一定的帮助。接触网是轨道交通的主要电力供给方式，其构成部件和构成设备都比较复杂。接触网是地铁供电的一部分，它是电气化建设中必不可少的一部分，必须采取一定的措施来改善其功能，才能保证地铁按时、准点、安全地抵达目的地。电气化铁路接触网在铁路沿线上空架设输电线路，然后采用电力机车供电的形式进行牵引。在这个过程中，接触悬挂、支持装置、定位装置和支柱基础相互配合，提高地铁柔性接触网的性能也要从这些方面着手。

2.地铁柔性接触网问题

2.1地铁柔性接触网定位装置问题

稳定性对轨道交通的安全运营起着至关重要的作用，而接触网定位机构的工作性能将直接影响到整个系统的工作性能。在定位设备中，若发生电力拉线断裂、过度扭转、被外力磨断、物理、生化作用腐蚀，则会导致定位设备工作不正常。这种情况会导致接触网供电不能及时，从而影响其性能。另外，对接触网性能也有很大的影响，即在气温快速变化时，在潮湿的空气中，加之地铁运行中难免会发生震动，造成定位器脱落，这种事故问题势必会降低接触网的性能。

2.2地铁柔性接触网补偿装置问题

在电力锚段的两端设置有补偿装置，其功能是在接触网供电不正常时，通过感应来自动补偿或延长电力接触线的张力。由此可以看出，在地铁柔性接触网中，补偿器是衡量其工作性能的最终标准。但是，这种补偿方式也有其不足之处，从而影响到接触线的整体性能。比如，在一些工况下，补偿装置的传输效率也不是很稳定，载荷容量受到了限制，维护难度很大，可靠性也受到了质疑。为了改善软体接触网的工作特性，必须考虑到补偿装置的设计问题。

3.遭遇雷电故障事故分析

城市轨道交通系统中，有相当一部分是在户外运行的，因此，在恶劣的天气条件下，这些设备极易发生故障。与此同时，铁路车厢的牵引负荷还与行车列数、客流量、气候环境等因素有关，随着乘客数量越多，行车列数越多，牵引供电负荷也就越大，所以，客流量的变化与牵引负荷的变化也非常相近，无论是在高峰期，还是在气候基本重合点，二者之间都存在着很强的相关性。在恶劣的天气条件下，闪电更容易与铁路线发生直接接触，导致城内铁路线的高压。在雷击条件下，电压会瞬间形成数千伏的电流，直接伤害城市轨道运输线路，导致轨道交通的暂停运作。

4.雷电防护对策

4.1提升绝缘子性能

绝缘子污损程度与表征方法、涂料污染区的化学性质、外部绝缘材料的选用、复合悬挂式绝缘子的污闪等是影响绝缘子性能的重要因素，也是影响绝缘子性能的重要因素。随着全球空气污染问题的加剧，输电线绝缘子将面临着越来越严重的污闪事故。由于对多种因素的影响，国内外的专家和学者进行了大量的研究，20世纪初引起了广泛的关注，50年代全世界的污闪事故情况特别严重。

绝缘子的污垢是由内部和外部环境因素共同作用的结果，单一因素并不能很好地反映绝缘子在真实运行条件下的污垢状态。现有的绝缘子工作状态下的杂质表征测试、污秽附着力测试、人工污秽测试、线路工作关系分析和仿真测试等方法，不能全面、真实、准确地掌握绝缘子在交直流两种环境下的污秽特性，不能及时更新污秽分区，导致除了绝缘保护器外，其他线路都出现了漏检现象。在对电子杂质进行多种检测方法集成的基础上，发展出一种新的检测方法，并对其进行了研究。例如，利用发光二极管光纤作为漏电探测器，利用悬臂技术进行漏电探测。研究开发了一种被动式的、可调强的、具有高漏电流密度的光纤电流传感器，并研制了一种新型的、具有漏电流密度检测功能的检测器。该方法具有数据非接触性，光谱响应范围大，工作时长长，精度高等优点，已在中国高速铁路和城轨等领域得到广泛应用。同时，选择合适的修正模型和修正系数，可以有效提高组合预测模型的预测精度。

4.2加装避雷器

避雷器可利用其电压-电流的非线性特性，对绝缘子端部的动作电流进行控制，防止绝缘子端部发生闪络，并对工频运行的续流进行控制，达到防止线路和通信设备跳闸的目的。防雷器的优点是保护性能好，缺点是价格昂贵。通常的避雷装置主要分为两种类型，一种是带并联间隙，另一种是无间隙，无间隙的避雷器长期受到系统工作电流的影响，阀片流过时会有电流泄露，长期工作会加速避雷器阀片的老化，因此需要进行定期的维护。而带并联间隙的避雷装置就可以很好地解决这些问题。它在一般工况下不能承受系统工作电流，只有在雷电过电压击穿间隙的情况下，它才能起到作用。所以，它具有免维修、使用寿命长的优势，即使是避雷装置本身发生了故障，它也可以起到并联间隙的作用。目前，我国电网普遍采用了带有串联间隙的避雷器。

4.3提高地铁遭遇雷电故障自愈能力

在电网运行的可靠性与先进性不断提升的背景下，自愈性将是下一代智能电网的一个关键功能。对于地铁电力控制系统而言，还应当具有一定的自愈能力，也就是在控制系统中出现内在故障、外部失电、故障过载告警等情况时，可以将故障进行分离，并对其进行重建，进而将其恢复到正常连续用电状态。110 kV电力侧，35 kV交流和中压电网，1500 V直流牵引电网，400 V供电系统等等，都必须具备其自身的自我修复功能，还必须具备在发生连锁或重大故障时的自我修复功能，才能保证对各电力负载的持续供应。

4.4进行故障抢修，并且建立模型加强抢修演练

通过对故障建模，并提出对应的抢修方案，并进行经常性的应急抢险演习，当出现模型中的故障时，可以加速抢修速度，尽早完成抢修工作，降低其对轨道交通的影响，实现轨道交通的快速恢复。以深圳地铁为例，编制了《刚性接触网系统应急抢修预案》，并对其进行了详细的阐述。

5.结束语

随着城市规模的不断扩大和人口的不断增加，城市交通压力越来越大，因此有必要完善城市轨道交通，更好地促进城市发展和建设。现阶段，城市轨道交通作为城市公共交通的重要工具，具有快捷、节能等优势，已成为城市基础设施的重要组成部分。但是，在一定程度上，对供电系统也有很大的考验，特别是对于大城市来说，有必要保证供电系统的稳定运行，以满足在恶劣天气环境，人们对公共交通的需求。

参考文献

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