摘要：雷電在電氣化鐵路接觸網裝置執行危害嚴重，極易造成裝置損壞絕緣破壞引發跳閘甚至中斷供電故障，本文在對雷電機理、形成原因及分類研究的基礎上，針對防止雷害的主要因素制定預防對策和技術措施，對電氣化鐵路的防雷探索和現場實施具有指導意義。
關鍵詞：電氣化鐵路;防雷;措施;接觸網
一、概述
電氣化鐵路在運輸系統中逐漸承擔起明顯重要的作用，但接觸網裝置周邊環境的變化和日常極端惡劣天氣不斷增多，接觸網裝置因雷擊引發跳閘故障日漸頻繁，給供電裝置的安全執行埋下隱患。如何防治雷擊引發的閃絡造成接觸網裝置跳閘成為電氣化鐵路發展的重要部分之一。本文著重從雷電機理、形成原因進行分類研究的基礎上，結合管內電氣化接觸網雷害故障的實際情況，針對防止雷害的主要因素預防對策和技術措施進行研究。
二、雷電產生的起源和過程
根據統計在我們生活的地球整體範圍內，雷電生成的頻率十分可觀，隨時地球上都約有兩千多個地點正遭受雷暴，每秒鐘地球就有上百次雷電，眾所周知我們生活的地球是大電容體，空氣中的水滴(或冰晶、雹粒等)在地球的大氣電場中形成感應電荷，下端為正電荷、上端為負電荷，與大氣中上升的負離子的電荷中和，使水滴帶負電，形成雷(雨)雲起電後的電荷分佈。雷電放電實質上是一種超長氣隙的火花放電，它所產生的雷電流高達數十、甚至數百千安，從而會引起巨大的電磁效應、機械效應和熱效應。
三、雷電錶現的方式和分類
雷電的形式分為枝狀閃電、帶狀閃電、叉狀閃電、片狀閃電、球狀閃電、聯珠狀閃電。
按空間位置分類。雲閃：雲內閃電和雲際閃電(兩片雲之間)。地閃：俗稱落地雷，是日常防雷主要研究物件。
接觸網雷擊主要分為直擊雷擊、感應雷擊兩種形式。直接雷擊：雷雲直接對接觸網供電裝置放電。感應雷擊：雷雲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壓。
四、接觸網雷擊具體案例
在我國電氣化鐵路接觸網裝置由於雷擊造成的跳閘可達到30%-60%，而高速電氣化鐵路比率更高。高鐵線路地處空曠地帶，多采用高架橋方式，線路兩側高大建築物少，因此對於雷電來講目標比較突出。在強對流、雷暴天氣高鐵接觸網受雷擊跳閘情況比較突出。根據統計，僅2014年我國全路34條電氣化鐵路就發生裝置雷擊跳閘就達到1214件，尤其是處於山區、橋樑等地形環境複雜的'地區，雷擊引發的跳閘故障率更高。
以管內開通的某高速鐵路線路為例，此高速鐵路長413.363km，全線正線採用AT供電方式，聯絡線、動車走行線採用直接供電方式。自2014年7月1日開通以來，共發生26起雷擊引起裝置損壞的事故。佔故障總跳閘的比例達57.7%。
其中典型案例有：
4.1 區間對向下錨正饋線燒傷(圖1)
4.2 正饋線對向下錨處絕緣子閃絡(圖2)
4.3區間對向下錨處正饋線對絕緣子放電(圖3)
五、接觸網雷擊特點分析
5.1 按接觸網雷擊部位來看
從雷擊接觸網裝置部位分類統計來看，對接觸網附加線、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、避雷器等均發生過雷擊閃絡擊穿，其中尤其是正饋線和斜腕臂絕緣子可佔到雷擊閃絡的50%以上。
5.2 接觸網結構方面分析
區間正饋線的安裝高度在距離軌面10.3m處，其下方2m才是接觸懸掛，在雷電面前正饋線相當於為接觸懸掛起到了防護作用，雷擊比例大大增加。站場軟橫跨橫承力索端部絕緣子基本在13―15m的位置處，處於最高的地方，也成為了雷擊的首要物件。
5.3 從雷害後果分析
①接觸網絕緣子破碎、損傷。接觸網防汙式絕緣子的雷電衝擊耐受電壓水平懸式絕緣子為300kV、棒式絕緣子為270kV，但該絕緣水平只表現於新線建成的較短時間內。由於接觸網安裝高度低，周圍汙染因素多，隨著運營時間的增長，絕緣子汙染嚴重和老化導致絕緣水平不斷降低，這也是接觸網遭雷擊後絕緣子常被擊穿的主要原因。
②承力索斷線、接觸線燒損。無論直擊或繞擊，最終結果都是在接觸網線索上形成超高過電壓，由於不能及時洩流時就會燒損線索。
③支柱頂帽裂損、肩架金具因電流燒損等。由於支柱高於接觸網其它部分，所以更容易成為雷擊首要部位，造成裝置損壞。
④避雷器擊穿等。由於避雷器的接地條件多樣，而鐵路接地隨著執行時間增長條件惡劣，部分接地鏽蝕嚴重加上鐵路沿線地質環境因素，使得接地電阻較大，無法達到設計要求。感應雷擊造成過電壓後，避雷器的最大殘壓值大幅提高，可能會造成絕緣子閃絡及擊穿。
六、防雷現狀情況分析
6.1目前電力系統防雷策略及其技術對策
中國電力網採用的防治雷害措施是以對雷電加強監測為指導，電力系統構建雷電監測研究平臺，實現了對雷電發生情況的實時監控。同時採取差異化的防雷手段，從而實現大力減少雷擊的目的。電力系統輸電線路防雷目標是提高線路的耐雷特性，降低線路的雷擊跳閘率。電力系統在研究確定線路防雷方式時，綜合考慮系統的執行方式、線路的電壓等級、重要程度、線路經過地區的雷電活動的強弱、地形地貌特點、土壤電阻率高低等自然條件，根據技術經濟比較的結果，採取合理的保護措施。
6.2 國內接觸網防雷情況
接觸網防雷裝置主要由接閃器或避雷器、引下線和接地裝置組成。
①接觸網線路防雷的接閃器通常為避雷線方式。架設避雷線的目的是為了利用避雷線的遮蔽作用，保護下方的裝置不受直接雷擊，並和良好的接地裝置配合，將雷電流迅速洩入大地，降低雷擊引起的過電壓。
②裝設避雷器方式。路內接觸網裝置防雷均採用避雷器的方式，《鐵路電力牽引供電設計規範》規定接觸網避雷器的安裝位置在：分相和站場端部絕緣錨段關節;長度2000m及以上的隧道的兩端;較長供電線或AF線連線到接觸網上的接線處;強雷區應架設獨立的避雷線，接地電阻值10Ω。