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[摘 要]介绍了安装有防雷设备的接触网仍然遭受雷击，造成绝缘部件损坏的原因分析，提出接地电阻阻值大小直接影响防雷设备的防雷效果，以及降低接地电阻改进建议。
[关键词]接触网；降低接地电阻；耐雷水平
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0360-02
引言
目前接触网接地系统多采用集中接地方式，接地点数量较少，接地电阻较大是接触网耐雷水平偏低，致使支柱遭雷击烧伤及绝缘子击破的主要原因。当接触网的支柱形式、尺寸与绝缘子形式和数量确定后，影响接触网反击防雷水平的主要因素则是集中接地电阻的阻值，降低接地电阻可以有效提高避雷器及避雷线等防雷设备的耐雷水平。
一、雷电反击
雷击支柱顶作用于接触网雷电反击过电压，不仅有雷电流通过支柱并在支柱顶产生电位，同时空气中迅速变化的电磁场还在导线上感应电压。雷击杆塔时，雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。雷击杆塔时杆顶电位迅速提高，其电位值为
Ut=iRd+L×di/dt
式中i———雷电流；
Rd———冲击接地电阻；
L×di/dt———暂态分量。
当杆顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超過绝缘子串50%的放电电压时，将发生由杆顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1+Um>U50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和杆体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关。雷电反击情况较为复杂，主要看支柱接地状况，支柱接地状况好则对设备绝缘的危害小。
二、防止雷电反击的技术措施
1、采用氧化锌避雷器降低其接地电阻
氧化锌避雷器就是一种过电压保护设备，用来保护接触网或变电所等供电设备，免遭雷电产生的大气过电压和操作过电压对设备的危害。避雷器与被保护设备并联且位于电源侧，其放电电压低于被保护设备的绝缘电压；沿线路侵入的过电压将首先使避雷器击穿并对地放电，从而保护其后面设备的绝缘，避免了变电所内断路器跳闸。当过电压对地瞬间放电后，避雷器迅速恢复对地的绝缘。避雷器接地电阻应足够小，一般不超过10？，否则，避雷器动作时接地电阻上的电压降与避雷器的残压疊加，将导致避雷器保护水平下降，使得避雷器保护作用失效，可能造成接触网绝缘击穿并造成永久性接地。
2、降低架空地线接地电阻
防止雷电反击的主要技术措施是降低接触网支柱的接地电阻，但对每个支柱做接地极显然不现实，为此将接触网钢柱安装结构中的架空地线兼作架空避雷线，通过将架空地线与接地极良好的联通，如果雷电来时，接触网在避雷线的保护区内，雷电直接通过避雷线至接地极再回到大地，形成对地放电回路，相当于降低了接触网支柱的接地电阻，可以有效地防止雷电反击对接触网的侵害。若接地极接地电阻因外界变化增大、大于10Ω时，强大的雷电电流则会对钢柱进行较大的放电，将对支柱上绝缘子、支柱及基础本身造成极大损害。
三、接地电阻仿真结果分析
1、雷击支柱时，耐雷水平随接地电阻的变化如表1所示。
由表1可以看出，接触网耐雷水平随接地电阻的增加而下降，即在土壤电阻率高的区域，接触网耐雷水平低；在接地电阻为30Ω、土壤电阻率大于900Ω？m时，接触网耐雷水平比在10Ω时下降了84%，因此在土壤电阻率高的区域，应当加强雷电防护。
四、土壤电阻率
土壤电阻率是决定接地电阻的主要因素，由于土壤类型及土壤中含水量的不同等，土壤电阻率的变化范围很大，表2给出了各种土壤和水的电阻率的参考值。由于实际情况的复杂性，同一种土壤在不同的地点会有不同的电阻率，所以土壤电阻率的确定主要靠实测。
五、降低接地电阻措施
1、采用YF系列低电阻接地模块：低电阻接地模块是一种以导电非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性好的非金属材料、电解质、吸湿剂和防腐金属电极组成。通常的地网建设多以金属导体，如角钢、圆钢、钢管、铜棒、铜网等为主，其缺点是用材多、耗资大、施工复杂、寿命短、稳定性差，在高电阻率土壤区使用很难达到预期效果。而这种低电阻接地模块则用料少、耗资少、施工大大简化，而且寿命长、稳定性好，特别适合于高电阻率土壤地区使用，如接地点周围为砂石或岩地层，可用它来解决接地工程施工中的难题。
2、使用接地降阻剂：降阻剂是具有良好导电性能的非金属复合材料，电阻率R=0.45，降阻率在60—90%之间（土壤电阻率高，降阻越明显），它能有效的降低接地装置接触电阻，并能延缓活性氯离子对金属接地极腐蚀（PH值为8）理论有效期达30年以上。
3、特殊区段增加避雷器：（1）土壤电阻率高且降低接地电阻困难的区段在相应的支柱上安装避雷器。（2）在雷电活动强烈、落雷概率比较大的地势较高区段相应接触网支柱上增加避雷器。其冲击放电电压必须低于接触网绝缘或电力机车保护电器的冲击放电电压，才可防止避雷器保护范围内的接触网绝缘闪络或电力机车车顶保护电器动作。
六、结论
防雷设备的接地装置是用来向大地引泄雷电流的，降低其接地电阻可以提高耐雷水平。应每年进行一次接地电阻测试，要求阻值不大于10Ω；设备耐雷水平的提高能够对旅客人身安全、设备安全使用等起到极其重要的作用。
参考文献
[1] 刘继.电气装置的过电压保护[M].北京：电力工业出版社，1992.
[2] 顾慈祥，冯宝忆.电气设备的防雷技术[M].上海：上海科学技术出版社，1965.
[3] 吴广宁、曹晓斌、轨道交通供电系统的防雷与接地.？北京：科学出版社，2011.
[关键词]接触网；降低接地电阻；耐雷水平
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0360-02
引言
目前接触网接地系统多采用集中接地方式，接地点数量较少，接地电阻较大是接触网耐雷水平偏低，致使支柱遭雷击烧伤及绝缘子击破的主要原因。当接触网的支柱形式、尺寸与绝缘子形式和数量确定后，影响接触网反击防雷水平的主要因素则是集中接地电阻的阻值，降低接地电阻可以有效提高避雷器及避雷线等防雷设备的耐雷水平。
一、雷电反击
雷击支柱顶作用于接触网雷电反击过电压，不仅有雷电流通过支柱并在支柱顶产生电位，同时空气中迅速变化的电磁场还在导线上感应电压。雷击杆塔时，雷电流经杆塔流入大地，杆塔接地电阻呈暂态电阻特性，一般用冲击接地电阻来表征。雷击杆塔时杆顶电位迅速提高，其电位值为
Ut=iRd+L×di/dt
式中i———雷电流；
Rd———冲击接地电阻；
L×di/dt———暂态分量。
当杆顶电位Ut与导线上的感应电位U1的差值超過绝缘子串50%的放电电压时，将发生由杆顶至导线的闪络。即Ut-U1>U50，如果考虑线路工频电压幅值Um的影响，则为Ut-U1+Um>U50。因此，线路的耐雷水平与3个重要因素有关，即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和杆体的冲击接地电阻。一般来说，线路的50%放电电压是一定的，雷电流强度与地理位置和大气条件相关。雷电反击情况较为复杂，主要看支柱接地状况，支柱接地状况好则对设备绝缘的危害小。
二、防止雷电反击的技术措施
1、采用氧化锌避雷器降低其接地电阻
氧化锌避雷器就是一种过电压保护设备，用来保护接触网或变电所等供电设备，免遭雷电产生的大气过电压和操作过电压对设备的危害。避雷器与被保护设备并联且位于电源侧，其放电电压低于被保护设备的绝缘电压；沿线路侵入的过电压将首先使避雷器击穿并对地放电，从而保护其后面设备的绝缘，避免了变电所内断路器跳闸。当过电压对地瞬间放电后，避雷器迅速恢复对地的绝缘。避雷器接地电阻应足够小，一般不超过10？，否则，避雷器动作时接地电阻上的电压降与避雷器的残压疊加，将导致避雷器保护水平下降，使得避雷器保护作用失效，可能造成接触网绝缘击穿并造成永久性接地。
2、降低架空地线接地电阻
防止雷电反击的主要技术措施是降低接触网支柱的接地电阻，但对每个支柱做接地极显然不现实，为此将接触网钢柱安装结构中的架空地线兼作架空避雷线，通过将架空地线与接地极良好的联通，如果雷电来时，接触网在避雷线的保护区内，雷电直接通过避雷线至接地极再回到大地，形成对地放电回路，相当于降低了接触网支柱的接地电阻，可以有效地防止雷电反击对接触网的侵害。若接地极接地电阻因外界变化增大、大于10Ω时，强大的雷电电流则会对钢柱进行较大的放电，将对支柱上绝缘子、支柱及基础本身造成极大损害。
三、接地电阻仿真结果分析
1、雷击支柱时，耐雷水平随接地电阻的变化如表1所示。
由表1可以看出，接触网耐雷水平随接地电阻的增加而下降，即在土壤电阻率高的区域，接触网耐雷水平低；在接地电阻为30Ω、土壤电阻率大于900Ω？m时，接触网耐雷水平比在10Ω时下降了84%，因此在土壤电阻率高的区域，应当加强雷电防护。
四、土壤电阻率
土壤电阻率是决定接地电阻的主要因素，由于土壤类型及土壤中含水量的不同等，土壤电阻率的变化范围很大，表2给出了各种土壤和水的电阻率的参考值。由于实际情况的复杂性，同一种土壤在不同的地点会有不同的电阻率，所以土壤电阻率的确定主要靠实测。
五、降低接地电阻措施
1、采用YF系列低电阻接地模块：低电阻接地模块是一种以导电非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性好的非金属材料、电解质、吸湿剂和防腐金属电极组成。通常的地网建设多以金属导体，如角钢、圆钢、钢管、铜棒、铜网等为主，其缺点是用材多、耗资大、施工复杂、寿命短、稳定性差，在高电阻率土壤区使用很难达到预期效果。而这种低电阻接地模块则用料少、耗资少、施工大大简化，而且寿命长、稳定性好，特别适合于高电阻率土壤地区使用，如接地点周围为砂石或岩地层，可用它来解决接地工程施工中的难题。
2、使用接地降阻剂：降阻剂是具有良好导电性能的非金属复合材料，电阻率R=0.45，降阻率在60—90%之间（土壤电阻率高，降阻越明显），它能有效的降低接地装置接触电阻，并能延缓活性氯离子对金属接地极腐蚀（PH值为8）理论有效期达30年以上。
3、特殊区段增加避雷器：（1）土壤电阻率高且降低接地电阻困难的区段在相应的支柱上安装避雷器。（2）在雷电活动强烈、落雷概率比较大的地势较高区段相应接触网支柱上增加避雷器。其冲击放电电压必须低于接触网绝缘或电力机车保护电器的冲击放电电压，才可防止避雷器保护范围内的接触网绝缘闪络或电力机车车顶保护电器动作。
六、结论
防雷设备的接地装置是用来向大地引泄雷电流的，降低其接地电阻可以提高耐雷水平。应每年进行一次接地电阻测试，要求阻值不大于10Ω；设备耐雷水平的提高能够对旅客人身安全、设备安全使用等起到极其重要的作用。
参考文献
[1] 刘继.电气装置的过电压保护[M].北京：电力工业出版社，1992.
[2] 顾慈祥，冯宝忆.电气设备的防雷技术[M].上海：上海科学技术出版社，1965.
[3] 吴广宁、曹晓斌、轨道交通供电系统的防雷与接地.？北京：科学出版社，2011.