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摘要：近年来，我国地铁交通行业快速发展，地铁建设工程也逐年增多，一、二线城市地铁运输人群已超过68%，地铁的安全运作对于保障人们的安全出行尤为重要。目前，随着高架段地铁的增多，使得地铁遭受雷击引起故障问题出现的情况越来越多，因此，需对地铁使用必要的防雷措施，保障期安全运行。本文就先对地铁运行的现状进行概述，分析地铁防雷的重要性，详细阐述地铁架空地线技术及高架段接触网防雷技术及相关措施。
关键词：架空地线；高架段接触网；防雷技术
地铁是一种现代化公共交通工具，拥有安全、舒适、快速等诸多优点[1]，为人们安全出行提供了更多选择，是我国城市现代化发展中的重点建设项目。但由于部分地区雷电现象反生频繁，雷电产生的高压电流极易对地铁内部电气设备的正常运作造成影响或损坏，特别对于部分高架段地铁而言，地铁裸露在地表，受雷电干扰程度更大，对地铁的安全运行造成极大影响。因此，加强地铁防雷技术建设，也是未来现代化发展中的必然趋势。
一、地铁防雷的必要性
1.1雷电的威胁
地铁系统大多由机电、电子等各类电器设备构成，且地铁内部及地铁站内各种电子设备分布密度极高，地铁系统有着人体“中枢神经”般的作用[2]，维护着整个地铁交通的正常运行。在地铁系统中的通讯、信号等弱电系统对外界电流变化极为敏感，雷电产生的高压电流将极易引起弱电系统瘫痪，进而扰乱整个地铁运输秩序，对地铁站造成极大经济损失，甚至对乘客的人身安全带来威胁[3]。此外，若被强烈雷电直接击中，引发火灾，其造成的后果及损失将不堪设想。
1.2雷电侵入方式
高架段接触网遭受雷击时，可根据雷击发生过程不同分为“直击雷”与“感应雷”两种，直击雷指在地铁正常运行中，地铁车辆段、地铁站建筑、露天接触网或其周围地面直接遭受雷击，将直接对地铁设施、工作人员及乘客造成直接伤害[4]；感应雷是指雷击产生的高压电流对对地铁轨道、线路及控制设施等造成干扰，进一步影响地铁及地铁指挥站内的电源、照明、通讯等多方面系统；对于部分裸露的高架段地铁线路，遭受“直击雷”与“感应雷”的概率更高，且受雷击的影响及危害程度更大，因此，防雷技术的合理运用对维护地铁系统的正常运行、保障乘客人身安全及减少地铁运行经济损失有着重要意义[5]，而明确雷电对地铁造成影响的途径，可为地铁防雷工作的有序开展提供指导作用。
二、架空地线防雷
2.1架空地线防雷现状
随着地铁出现雷击现象越来越频繁，部分地铁建设也利用架设架空地线的方式防护雷电对地铁运行的影响，但电力系统中的输电线路与地铁系统中的接触网间存在一定差异[6]，且相关建设、设计并没有明确的标准规定。总体来讲，我国现阶段还需要对架空地线防雷技术进行更加深入的研究。
2.2架空地线防雷原理
架空地线防雷主要是将架空地线与接地装置连接，使雷电电流可通过接地线流入大地，减小雷电的危害区域。常用架空地线的安装方式主要使用安装在倒线上方或安装在支柱顶端，两种方式，通过架空地线可有效减少地铁系统接触网遭受雷电闪络的次数[7]，保障地铁系统正常运行，且据研究显示，地线架空高度越高，防雷效果越好，与安装方式并无明显联系，在架空地线的建设中，可根据建设工程的实际情况选择适合的架空方式。
2.3架空地线的影响
用过架空地线防雷虽然取得了良好效果，但雷电造成的杂乱电流也将对电力线路、架空建设工程等造成一定腐蚀影响，在处理杂乱电流时主要采用“疏导”与“封堵”两种方式。其中“疏导”指将雷击电流与杂乱电流分开处理，防止电流流入桥梁钢筋，腐蚀钢筋降低工程寿命；“封堵”即阻断钢架支柱与桥梁钢筋间的电流通路，实现二者间电气隔离，但此二者间所需要的承受力较大，因此，“封堵”手段现阶段还无法满足建设经济性的要求，且效果也并不明显，在实际应用中局限性较强。
三、高压接触网防雷
3.1高压接触网防雷现状
现阶段我国接触网防雷方面的研究大多针对铁路方面，主要是通过建立模型，计算接触网承受雷电电压，分析接触网跳闸特点，并对雷电风险进行评估。而地铁接触线网与铁路悬挂方式及电压等级均存在一定差异，加之目前地铁工程建设不断增多，也需要对地铁接触网开展专项研究。
3.2高压接触网防雷建设
据部分学者研究，通过结合地铁线路接触网的实际情况制定科学计算模型，借助CDEGS等专业软件对高架段接触网雷电闪络特点进行了全面分析，提出了有效接触防雷建设措施，具体如下。
3.2.1架设架空地线
架空地线在高架段地铁中的防雷作用上文已经提及，在此不再赘述。在架设架空地线中需注意一下方面：①需保证架空地线全面覆盖地铁接触网，并在实际建设中每隔200米设立火花间隙；②架空地线与被保护线路间的夹角为“保护角”，据相关研究表明，保护角的大小与架空地线的防雷效果有着极大联系。在普通电力系统中，当输电线路电压低于66KV时，保护角应保持25°~30°；在地铁接触网系统中，高架线路高度远高于传统输电线路高度，因此，接触网的电压相对较低，但通过计算得到的保护角远远大于30°[8]，极大程度提升地铁架空地线安装难度；③地铁架空地线作避雷线时，可有效减低接触网受雷击次数，相应的跳闸情况也随之减少，通常情况下，避雷效果可提高25%~35%；但若在部分雷暴地区，架空地线的高度变高反而会提高雷击频率，使得线路两端产生极高电压，导致地铁接触网的绝缘子损坏，或因大地附近电压过好，雷击电流导入大地速度过慢，使得电流流入地铁系统电气设备中，对地铁正常运作造成影响。
3.2.2建设避雷器
避雷器内部电阻极高，正常情况下，只能通过极弱电流，但接触网遭受强烈电压干扰时，避雷器内电阻将想要减小，会将大量电流引入大地，起到引流及保护设备的作用。根据相关规定，在建设地铁接触网时，需每隔250米建设一台避雷器，避雷器需与被保护设备并联，并上接接触网，下接大地；在高架段时，还应当与桥梁钢筋相连。但雷击落定随机性极大，若雷击落在两避雷器中间部位，雷电流需经很长时间才能流入大地，此时接触网的耐雷水平较低。
四、结语
地铁作为我国城市交通中最常用公共工具，维护其安全稳定运行对保证市民的人生安全有着重要意义。在现阶段地铁高架段接触网的防雷措施中，大多采用高架地线与安置避雷器联合防雷的方式，尽可能提高接触网耐雷水平，减小雷电危害，保障地铁安全运行。
参考文献
[1]孟静涛.高速铁路接触网落雷特性及防雷技术的探讨[J].工程技术:文摘版,2016(9):00222-00222.
[2]张血琴,陈奎,李瑞芳,等.高架桥段地铁接触网的改进防雷措施[J].高电压技术,2016,42(5):1527-1534.
[3]戴丽君,杨立新,成明华.轨道交通架空接触网防雷综合技术研究[J].城市轨道交通研究,2016,19(12):62-65.
[4]张宇飞,王学孟,周宝琴.城市轨道交通高架段接触网的雷击状况[J].广东气象,2017,39(4):65-68.
[5]严兰.现代有轨电车供电系统接触网防雷技术研究[J].城市轨道交通研究,2017,20(11):132-136.
作者简介：粟健（1987-），男，大学本科，主要从事地铁行业接触网检修与维护工作。
马祥涛（1986-），男，大学本科，:主要从事地铁行业接触网检修与维护工作。
刘刚(1987-)，男，大学本科，主要从事地铁行业接触网检修与维护工作。