串联间隙金属氧化物避雷

端。正常运行电压、操作过电压和工频过电压下，串联间隙不击穿；幅值足够高的雷电过电压作用下 串联间隙击穿放电，雷电过电压施加到避雷器本体上，由于金属氧化物电阻片具有良好的非线性伏安 等性，避雷器本体瞬间呈现低阻抗，释放雷电能量，随后避雷器本体恢复高阻抗，阻断系统对地T.频续 流，串联间隙恢复绝缘状态。该避雷器适合作为线路防雷保护措施。 外串联间隙金属氧化物避雷器应用于高速铁路接触网绝缘子防雷保护时，安装避雷器的绝缘子不 再发生雷击闪络，降低接触网雷击跳闸率。该避雷器在系统正常运行时，工作电压绝大部分加在串联 间隙上，避雷器本体电阻片几乎不存在老化损环的问题，可以免维护。 依据故障导向安全原则，应用于高速铁路接触网的外串联间隙金属氧化物避雷器，为避免脱落或 爆炸引起碎块撞击列车，应具有可靠的防松脱和防爆性能。 外串联间隙金属氧化物避雷器本体宜选用复合绝缘材料外护套，相比瓷质外护套，具有耐污移、耐 电蚀能力强、重量轻等优点， 接触网用外串联间隙金属氧化物避雷器的典型结构形式和主要技术参数参见附录A。

5.3无间随金属氢化物避需器

无间隙金属氧化物避雷器井联安装在设 过电压作用下，避雷器动作呈现低阻抗，释放雷电能量设备设计图纸，随后避雷器迅速恢复高阻抗，阻断系统对地续 流。无间隙避雷器动作响应时间为纳秒级，具有优良的伏安特性，能与设备内绝缘特性良好配合，可作 为一种较为理想的变电设备防雷保护措施， 无间隙金属氧化物避雷器应用于高速铁路接触网防雷保护时，并联于绝缘子两端，避雷器长期承 担系统运行电压，可能出现老化故障，需要定期检测维护，与应用于牵引变电所情况相比，运维T.作量 大，且检测实施困难。接触网线路雷电防护不宜采用无间隙金属氧化物避雷器

并联间隙由一对金属电极构成，固定在绝缘子两端，在雷电过电压作用下，间隙击穿，释放雷电能 量，随后系统工频续流电弧在电磁力作用下，沿电极向离开绝缘子方向移动，弧根固定在电极端部燃 烧，避免烧伤绝缘子造成永久接地故障。 并联间隙结构简单，成本低，应用并联间隙保护与不采取措施情况相比，雷击跳闸率会略有增加， 但可降低接触网运行维护工作量。 接触网用并联间隙的典型结构形式和主要技术参数参见附录B。

6接触网雷电防护原则及实施

雷电击中接触网附近大地或高算物体时，通过电磁耦合作用在AF线和T线上产生感应过电压 线路耐雷水平一般大于45kA，接触网因感应雷引起的跳闸率较直击雷引起的跳闸率低得多。 表1给出了典型接触网无防雷措施时的雷击跳闻率计算结果

表1接触网无防雷措施时的雷击跳闸率

注1：表中数据对应雷电地闪密度为2.78次/（km·a)，折算到雷暴日约为40d。雷击跳闸率与地闪密度呈线性 正比关系，不同地闪密度对应的雷击跳闸率可在表中数据基础上进行折算获得， 注2：当实际土壤电阻率介于表中给定的两个数值之间时，雷击闸率应取表中土壤电阻率高者对应的数值， 注3：当实际轨面高度介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应根据表中两个轨面高度对应的数值进行线 性捕值计算。 注4：在计算一个供电臂内接触网雷击跳闸次数时，将供电臂按照轨面高度、大地土壤电阻率、雷电地闪密度按参 数相近原则划分为若干特征段，查表中数据获得各特征段雷击跳闸次数，累加各特征段跳闸次数获得供电 臂的雷击跳闸次数。 注5：表中数据对应AF线悬挂点距离轨面7.42m、承力索悬挂点距离轨面6.9m、接触线距离轨面5.3m、AF线 距离线路中心线4.65m计算得出

注1：表中数据对应雷电地闪密度为2.78次/（km·a)，折算到雷暴日约为40d。雷击跳闸率与地闪密度呈线性 正比关系，不同地闪密度对应的雷击跳闸率可在表中数据基础上进行折算获得 注2：当实际土壤电阻率介于表中给定的两个数值之间时，雷击闸率应取表中土壤电阻率高者对应的数值， 注3：当实际轨面高度介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应根据表中两个轨面高度对应的数值进行线 性捕值计算。 注4：在计算一个供电臂内接触网雷击跳闸次数时，将供电臂按照轨面高度、大地土壤电阻率、雷电地闪密度按参 数相近原则划分为若干特征段，查表中数据获得各特征段雷击跳闸次数，累加各特征段跳闸次数获得供电 臂的雷击跳闸次数。 注5：表中数据对应AF线悬挂点距离轨面7.42m、承力索悬挂点距离轨面6.9m、接触线距离轨面5.3m、AF线 距离线路中心线4.65m计算得出

当沿铁路走廊附近存在高大树木、构筑物时，这些物体会对接触网形成雷电屏蔽，实际接触网雷击 跳闸率小于表1计算结果，参照表1进行雷电防护设计偏严格，应视铁路走廊沿线屏蔽物分布情况，研 究评估实际雷击跳闸率。

6. 1. 2 ± 一般性原则

接触网雷电防护以防直击雷为主，兼防感应雷。 综合考虑土壤电阻率、走廊沿线地闪分布、接触网导线对地高度等影响因素，按照技术经济优化原 则实施差异化防护，优先选用架空地线措施，配合选用避雷器措施，特定条件下可差别少量选用并联间 隙措施。 对设置在临近接触网两侧的其他铁路设施、设备，会受到接触网屏蔽作用，接触网为这些设施、设 备提供的直击雷保护范围可

6.2架空地线措施实施

电防护。 6.2.2架空地线宜架设在支柱顶端，对地高度较AF线高出2m～2.5m（直供供电方式时对地高度较 T线高出1.5m~2m）。典型T.程安装示意参见图D.1。 6.2.3宜将架空地线在每根支柱处接地，为雷电流向大地泄放提供通道。降低支柱的接地阻抗，可提 高架空地线的保护效果，对于路基段的钢支柱，宜将支柱与基础结构钢筋电气连通，对于路基段的混凝 土支柱，应将架空地线与支柱内的接地引下线连通。

6.2.4表2给出了接触网采用架空地线 附录E同时给出了地闪密度 为0.78次/（km·a）（近似雷暴日15d）、1.91次/（km·a)（近似雷暴日30d）、4.71次/（km·a)（近 以雷暴日60d）、7.98次/（km·a)（近似雷暴日90d)和11.61次/（km·a）（近似雷暴日120d)时，架 空地线典型设置方式下的雷击跳闸率详细计算结果，方便设计参考

表2接触网采用架空地线措施后的雷击跳闸率

注1：表中数据对应雷电地闪密度为2.78次/(km·a)，折算到雷暴日约为40d。雷击跳闸率与地闪密度呈线性正 比关系，不同地闪密度对应的雷击跳闸率可在表中数据基础上进行折算获得。 注2：当实际土壤电阻率介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应取表中土壤电阻率高者对应的数值。 注3：当实际轨面高度介于表中给定的两个数值之间时，宙击跳闸率应根据表中两个轨面高度对应的数值进行线 性捕值计算。 注4：在计算一个供电臂内接触网雷击跳闸次数时，将供电臂按照轨面高度、大地土壤电阻率、雷电地闪密度按参 数相近原则划分为若干特征段，查表中数据获得各特征段雷击跳闸次数，累加各特征段跳闸次数获得供电 臂的雷击跳闸次数。 注5：表中数据对应AF线悬挂点距离轨面7.42m、承力索悬挂点距离轨面6.9m、接触线距离轨面5.3m、AF线 距离线路中心线4.65m计算得出。

比关系，不同地闪密度对应的雷击跳闸率可在表中数据基础上进行折算获得 注2：当实际土壤电阻率介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应取表中土壤电阻率高者对应的数值， 注3：当实际轨面高度介于表中给定的两个数值之间时，宙击跳闸率应根据表中两个轨面高度对应的数值进行线 性插值计算。 注4：在计算一个供电臂内接触网雷击跳闸次数时，将供电臂按照轨面高度、大地土壤电阻率、雷电地闪密度按参 数相近原则划分为若干特征段，查表中数据获得各特征段雷击跳闸次数，累加各特征段跳闸次数获得供电 臂的雷击跳闸次数。 注5：表中数据对应AF线悬挂点距离轨面7.42m、承力索悬挂点距离轨面6.9m、接触线距离轨面5.3m、AF线 距离线路中心线4.65m计算得出。

6.2.5牵引变电所近区接触网遭受直击雷产生的高幅值雷电侵人波对所内设备绝缘危害较大，为降 低损害概率，宜在架空供电线上方设置架空地线，架空地线的设置长度不应小于1km。当架空供电线 长度小于1km时，可考虑在上网点处接触网两侧继续设置架空地线，各单侧方向接触网架空地线长 度与架空供电线架空地线长度之和不小于1km。架空供电线上架空地线典型T程安装示意参见 图D.2

6.3外串联间隙金属氧化物避雷器措施实施

6.3.1通过表2中数据计算供电臂接触网雷击跳闸率，当采用架空地线措施后雷击跳闸率仍然大于 8次/（100km·a），宜在接触网绝缘子上安装外串联间隙金属氧化物避雷器 6.3.2装有外串联间隙金属氧化物避雷器的AF线绝缘子、T线水平腕臂绝缘子和下锚绝缘子处视为 不会发生雷击闪络，连续装设避雷器支柱之间的区段接触网雷击跳闸率按零计算。 6.3.3外串联间隙金属氧化物避雷器安装数量以供电臂雷击跳闻次数低于限值为判据分步计算确 定，供电臂雷击跳闸次数限值按接触网雷击跳闸率限值8次/（100km·a)折算得出。从供电臂内雷击 跳闸率最高的特征段开始安装避雷器，迭代计算供电臂雷击跳闸次数以确定该特征段需要安装避雷器 的支柱数量，若该特征段全部支柱安装避雷器后供电臂雷击跳闸次数仍大于限值，再在供电臂内雷击 跳闸率次高特征段安装避雷器，继续迭代计算供电臂雷击跳闸次数以确定安装支柱数量，依此类推，直 至供电臂雷击跳闸次数低于限值， 6.3.4当供电臂只有一个特征段时，外串联间隙金属氧化物避雷器安装应从牵引变电所上网点支柱 开始向供电臂两侧末端延伸，以降低牵引变电所近区接触网雷击闪络引起的大短路电流对所内牵引变 压器的冲击。 6.3.5外串联间隙金属氧化物避雷器应与接触网绝缘子并联安装。保护AF线绝缘子和T线水平腕 臂绝缘子的避雷器可利用支柱接地。 6.3.6外串联间隙金属氧化物避雷器额定电压不应小于32kV，8/20us标称放电电流取10kA，雷电冲 击50%放电电压比被保护绝缘子的雷电冲击50%放电电压低20%30%其他参数应满足GB/T32520 规定的要求。 6.3.7对AF线绝缘子，外串联间隙金属氧化物避雷器本体宜朝向线路外侧，对T线水平腕臂绝缘 子，避雷器本体宜朝向下方，典型T程安装示意参见图D.3；对下锚绝缘子，避雷器本体宜朝向下方，典

6.3.6外串联间原金属氧化物避雷器额定电压不应小于32kV，8/20us标称放电电流取10kA，雷电7 击50%放电电压比被保护绝缘子的雷电冲击50%放电电压低20%30%其他参数应满足GB/T3252 现定的要求。 6.3.7对AF线绝缘子，外串联间隙金属氧化物避雷器本体宜朝向线路外侧，对T线水平腕臂绝线 子，避雷器本体宜朝向下方，典型T程安装示意参见图D.3；对下锚绝缘子，避雷器本体宜朝向下方，典 型.T程安装示意参见图D.4。

6.4并联间隙措施实施

6.4.1如果对接触网绝缘子或其他绝缘部件有保护要求时，可采用并联间隙措施。 5.4.2并联间隙应与被保护绝缘子并联安装，可通过支柱接地。 6.4.3对AF线绝缘子，并联间隙应朝线路外侧方向安装，对T线水平腕臂绝缘子，并联间隙应朝向 水平方向.典型工程安装示意参见图D.5。

6.4.1如果对接触网绝缘子或其他绝缘部件有保护要求时，可采用并联间原措施。

6.5无间隙金属氧化物避雷器措施实施

6.5.1上网隔离开关牵引变电所侧应安装无间隙金属氧化物避雷器，既保护隔离开关，又起限制雷电 侵人波幅值、保护所内设备的作用。避雷器可利用支柱接地，当采用混凝土支柱时应单独设置接地引 下线。 6.5.2其他接触网设备和关键节点采用无间隙金属氧化物避雷器进行雷电防护，可按照TB10009的 规定执行

6.6复合绝缘子措施实施

复合绝缘子具有良好的耐污移和抗电弧烧蚀性能。雷击引起绝缘闪络后，工.频续流电弧一般不会 烧损伞套致其破碎、断裂，产生永久接地故障。对于接触网下锚、分段、分相等处所宜采用复合绝缘子， 以降低接触网雷击故障的不利后果。

7牵引变电所及接触网供电线雷电防护实施

采用避雷针对牵引变电所（包括AT所和分区所，以下类同)内一次设备进行直击雷防护，避雷针 的设置按照TB10009中相关规定执行。 7.2雷电侵入波防护 7.2.1接触网供电线宜按照6.2.5架设架空地线，实现进线段保护，架空地线可兼做支柱集中接地线 用，其截面应满足短路电流热稳定性的要求。 7.2.2接触网供电线的架空地线不得直接和牵引变电所所内配电装置构架相连，宜与牵引变电所的 地网在地下相连接，连接线埋在地中的长度不应小于15m。 7.2.3当接触网供电线的架空地线兼作牵引变电所的正常工作回流路径之一时，其截面还应满足所 通过的正常T作回流的要求。 当接触网供电线的架空地线不兼作牵引变电所的正常T作回流路径，且架空地线的范围与接触 网存在合架情况时，应在非合架供电线区段的架空地线与合架接触网区段的架空地线（或回流线、 PW线）之间串联单片绝缘子的措施，以防止接触网供电线的架空地线中通过牵引变电所的正常T 作回流。 若非合架供电线区段支柱为钢支柱，距牵引变电所距离2.2km以上供电线支柱应采用双重绝缘 措施。 7.2.4为限制架空供电线支柱的接触电势，非接触网合架单独架空供电线支柱宜设独立的接地装置， 其接地电阻不应大于10Q，且架空地线在每个支柱处应可靠与其接地装置相连接 7.2.5宜在牵引变电所27.5kV侧馈电线电缆两端均设置无间隙避雷器进行雷电侵入波防护，图1 给出设置方案示意。避雷器额定电压取42kV，8/20μs标称放电电流根据.T.程实际选用5kA或 10kA，其他参数应满足GB/T11032和TB/T1844的规定

采用避雷针对牵引变电所（包括AT所和分区所，以下类同)内一次设备进行直击雷防护，避雷针 的设置按照TB10009中相关规定执行

牵引变电所27.5kV侧无间隙金属氧化物避雷器

接触网用外串联间隙金属氧化物避雷器主体结构包括避雷器本体和外串联空气间隙两部分，将避 雷器本体设计成分体式、额定电压相等的两部分，通过安装抱箍分别紧固到被保护绝缘子端部金属附 件上，对称布置，相比单体结构，安装抱承担的自重作用力降低一半，利于保持长期安装稳定。典型 结构形式见图A.1。

a)搭配AF线棒形悬式绝缘子用 图A.1接触网用外串联间隙金属氧化物避雷器典型结构形式

图A.1接触网用外串联间隙金属氧化物避雷器典

图A.1接触网用外串联间隙金属氧化物避雷器典型结构形式（续）

外串联间隙金属氧化物避雷器额定电压典型设计值取36kV，8/20us标称放电电流取5kA，其他 参数应满足GB/T32520要求。 外串联间隙金属氧化物避雷器的放电电压按照在雷电过电压下始终先于被保护绝缘子击穿放电 主操作过电压和工频过电压下不击穿放电的绝缘配合原则设计，一般的，选择外串联间隙金属氧化物 避雷器雷电冲击50%放电电压比被保护绝缘子的雷电冲击50%放电电压低20%~30%外串联间隙 金属氧化物避雷器与接触网绝缘子典型配合设计值见表A.1

防爆性能，防止挂网运行产品损坏脱落对高速行驶的列车设备和车内人员造成伤害。振动试验方法参 照TB/T2074相关规定执行，典型试验条件为：频率3Hz～5Hz，振幅15mm～25mm，正弦波，沿绝 缘子轴向和径向方向受力，各2×10"次，试验后紧固件紧固力矩允许偏差不超过10%短路试验方法 按照GB/T11032相关规定执行，典型技术条件为：大电流短路试验，16kA，0.2S；小电流短路试验， 800A，1S。短路试验检验典型判据为避雷器本体基本保持完整，允许外套局部撕裂、绝缘材料碎块脱 落、个别电阻片碎裂，但不应有电阻片碎块或金属部件碎块脱落。

接触网用并联间隙典型结构形式和主要技术参数要求 并联间隙制作材料由疏导电弧运动速度、耐电弧烧损性能、强度、造价等因素共同决定，普通碳钢 材料较为理想，表面需做镀锌防腐处理。导弧电极横截面通常做成圆形，截面直径不小于18mm。 结构设计上，将雷电冲击放电间隙和工频续流燃弧间隙分开，避免工频续流电弧烧损造成间隙距 离变化，保证并联间隙雷电冲击放电电压持续稳定。并将燃弧间隙两端金具设计为增大的圆球状，增 大电弧蚀损耐受能力。典型结构形式见图B.1

a)搭配AF线棒形悬式绝缘子用 图B.1接触网用并联间障典型结构形式

a)搭配AF线棒形悬式绝缘子用 图B.1接触网用并联间障典型结构形式

b)搭配T线水平腕臂绝缘子用 图B.1接触网用并联间隙典型结构形式（续）

并联间隙的放电电压接照在雷电过电压下并联间隙始终先于被保护绝缘子击穿放电、在操作过电 压和工频过电压下并联间隙不击穿放电的绝缘配合原则设计，一般的，选择并联间隙放电间隙的雷电 冲击50%放电电压比被保护绝缘子雷电冲击50%放电电压低10%~30%并联间隙与接触网绝缘子 典型配合设计值见表B.1。

表B.1并联间隙与接触网绝缘子典型配合设计值

并联间隙装置的主要检测项目包括雷电冲击放电试验、热稳定试验（短路电流试验）、工频电弧试 验（燃弧试验）和振动试验。雷电冲击放电试验、热稳定试验、T频电弧试验方法按照DL/T1293规定 执行，振动试验参考TB/T2074规定执行。典型热稳定试验技术条件为.T.频电流有效值16kA，持续 时间0.5s~1s。典型T频电弧试验技术条件为：大电流电弧试验，16kA，0.2s，5次；小电流电弧试 验，4kA，0.2s，5次。振动试验技术条件选择同外串联间隙金属氧化物避雷器

以无架空地线保护的接触网为例，介绍电气几何模型（Electro一GeometricModel，EGM）基本原 理，以及基于EGM的接触网雷击跳闸率计算方法。计算有架空地线保护的接触网雷击跳闸率时，亦可 参考执行。当需要考虑接触网对临近走廊设置的电气设备或设施的直击雷屏蔽作用时，亦可利用 EGM进行屏蔽范围分析。 EGM基本原理为：雷电下行先导通道头部到达自标物体的临界击穿距离（以下简称击距）以前，击 中点是不确定的，先到达哪一物体的击距范围，则向这一物体放电。EGM中击距（r）是雷电回击电流 幅值的函数，可采用IEEEStd1243一1997推荐的公式计算，见公式（C.1）、公式（C.2）。

式中： 雷电流幅值，单位为千安（kA)； r.——导线或架空地线的击距，单位为米(m)

([3. 6+1.7ln(43ye)J1o.65 y<40m 15. 5 [0.65 y.≥40 m

几何模型在接触网中的应

利用EGM计算得到接触网各导线的引雷宽度后， 采用区间组合法可计算得出线路的直击雷跳闸 率和感应雷跳闸率。 接触网T线直击雷跳闸率按公式(C.3)计算

Pindire =0. 2[P()P(+] ()Dr() D(]

.1接触网架设架空地线

接触网架空地线典型T程安装示意见图D.1

附录D （资料性附录） 接触网防雷措施工程实施示意图

D.2架空供电线架设架空地线

空供电线上架空地线典型工程安装示意见图D.2

图D.1架设架空地线工程实施示意

3AF线和T线绝缘子安装外串联间隙金属氧化

D.4下锚绝缘子安装外串联间隙金属氧化物避1

信息安全技术标准规范范本线和T线绝缘子安装外串联间隙金属氧化物避雷

图D.4下铺绝缘子安装外串联间障 属氧化物避雷器工程实施示意

D.5AF线和T线绝缘子安装并联间隙

药品标准T线绝缘子安装并联间隙典型工程安装示意见图

图D.5AF线和T线绝缘子安装并联间障工程实施示意

[1」GB/T21714.1一2015雷电防护第1部分：总则 [2]GB/T19663—2005信息系统雷电防护术语 [3]GB/T2900.57一2008电工术语发电、输电及配电运行 [4]GB/T16927.1—2011 高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求 [5］TB/T2074一2010电气化铁路接触网零部件试验方法 ［6］IEEEStd1243—1997 IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Transmission Lines