浅析铁路牵引供电系统防雷技术研究与建议

摘 要：近年来，随着我国铁路行业的飞速发展，人们对于铁路的安全性也提出了更高的要求，而牵引供电系统对于铁路的安全性更是具有直接的影响。一旦牵引供电系统发生故障，将严重影响铁路的正常运行。雷擊事故作为铁路正常运行的常见且主要安全事故，加强铁路牵引供电系统防雷技术的研究，对于预防此类事故的发生，确保铁路安全正常运行具有重要价值和意义。

关键词：铁路;牵引供电系统;防雷技术

1引言

一直以来，我国在铁路牵引供电系统防雷技术方面的研究力度和强度都没有停滞过。这主要是由于铁路牵引供电系统防雷技术对于铁路安全和发展具有重要影响。有学者对铁路牵引供电系统在缺乏避雷线的情况下展开了研究，研究结果表明，此种情况下，雷电特性主要表现为雷击次数翻倍增长，与此同时，在高架桥平均高度达到一定数值后，感应电压会非常小，进而引发铁路安全事故。然而，近年来，随着我国铁路建设规模的不断扩大，也伴随高架桥高度的不断增高，感应雷以及直击雷所引发的绝缘闪络次数也呈现出快速增长的趋势。因此，铁路牵引供电系统防雷技术研究力度和强度还应不断加强。

2铁路牵引供电系统防雷体系相关理论概述

2.1防雷体系概念

铁路牵引供电设备主要包括变电设备、接触网设备以及远动系统设备。其中，变电设备主要包括变电所、开闭所以及分区所三种。铁路牵引供电设备的作用是确保不间断行车可靠性供电，也就是说，铁路牵引供电能力只有在与线路运输能力相匹配时，方能满足列车密度、运行速度以及重量的具体要求。现阶段，尽管我国变电所的防雷技术已经相对比较完善，但在安装避雷装置方面，却仅在一些关键部位进行了安装，如隧道口两端以及线路变电所的入口等。铁路一般常用高架桥的方式跨越谷地或者河流。而高架桥上的接触网支柱却均是通过桥墩内部的钢筋结构接地等，也就是说，在此种情况下，接地电阻存在一定的不合格，进而出现绝缘闪络。由此可见，避雷设施还应安装在高架桥的两端。

2.2防雷体系的重要性

铁路牵引供电系统在铁路运行过程中发挥着至关重要的作用，如果供电系统遭受雷击，轻则致使列车断电，重则发生列车事故，甚至还可能会造成人员伤亡的严重后果。从历史数据上来看，列车因雷击而发生的事故不胜枚举，因供电系统遭受雷击而造成的间接经济损失也无可估量，因此在铁路牵引供电系统中防雷体系的构建尤为重要。

3现阶段我国铁路牵引供电系统防雷体系存在的问题

3.1在直击雷防护方面欠缺全面考虑

目前，变电所和牵引网共同构成了我国铁路牵引供电系统。两者的防雷击技术已经成熟，但是后者对于直击雷的防护措施还有待进一步研究与实现。牵引网在设计过程中没有考虑到避雷针与接触网防雷线的连接作用，致使牵引网系统中防直击雷的效果不好。另外在变电所设计过程中，虽然选择了避雷针，但也仅仅将避雷针安置在了变电所的几处关键位置，不能全面的进行直击雷防护。

3.2在冲击接地电阻方面欠缺考虑

高速铁路不同于普通铁路，其特点是快速绝缘老化、牵引电流大以及钢轨泄漏电阻大，这些特点参数直接影响着铁路牵引供电系统的正常工作。现如今，综合性接地方式是我国铁路接地方式的首选措施，综合性接地方式的特点是对雷击事件较为敏感，一旦铁路遭受到雷击则会导致铁路的接地电阻过高，即使泄漏一小部分也会出现绝缘子闪络的现象出现。

3.3在雷电防护不同需求方面欠缺考虑

我国国土面积居世界第三，浩瀚的地域呈现出不同的地理特征，这就给铁路牵引供电系统防雷技术设计带来了困难。在进行防雷设计时首先要分析不同地域的气候特点和雷电参数，再依据这两方面的特征进行有针对性的防雷系统设计，保证高铁在运行过程中能够应对各种突发的雷击事件。另外，当发生雷击事件时，防雷系统应能够进行自我调整和处理，当系统处理不了时允许将处理权限交由人为操作，增加防雷系统的灵活性。但是目前看来，我国铁路牵引供电系统防雷设计还没有充分考虑到上述问题，无法做到全面的雷击防护。

4优化铁路牵引供电系统防雷技术的几点建议

4.1绝缘子永久性破坏的保护方法

雷击事件发生后绝缘子有可能会被永久性破坏，这是因为绝缘子在遭受雷击时，它的电压一定会产生闪络现象，绝缘子闪络以后，它的工频就会被逐一烧毁，最后工频完全被破坏后绝缘子也就被永久破坏了。因此，如何在铁路牵引供电防雷系统中解决绝缘子保护的问题是系统的核心问题，其重要性不言而喻。一般而言，系统经常采用如下方法对绝缘子进行保护，即在水平绝缘子和悬式绝缘子两端加装保护间隙，或者采用避雷针安插保护间隙的方法，这样一来就可以准确及时的定位雷击闪络，当雷击闪络发生时系统可以立刻对工频电弧进行有效疏导，最终起到保护绝缘子的作用。当然，这种保护方式也有其弊端，即雷击时会发生跳闸的现象，导致整个牵引供电防雷系统失效。

4.2注重雷电监测实行差异化防雷

防雷系统中的“防”指的是预防，也就是说系统要在雷击发生之前进行预警，要想达到这一目的，首先就要保证整个系统的自动化控制，其次要保证系统能够进行实时监测。防雷系统的自动化控制技术可以由计算机系统来完成;实时监测需要物联网系统来完成，其中传感器的适用性和准确性是系统的关键。因此，需要采用差异化且具有针对性的防护措施对不同地域的实际情况进行系统部署。最后还要在雷电参数等方面对直击雷和感应雷进行差异化设计。

5结语

综上所述，铁路牵引供电系统的安全性以及可靠性是至关重要的，不仅关系到铁路的正常运行，还关系到铁路行业的发展，更关系到人们的生命安全。因此，在深入了解和掌握防雷体系概念的基础上，充分认识防雷体系的重要性，对于增强防雷意识是非常必要的。另外，针对现阶段我国铁路牵引供电系统防雷体系存在的问题，从正馈线与承力索的防雷技术设计方面、雷击保护线与避雷线过电压防护设计方面、绝缘子永久性破坏的保护方法以及注重雷电监测实行差异化防雷方面等提出优化铁路牵引供电系统防雷技术建议，对于提高铁路牵引供电系统的防雷能力，增强铁路安全运行等是具有重要影响的。因此，未来还应继续加强这方面的研究深度。

参考文献：

[1]马晓晨.高速铁路牵引供电系统雷电防护体系的设计[J].科技资讯，2017，15（5）：62.

[2]周福利.高速铁路牵引供电接触网防雷技术研究[J].商品与质量，2017，31（11）：34-35.

作者简介：

金丽斯，女，19820408，硕士，哈尔滨铁道职业技术学院