牵引供电系统雷电防护体系的建设研究

李兵

摘 要：随着科学技术的发展也突飞猛进，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。

关键词：牵引供电系统；雷电防护体系；建设研究

引言

科学技术的日益进步，推动了我国交通运输行业的发展，尤其是牵引供电系统的应用，更是标志着我国铁路运输业已经迈入了崭新的阶段。牵引供电系统作为高铁的重要系统，确保其长时间处于稳定运行的状态至关重要。本文通过对牵引供电系统雷电防护体系的建设进行研究，并提出合理的建议，希望对保护牵引供电系统有所帮助。

1国内外牵引供电系统雷电防护体系

1.1国外牵引供电系统雷电防护体系

国外对于供电系统防雷体系的特点，各自具有不同的侧重点。例如：日本所设计的防雷体系，按照雷电发生次数，划分雷电防护等级，针对不同等级的区域，采取差异化的防雷措施。而德国由于雷雨天气较少，因此德国在设计防雷体系时，不会对直击雷进行考虑，仅利用避雷针进行雷电防护。究其原因，主要是德国雷电强度不高，利用合闸的方式即可有效防护雷击。由此可见，对于一些雷电次数较少的区域，则不需要发展复杂的防雷体系，而对于雷电次数频繁，则要设计复杂且防雷效果好的体系，日本的防雷体系可以成为我国建设防雷体系的借鉴对象。

1.2我国牵引供电系统雷电防护体系

我国牵引供电系统与国内外存在较大的差别，其主要组成部分为变电所和牵引网，虽然我国目前的雷电防护体系，已经相对成熟，但是依然存在不足之处，例如：缺少对直击雷的防护、线路上没有安装避雷装置等，这些缺陷的存在，致使我国牵引供电系统雷电防护体系的应用效果受到限制。

2现阶段我国铁路牵引供电系统防雷体系存在的问题

2.1在直击雷防护方面欠缺全面考虑

现阶段，我国铁路牵引供电系统大多是牵引网和变电所构成。其中，变电所的雷擊防护技术已日臻成熟，而牵引网在直击雷防护方面却还存在空白。例如，我国铁路牵引供电系统在防雷击设计过程中，主要考虑了35kV的输电线路，同时还按照普通铁路中的相关规范来设计的。因此，在设计过程中，并没有将避雷针设计在接触网防雷线中。即使在变电站设备中安装了避雷针，但也仅仅限于几处关键位置。由此可见，其对于直击雷防护来说，效果并不十分显著。一般来说，直击雷会主要从雷击承力索、正馈线等方面侵入到接触网中。因此，防雷技术应注重加强这方面的研究力度。

2.2在冲击接地电阻方面欠缺考虑

相比于普通的铁路而言，高速铁路具有钢轨泄漏电阻大、牵引电流大以及快速绝缘老化等特点。由此可见，其对于铁路牵引供电系统的影响是非常大的，进而严重影响铁路的正常运行。目前，我国铁路所采用的接地方式主要是以综合性接地方式为主。因此，一旦出现雷击，对铁路的冲击是十分巨大的，泄漏一小部分都会导致铁路的接地电阻过高，进而绝缘子出现闪络。

3牵引供电系统雷电防护体系建设的措施

3.1加强对承力索和正馈线的雷击防护力度

从实际情况来看，我国铁路牵引供电系统雷电防护体系，对于直击雷的防护相对欠缺，致使直击雷成为了威胁列车安全运行的最大因素，因此加强对直击雷的防护具有重要的意义。首先，国家需要出台相关规定，要求各级铁路部门根据电力系统110KV线路的雷电防护措施，对牵引供电系统雷电防护体系进行完善。比如：利用提升保护线、避雷针和回流线等装置，提高雷电防护强度。据查阅相关资料得知，我国部分路段已经通过架设专用避雷针和提高回流线温度等方式，强化雷电防护体系的性能，并取得了显著的效果。

3.2雷击保护线和避雷线过电压保护

为了进一步强化牵引供电系统雷电防护体系的性能，可以采用升高保护线的方式，对回馈线和承力索进行保护。在安装避雷线之后，会改变正馈线和接触网防护雷电的方式，形成以下两种防护方式：一是避雷线在受到雷电攻击时，会产生反击雷保护，其原理为地电位增加起到的保护作用。二是避雷线受到雷击后，防护体系中的正馈线和接触网会对其发生感应，继而产生感应雷的防护。对于雷电来说，其攻击范围较广，在避雷网安装完成后，如果雷电击中避雷网覆盖区域，则避电网中的T线和正馈线，其绝缘子就会对闪络进行反击。现阶段常用且效果较好的雷电防护措施有以下两种：一是降低部分区域的接地电阻，以此来降低雷击接地电子，从而避免绝缘子出现闪络；二是增加避电器和支柱的接地极，同样可以起到防护雷击的作用。

3.3绝缘子破坏的保护方法

在遭到雷击后，绝缘子可能会发生闪络反应，该反应一旦发生，可能会导致绝缘子被烧毁，这种损坏是无法被修复的，会给铁路部门带来严重的经济损失。因此，使用正确的保护方法，对绝缘子进行保护，具有重要的作用。通常情况下，在悬式绝缘子和水平绝缘子的两端位置安装保护间隙，可以在一定程度上提高绝缘子的防雷能力，安装避雷针也可以起到同样的效果。这种方式的使用，有助于维护人员在雷击发生时，及时对闪络发生位置进行定位，继而采取疏导工频电弧等方式，加强对绝缘子的保护，以此来降低经济损失。但是这种保护措施也存在一定的弊端，容易引起跳闸问题。

3.4差异化防雷与雷电监测

铁路部门在构建牵引供电系统防雷体系过程中，应利用现代科学技术，发展雷电监测系统，以此来实现对雷电的自动实时监测。雷电监测系统已经被一些地区的铁路部门所采用，通过借鉴气象部门的雷电监测经验，依托于计算机网络技术构建雷电监测系统，已经成为牵引供电系统防雷体系的重要组成内容。在实际构建系统时，铁路部门应结合自身的实际特点，增强监测系统的适应性，提高雷电监测的准确程度。再加之不同区域的雷电参数存在差异，因此监测系统需要根据雷电参数，对雷电活动区域进行等级划分，直观体现出区域雷电的活跃性，便于铁路部门采取有针对性的防雷措施，选择正确的防雷方法，最终实现对雷电的差异化防护。

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：

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