高速铁路牵引供电接触网雷电防护

2022-02-18张成志

科学与信息化 2022年3期

张成志

中国铁路成都局集团有限公司贵阳供电段贵州贵阳 550000

引言

改革开放以后，我国的经济进入到了一个高速发展的阶段。但是在我国经济建设的过程中，也存在着严重的不平衡问题，这就在客观上加剧了我国的人口迁移，以及人口迁移下带动的城市化发展。那么在我国城市建设，以及社会经济整体建设的过程中，交通体系的完善都是至关重要的。目前，我国的高速铁路在长期的发展中，已经取得了显著的成就，并立于世界上的先进水平。但一些仍存在的高速铁路的问题还需要铁路部门和工作人员进一步提高认识程度。尤其是高度铁路的牵引供电系统。一般认为，在高速铁路运行的过程中，牵引供电系统是至关重要的组成部分，也是保证高速铁路安全运行的关键。但是在牵引供电系统使用的过程中，却也很容易受到雷电因素的干扰，从而导致牵引供电系统的故障。基于此，如果做好牵引供电系统的防雷工作便至关重要了。

1 高速铁路牵引供电接触网雷电防护的理论概述

1.1 高速铁路牵引供电接触网雷电防护的概念

从牵引供电系统的组成来看，主要包括牵引供电系统中的变电设备、牵引供电系统的接触网设备、牵引供电系统中的运动系统设备等。而其中的变电设备又可以细分为变电站、开闭所以及分区所3个主要方面。高速铁路通过对牵引供电系统的应用能够进一步对焦自身的供电需求，为高速铁路运行提供不间断的稳定电源供给。简言之，只有切实保证了牵引供电系统与高速铁路线路运输能力的匹配度，才能够进一步对焦列车的密度问题、列成的运行速度问题、列车的重量问题，从多个方面满足列车的需求和高速铁路的需求。但是从我国目前的实际情况来看，虽然经历了长时间的发展，在变电所防雷技术上已经取得了一定的成就，也在不断发挥着积极的作用。但是在壁垒装置的安装方面，则更多的集中在一些关键位置上。其中，比较常见的安装位置包括线路变电所的入口、隧道口的两端等。此外，在高速铁路构建的过程中，由于构架地形的问题，往往需要跨越河流，或者是跨越谷底。因此，就需要对高架桥进行修建。但是在高架桥修建的过程中，则更多的是通过钢筋解耦股接地来实现的。因此，在这样一种情况下，便直接导致了电阻的问题，甚至是在严重情况下出现绝缘闪络。那么在分析这个问题后，高速铁路的避雷设施安装，也需要对焦高架桥的问题，由工作人员位于高架桥的两端做好安装工作。

1.2 高速铁路牵引供电接触网雷电防护的重要性

在高速铁路牵引供电系统中，防雷体系的健全是至关重要的。从过往工作展开的实际情况来看，雷电往往是导致牵引供电系统故障的主要原因。在牵引供电系统受到雷击影响后，往往会直接连带出列车的供电中断问题，对列车的正常运行带来负面影响，甚至严重情况还会导致列车事故发生，造成巨大的经济损失以及人员的安全健康问题。由此可见，还需要铁路部门和工作人员进一步提高对牵引供电系统防雷体系建立的重视程度，进一步完善牵引供电系统的防雷技术手段和防雷措施，切实保证牵引供电系统的安全性，切实保证高速铁路的安全性。

2 我国现阶段高速铁路牵引供电接触网雷电防护中存在的主要问题

2.1 在直击雷防护方面欠缺全面考虑

从我国目前高速铁路牵引供电系统防雷保护的实际情况来看，仍然存在着很多问题。但首要问题仍是在直击雷防护方面有所欠缺。那么从我国当前牵引供电系统构建的实际情况来看，大都体现在两个方面。其一是牵引网，其二是变电所。其中，首先从变电所来看，在经历了我国长时间的发展和大量科学技术的投入后，我国变电所在防雷技术方面已经取得了显著的成就，整体体系比较成熟。但是对比之下，牵引网在面对直击雷防护方面却仍然存在很多不足，甚至可以看作是一片空白。就过往的情况而言，我国针对牵引供电系统的防雷击设计，仍是以35kV输电线路为主要的参考标准，并在实际防雷设计的过程中，没有纳入高速铁路的标准，仅仅是将普通的铁路作为参考规范。因此，在这一问题的导向下，就导致了我国牵引供电系统在接触网防雷线设计中，缺乏避雷针设计。又或者是即便进行了避雷针的设计和安装，但避雷针的安装也仅仅是针对少部分关键位置来展开的。基于此，就从客观上限制了我国直击雷防护能力的提升。此外，则是针对直击雷问题进行分析，在直击雷产生负面影响的过程中，更多的是基于雷击承力索和正馈线等方面来实现到接触网中的侵入。那么在工作人员针对直击雷问题进行优化设计的过程中，也需要加深该方面的研究。

2.2 在冲击接地电阻方面欠缺考虑

从我国目前高速铁路牵引供电系统雷电防护的实际情况来看，也存在着冲击接地电阻方面的问题[1]。一般认为，在高速铁路不断发展的过程中，与普通的铁路相对比，已经出现了很大的差异。对比普通铁路，高速铁路往往伴随着更大的钢轨泄漏电阻，以及更大的牵引电流。同时，在高速铁路中也存在着更快速的绝缘老化问题。因此，在这一基础上，也进一步加剧了对牵引供电系统的负面影响，从而难以保证高速铁路的正常运行。此外，针对我国目前高速铁路的接地方式，基本上采用的还是综合性的接地方式。那么在综合性接地方式下，如果一旦出现了雷击问题，所造成的冲击力也是要更大的。即便是一小部分的泄漏，也很容易加剧高速铁路的接地电阻问题，甚至是导致绝缘子闪络的出现。

2.3 在雷电防护不同需求方面欠缺考虑

从我国高速铁路牵引供电系统防雷保护的实际情况来看，还存在着雷电防护不同需求方面的考量问题。在分析我国高速铁路建设时，首先要认识到我国高速铁路建设中所面对的客观环境。我国的国土面积十分辽阔，不同区域在自然条件上也存在着较大的差异。因此，在工作人员开展牵引供电系统防雷设计的过程中，也自然伴随着更大的复杂性和专业性，也切实提高了人员的作业难度。因此，在面对这个问题的时候，就需要工作人员能够针对不同区域的土壤差异来进行必要的考量，并明确土壤差异和雷电参数之间的关系。同时，在我国高速铁路建设的过程中，高速铁路的跨度往往比较长，在较长的跨度下，必然会面临不同的土壤，出现不同的土壤参数以及雷击参数。

3 优化铁路牵引供电系统防雷技术的几点建议

3.1 正馈线与承力索的防雷技术设计

针对以上问题，在我国高速铁路牵引供电系统防雷防护的过程中，铁路部门和工作人员首先就是需要对焦正馈线与承力索的防雷技术，优化正馈线与承力索的防雷技术设计，提高我国全面的防雷能力，并同时做好直击雷的防护。那么在具体工作中，则主要是可以从以下3个方面来予以切入：①从国家层面来看待这一问题，还需要加紧相关防护措施和方法预案的执行，要切实对焦一些紧急情况下的高速铁路事故问题，有效控制事故问题的发展，减少事故问题的负面影响；②其次，铁路部门还需要对焦110kV的电力系统，做好110kV电力系统的防护措施制定，避免以往单一的35kV考量；③最后，铁路部门和工作人员还需要进一步做好保护线和回流线的工作，进一步强化保护线与回流线的使用，并在保护线与回流线使用的过程中，一并通过避雷针来提升防护能力。

3.2 雷击保护线与避雷线过电压防护设计

在高速铁路牵引供电系统雷电防护的过程中，为了进一步提高雷电防护的效果，为了切实减少雷电带来的负面影响，在铁路部门和工作人员开展电压保护设计工作时，也要提高对保护线的重视程度，做好保护线的提升工作，加大对正馈线和承力索的保护效果[2]。铁路部门和工作人员通过在高架桥上进行避雷线设置，能够进一步对焦正馈线和接触网的直击雷防护能力，加速其能力转变和能力优化。同时，在这一基础上，也形成了两种具体的防护措施。其一是反雷击的防护措施，其二是感应雷的防护措施。那么从过程中的情况来看，在面对反击雷问题时，目前比较常见的一种解决方法便是局部地区接地电阻降低方法，从而能够更有效地对焦冲击接地电阻，实现冲击接地电阻的有效降低。

3.3 绝缘子永久性破坏的保护方法

在高速铁路牵引供电系统雷电防护的过程中，铁路部门和工作人员也需要进一步做好绝缘子永久性破坏的保护工作。一般认为，如果牵引供电系统的绝缘子遭受了雷击，往往很容易导致电压的闪络。同时，在电压闪络的影响下，也会反噬绝缘子，造成绝缘子被烧毁，甚至是造成绝缘子的永久性损伤。那么在这一问题的导向下，便会直接给我国的铁路行业发展带来十分巨大的经济损失。因此，针对这一问题，就需要铁路部门和工作人员进一步提高绝缘子被永久性破坏的防护工作的重视程度，完善具体的技术手段和方案措施。其中，工作人员可以在悬式绝缘子和水平绝缘子的两端进行保护间隙的添加，又或者是针对保护间隙来完成避雷针的安装，同时针对雷击闪络问题进行及时定位，这样在面对工频电弧时，能够达到有效疏导的效果，从而实现客观上的绝缘子保护效果。

3.4 注重雷电监测实行差异化防雷

在高速铁路牵引供电系统雷电防护的过程中，铁路部门和工作人员还需要进一步关注雷电监测的差异化防雷工作。一般认为，在牵引供电系统雷电防护工作中，雷电的监测系统有着十分重要的作用[3]。其中，雷电监测系统作为一种在线系统，兼顾了自动化能力，能够切实针对牵引供电系统的雷电防护需求达到实时监测的目标。因此，在雷电监测系统的优势导向下，也使得雷电监测系统被更多的人所接受、认可，已然成为我国当前一种十分有效的雷电检测方式。但是，在雷电监测系统应用的过程中却也仍存在着很多问题，主要表现为雷电监测系统的适用性和准确性需要提高方面。因此，在面对这个问题的过程中，就需要铁路部门和工作人员结合当地的实际情况事先做好区域的划分，并在区域划分的基础上实施针对性和差异化的防护措施。最后，则是同样需要对焦雷电的参数问题，在雷电参数的指导下做好直击雷与感应雷的防护，同样需要落实差异化设计。