淺析鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)研究與建議

摘 要：近年來，隨著我國鐵路行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于鐵路的安全性也提出了更高的要求，而牽引供電系統(tǒng)對(duì)于鐵路的安全性更是具有直接的影響。一旦牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障，將嚴(yán)重影響鐵路的正常運(yùn)行。雷擊事故作為鐵路正常運(yùn)行的常見且主要安全事故，加強(qiáng)鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)的研究，對(duì)于預(yù)防此類事故的發(fā)生，確保鐵路安全正常運(yùn)行具有重要價(jià)值和意義。

關(guān)鍵詞：鐵路;牽引供電系統(tǒng);防雷技術(shù)

1引言

一直以來，我國在鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)方面的研究力度和強(qiáng)度都沒有停滯過。這主要是由于鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)對(duì)于鐵路安全和發(fā)展具有重要影響。有學(xué)者對(duì)鐵路牽引供電系統(tǒng)在缺乏避雷線的情況下展開了研究，研究結(jié)果表明，此種情況下，雷電特性主要表現(xiàn)為雷擊次數(shù)翻倍增長，與此同時(shí)，在高架橋平均高度達(dá)到一定數(shù)值后，感應(yīng)電壓會(huì)非常小，進(jìn)而引發(fā)鐵路安全事故。然而，近年來，隨著我國鐵路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，也伴隨高架橋高度的不斷增高，感應(yīng)雷以及直擊雷所引發(fā)的絕緣閃絡(luò)次數(shù)也呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。因此，鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)研究力度和強(qiáng)度還應(yīng)不斷加強(qiáng)。

2鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷體系相關(guān)理論概述

2.1防雷體系概念

鐵路牽引供電設(shè)備主要包括變電設(shè)備、接觸網(wǎng)設(shè)備以及遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備。其中，變電設(shè)備主要包括變電所、開閉所以及分區(qū)所三種。鐵路牽引供電設(shè)備的作用是確保不間斷行車可靠性供電，也就是說，鐵路牽引供電能力只有在與線路運(yùn)輸能力相匹配時(shí)，方能滿足列車密度、運(yùn)行速度以及重量的具體要求?，F(xiàn)階段，盡管我國變電所的防雷技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較完善，但在安裝避雷裝置方面，卻僅在一些關(guān)鍵部位進(jìn)行了安裝，如隧道口兩端以及線路變電所的入口等。鐵路一般常用高架橋的方式跨越谷地或者河流。而高架橋上的接觸網(wǎng)支柱卻均是通過橋墩內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)接地等，也就是說，在此種情況下，接地電阻存在一定的不合格，進(jìn)而出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)。由此可見，避雷設(shè)施還應(yīng)安裝在高架橋的兩端。

2.2防雷體系的重要性

鐵路牽引供電系統(tǒng)在鐵路運(yùn)行過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如果供電系統(tǒng)遭受雷擊，輕則致使列車斷電，重則發(fā)生列車事故，甚至還可能會(huì)造成人員傷亡的嚴(yán)重后果。從歷史數(shù)據(jù)上來看，列車因雷擊而發(fā)生的事故不勝枚舉，因供電系統(tǒng)遭受雷擊而造成的間接經(jīng)濟(jì)損失也無可估量，因此在鐵路牽引供電系統(tǒng)中防雷體系的構(gòu)建尤為重要。

3現(xiàn)階段我國鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷體系存在的問題

3.1在直擊雷防護(hù)方面欠缺全面考慮

目前，變電所和牽引網(wǎng)共同構(gòu)成了我國鐵路牽引供電系統(tǒng)。兩者的防雷擊技術(shù)已經(jīng)成熟，但是后者對(duì)于直擊雷的防護(hù)措施還有待進(jìn)一步研究與實(shí)現(xiàn)。牽引網(wǎng)在設(shè)計(jì)過程中沒有考慮到避雷針與接觸網(wǎng)防雷線的連接作用，致使?fàn)恳W(wǎng)系統(tǒng)中防直擊雷的效果不好。另外在變電所設(shè)計(jì)過程中，雖然選擇了避雷針，但也僅僅將避雷針安置在了變電所的幾處關(guān)鍵位置，不能全面的進(jìn)行直擊雷防護(hù)。

3.2在沖擊接地電阻方面欠缺考慮

高速鐵路不同于普通鐵路，其特點(diǎn)是快速絕緣老化、牽引電流大以及鋼軌泄漏電阻大，這些特點(diǎn)參數(shù)直接影響著鐵路牽引供電系統(tǒng)的正常工作?，F(xiàn)如今，綜合性接地方式是我國鐵路接地方式的首選措施，綜合性接地方式的特點(diǎn)是對(duì)雷擊事件較為敏感，一旦鐵路遭受到雷擊則會(huì)導(dǎo)致鐵路的接地電阻過高，即使泄漏一小部分也會(huì)出現(xiàn)絕緣子閃絡(luò)的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.3在雷電防護(hù)不同需求方面欠缺考慮

我國國土面積居世界第三，浩瀚的地域呈現(xiàn)出不同的地理特征，這就給鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)帶來了困難。在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)首先要分析不同地域的氣候特點(diǎn)和雷電參數(shù)，再依據(jù)這兩方面的特征進(jìn)行有針對(duì)性的防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證高鐵在運(yùn)行過程中能夠應(yīng)對(duì)各種突發(fā)的雷擊事件。另外，當(dāng)發(fā)生雷擊事件時(shí)，防雷系統(tǒng)應(yīng)能夠進(jìn)行自我調(diào)整和處理，當(dāng)系統(tǒng)處理不了時(shí)允許將處理權(quán)限交由人為操作，增加防雷系統(tǒng)的靈活性。但是目前看來，我國鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)還沒有充分考慮到上述問題，無法做到全面的雷擊防護(hù)。

4優(yōu)化鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)的幾點(diǎn)建議

4.1絕緣子永久性破壞的保護(hù)方法

雷擊事件發(fā)生后絕緣子有可能會(huì)被永久性破壞，這是因?yàn)榻^緣子在遭受雷擊時(shí)，它的電壓一定會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象，絕緣子閃絡(luò)以后，它的工頻就會(huì)被逐一燒毀，最后工頻完全被破壞后絕緣子也就被永久破壞了。因此，如何在鐵路牽引供電防雷系統(tǒng)中解決絕緣子保護(hù)的問題是系統(tǒng)的核心問題，其重要性不言而喻。一般而言，系統(tǒng)經(jīng)常采用如下方法對(duì)絕緣子進(jìn)行保護(hù)，即在水平絕緣子和懸式絕緣子兩端加裝保護(hù)間隙，或者采用避雷針安插保護(hù)間隙的方法，這樣一來就可以準(zhǔn)確及時(shí)的定位雷擊閃絡(luò)，當(dāng)雷擊閃絡(luò)發(fā)生時(shí)系統(tǒng)可以立刻對(duì)工頻電弧進(jìn)行有效疏導(dǎo)，最終起到保護(hù)絕緣子的作用。當(dāng)然，這種保護(hù)方式也有其弊端，即雷擊時(shí)會(huì)發(fā)生跳閘的現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)牽引供電防雷系統(tǒng)失效。

4.2注重雷電監(jiān)測實(shí)行差異化防雷

防雷系統(tǒng)中的“防”指的是預(yù)防，也就是說系統(tǒng)要在雷擊發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)警，要想達(dá)到這一目的，首先就要保證整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，其次要保證系統(tǒng)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。防雷系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來完成;實(shí)時(shí)監(jiān)測需要物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來完成，其中傳感器的適用性和準(zhǔn)確性是系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此，需要采用差異化且具有針對(duì)性的防護(hù)措施對(duì)不同地域的實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)部署。最后還要在雷電參數(shù)等方面對(duì)直擊雷和感應(yīng)雷進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)。

5結(jié)語

綜上所述，鐵路牽引供電系統(tǒng)的安全性以及可靠性是至關(guān)重要的，不僅關(guān)系到鐵路的正常運(yùn)行，還關(guān)系到鐵路行業(yè)的發(fā)展，更關(guān)系到人們的生命安全。因此，在深入了解和掌握防雷體系概念的基礎(chǔ)上，充分認(rèn)識(shí)防雷體系的重要性，對(duì)于增強(qiáng)防雷意識(shí)是非常必要的。另外，針對(duì)現(xiàn)階段我國鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷體系存在的問題，從正饋線與承力索的防雷技術(shù)設(shè)計(jì)方面、雷擊保護(hù)線與避雷線過電壓防護(hù)設(shè)計(jì)方面、絕緣子永久性破壞的保護(hù)方法以及注重雷電監(jiān)測實(shí)行差異化防雷方面等提出優(yōu)化鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)建議，對(duì)于提高鐵路牽引供電系統(tǒng)的防雷能力，增強(qiáng)鐵路安全運(yùn)行等是具有重要影響的。因此，未來還應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)這方面的研究深度。

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作者簡介：

金麗斯，女，19820408，碩士，哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院