高速鐵路牽引供電系統雷電防護體系研究

徐學平

摘要：我國高速鐵路的建設發展不僅方便了我國人民的生活，同時還可以縮短外出時間。牽引供電系統對于我國高速鐵路來說尤為重要，其嚴重的影響到了高速鐵路的正常運營，如果它遭受到了強烈的雷擊，就會對其運行產生巨大影響，同時還可能因此出現巨大的經濟損失。雷擊問題成為了我國牽引供電系統的主要安全故障原因之一。所以，應該切實地做好保護高速鐵路牽引供電操作系統的防雷電工作。

關鍵詞：高速鐵路;牽引供電系統;雷電防護體系;研究

引言

我國的高速鐵路的安全運行很重要，其中的牽引供電系統對于我國高鐵的安全運行責任意義重大，如果這一系統出現了安全故障問題，就可能會影響到我國高速鐵路的正常運行，因而遭遇雷擊安全事故成為了高速列車安全運行中的主要問題之一。一旦其中的牽引供電系統被雷電擊中，列車就會出現供電中斷的不正常現象，進而形成被迫停車的安全事故，嚴重的情況可能會造成列車的安全事故，出現列車人員傷亡以及財產損失等問題。所以，我們應該做好我國高速鐵路中的牽引供電系統的雷電保護防御措施和工作。

一、我國高速鐵路的主要防雷電體系

（一）國外的相關體系

日本在進行防雷體系的設計過程中，依據雷擊的不同發生頻率以及各個線路中的重要程度，分別把其劃分成為不同的幾種區域，在不同的區域中應該采取不同的防雷應對措施。相比而言，德國每年發生的雷擊次數就很少，所以在進行設計的過程中一般不考慮防護直擊雷，所以只考慮到對感應雷過電壓采取的避雷針形式來進行限制。綜上，我國應該吸收并合理借鑒日本完備而又復雜的防雷體系。

（二）我國高速鐵路的防雷體系

與國外的防雷體系相比，我國的高速鐵路應該采取自耦變壓器的主要供電方式，然而，列車中的牽引供電系統大多數都是通過變電所以及牽引網所組成的。對于很多變電所使用的雷擊防護措施已經逐漸變得成熟，而牽引網大多數都沒有進行直擊雷的防護措施，并沒有把避雷針和避雷線設置安裝在相關線路上，僅僅在列車的線路變電所的入口、出口等重要部位中都安裝了精確的避雷針和避雷器。如果在列車線路經過山體隧道的過程中，其內部沒有很強大的絕緣能力，應該及時把避雷針設置在山洞隧道口的兩邊。高速鐵路列車在經過高架橋過程中應該把避雷針安置在兩端。

二、目前存在的相關問題

（一）沒有全面考慮到防護措施

目前，我國的高速鐵路在進行設計防雷擊操作過程中，設計者一定要考慮到輸電線路的電壓和電流。與此同時，應該依據普通速度鐵路的相應規范條例來進行設計，在接觸到網防雷線中通常不會設計安裝上避雷針，只是在比較關鍵的幾個機械設備上加幾個避雷針或避雷線。對于大多數的直擊雷來看，這樣可以通過雷擊承力索以及保護線等方面侵入到接觸網上。

（二）沒有考慮到沖擊接地電阻大小

對于我國的大多數高速鐵路來說，這具有列車牽引電流和電壓過大以及鋼軌泄露電阻較大的特征，這就是與我國普通鐵路的列車最大不同之處，高速鐵路沿著鐵路線的維修操作人員可能會因為這一情況而出現觸電、漏電的危害。與此同時，會出現非常快速的絕緣老化程度，由此而影響到鐵路牽引供電系統，進一步對列車的正常運行造成極大的影響。針對我國高速鐵路的這些特征，設計人員就可以采取綜合接地的形式。一旦出現高速鐵路遭受雷擊的現象，雷擊電流和電壓就會產生更大的沖擊力和威力，發生泄流的僅僅是這些中的一小部分，這樣就會使得接地電阻的電壓突然升高，絕緣子也可能因為這一情況而出現閃絡的狀態。

三、我國高速鐵路的防雷電保護措施設計

（一）關于設計中的正饋線以及雷擊承力索的保護措施

我國當前出現的高速鐵路牽引系統一直沒有相對完整的防雷擊對策，所以，這直接影響到了我國高速鐵路的正常安全運行，應該增加對其的防護措施，國家和政府也應該及時把各種安全防護措施制定設計出來，制定的方式應該依照正常電壓的電力操作系統對策進行。采取相關的保護措施主要包括提高列車保護線路、使用專用的避雷針以及使用回流線等，這些相關的保護措施可以起到很好的效果。

（二）避雷針以及雷擊保護線的保護設計

為了及時把雷擊產生的危害降到最低，應該提升雷擊保護線，與此同時應該對列車的正饋線以及承力索起到一定的保護作用。在進行設計避雷線的過程中，列車正饋線以及防雷接觸網對直擊雷的保護措施也產生了大幅度改善，成為了保護列車的主要方式。因為對于直擊雷而言，其具有很強的擴散范圍，所以應該在進行避雷網假設完畢之后，如果產生在直擊雷的范圍內，針對相關的閃絡絕緣子以及列車正饋線會因此而得到反擊。對于很多反擊雷來說，可以利用兩種形式進行解決：一種是使得局部地區的某些接地電阻不斷下降，這樣一來就可以降低列車的沖擊接地電阻;另外一種情況則是增加避雷針、避雷線以及支柱的獨立接地電阻，但是由于這種形式一般在我國的高速鐵路的牽引供電操作系統中是不能夠使用的。

（三）對列車的絕緣子破壞進行保護

列車中的絕緣子可能會因為雷電的沖擊力過大而產生閃絡的現象，一般情況下的絕緣子可能會因為閃絡而遭到毀壞，進一步對鐵路列車造成永久性的破壞，這樣對我國經濟造成了極大的損失。我們使用的這種形式雖然可能使得列車的抗雷擊能力下降，但是在經歷雷擊后，很容易出現跳閘的狀況。

結束語：

在我國的高速鐵路牽引供電系統安全可靠性能以及穩定性能都是很重要的，其主要關系到列車的正常安全運行，雷擊成為了經常發生的鐵路牽引供電系統安全故障和問題，應該及時制定、設立以及完善相應的雷電保護措施系統，這樣可以及時且有效地提升我國高速鐵路的牽引系統防雷電保護能力，進一步確保我國高速列車的安全和穩定運行。

參考文獻

[1]馬曉晨.高速鐵路牽引供電系統雷電防護體系的設計[J].科技資訊，2017，15（05）：62+64.

[2]周穎卓.試論高速鐵路牽引供電系統雷電防護體系[J].科技展望，2016，26（08）：123.

[3]高峰.高速鐵路牽引供電系統雷擊選擇性的影響因素研究[D].西南交通大學，2013.

（作者單位：中國鐵路武漢局集團有限公司襄陽供電段）