牽引供電系統雷電防護體系的建設研究

李兵

摘 要：隨著科學技術的發展也突飛猛進，我國在鐵路牽引供電系統防雷技術方面的研究力度和強度都沒有停滯過。這主要是由于鐵路牽引供電系統防雷技術對于鐵路安全和發展具有重要影響。有學者對鐵路牽引供電系統在缺乏避雷線的情況下展開了研究，研究結果表明，此種情況下，雷電特性主要表現為雷擊次數翻倍增長，與此同時，在高架橋平均高度達到一定數值后，感應電壓會非常小，進而引發鐵路安全事故。然而，近年隨著我國鐵路建設規模的不斷擴大，也伴隨高架橋高度的不斷增高，感應雷以及直擊雷所引發的絕緣閃絡次數也呈現出快速增長的趨勢。因此，鐵路牽引供電系統防雷技術研究力度和強度還應不斷加強。

關鍵詞：牽引供電系統；雷電防護體系；建設研究

引言

科學技術的日益進步，推動了我國交通運輸行業的發展，尤其是牽引供電系統的應用，更是標志著我國鐵路運輸業已經邁入了嶄新的階段。牽引供電系統作為高鐵的重要系統，確保其長時間處于穩定運行的狀態至關重要。本文通過對牽引供電系統雷電防護體系的建設進行研究，并提出合理的建議，希望對保護牽引供電系統有所幫助。

1國內外牽引供電系統雷電防護體系

1.1國外牽引供電系統雷電防護體系

國外對于供電系統防雷體系的特點，各自具有不同的側重點。例如：日本所設計的防雷體系，按照雷電發生次數，劃分雷電防護等級，針對不同等級的區域，采取差異化的防雷措施。而德國由于雷雨天氣較少，因此德國在設計防雷體系時，不會對直擊雷進行考慮，僅利用避雷針進行雷電防護。究其原因，主要是德國雷電強度不高，利用合閘的方式即可有效防護雷擊。由此可見，對于一些雷電次數較少的區域，則不需要發展復雜的防雷體系，而對于雷電次數頻繁，則要設計復雜且防雷效果好的體系，日本的防雷體系可以成為我國建設防雷體系的借鑒對象。

1.2我國牽引供電系統雷電防護體系

我國牽引供電系統與國內外存在較大的差別，其主要組成部分為變電所和牽引網，雖然我國目前的雷電防護體系，已經相對成熟，但是依然存在不足之處，例如：缺少對直擊雷的防護、線路上沒有安裝避雷裝置等，這些缺陷的存在，致使我國牽引供電系統雷電防護體系的應用效果受到限制。

2現階段我國鐵路牽引供電系統防雷體系存在的問題

2.1在直擊雷防護方面欠缺全面考慮

現階段，我國鐵路牽引供電系統大多是牽引網和變電所構成。其中，變電所的雷擊防護技術已日臻成熟，而牽引網在直擊雷防護方面卻還存在空白。例如，我國鐵路牽引供電系統在防雷擊設計過程中，主要考慮了35kV的輸電線路，同時還按照普通鐵路中的相關規范來設計的。因此，在設計過程中，并沒有將避雷針設計在接觸網防雷線中。即使在變電站設備中安裝了避雷針，但也僅僅限于幾處關鍵位置。由此可見，其對于直擊雷防護來說，效果并不十分顯著。一般來說，直擊雷會主要從雷擊承力索、正饋線等方面侵入到接觸網中。因此，防雷技術應注重加強這方面的研究力度。

2.2在沖擊接地電阻方面欠缺考慮

相比于普通的鐵路而言，高速鐵路具有鋼軌泄漏電阻大、牽引電流大以及快速絕緣老化等特點。由此可見，其對于鐵路牽引供電系統的影響是非常大的，進而嚴重影響鐵路的正常運行。目前，我國鐵路所采用的接地方式主要是以綜合性接地方式為主。因此，一旦出現雷擊，對鐵路的沖擊是十分巨大的，泄漏一小部分都會導致鐵路的接地電阻過高，進而絕緣子出現閃絡。

3牽引供電系統雷電防護體系建設的措施

3.1加強對承力索和正饋線的雷擊防護力度

從實際情況來看，我國鐵路牽引供電系統雷電防護體系，對于直擊雷的防護相對欠缺，致使直擊雷成為了威脅列車安全運行的最大因素，因此加強對直擊雷的防護具有重要的意義。首先，國家需要出臺相關規定，要求各級鐵路部門根據電力系統110KV線路的雷電防護措施，對牽引供電系統雷電防護體系進行完善。比如：利用提升保護線、避雷針和回流線等裝置，提高雷電防護強度。據查閱相關資料得知，我國部分路段已經通過架設專用避雷針和提高回流線溫度等方式，強化雷電防護體系的性能，并取得了顯著的效果。

3.2雷擊保護線和避雷線過電壓保護

為了進一步強化牽引供電系統雷電防護體系的性能，可以采用升高保護線的方式，對回饋線和承力索進行保護。在安裝避雷線之后，會改變正饋線和接觸網防護雷電的方式，形成以下兩種防護方式：一是避雷線在受到雷電攻擊時，會產生反擊雷保護，其原理為地電位增加起到的保護作用。二是避雷線受到雷擊后，防護體系中的正饋線和接觸網會對其發生感應，繼而產生感應雷的防護。對于雷電來說，其攻擊范圍較廣，在避雷網安裝完成后，如果雷電擊中避雷網覆蓋區域，則避電網中的T線和正饋線，其絕緣子就會對閃絡進行反擊。現階段常用且效果較好的雷電防護措施有以下兩種：一是降低部分區域的接地電阻，以此來降低雷擊接地電子，從而避免絕緣子出現閃絡；二是增加避電器和支柱的接地極，同樣可以起到防護雷擊的作用。

3.3絕緣子破壞的保護方法

在遭到雷擊后，絕緣子可能會發生閃絡反應，該反應一旦發生，可能會導致絕緣子被燒毀，這種損壞是無法被修復的，會給鐵路部門帶來嚴重的經濟損失。因此，使用正確的保護方法，對絕緣子進行保護，具有重要的作用。通常情況下，在懸式絕緣子和水平絕緣子的兩端位置安裝保護間隙，可以在一定程度上提高絕緣子的防雷能力，安裝避雷針也可以起到同樣的效果。這種方式的使用，有助于維護人員在雷擊發生時，及時對閃絡發生位置進行定位，繼而采取疏導工頻電弧等方式，加強對絕緣子的保護，以此來降低經濟損失。但是這種保護措施也存在一定的弊端，容易引起跳閘問題。

3.4差異化防雷與雷電監測

鐵路部門在構建牽引供電系統防雷體系過程中，應利用現代科學技術，發展雷電監測系統，以此來實現對雷電的自動實時監測。雷電監測系統已經被一些地區的鐵路部門所采用，通過借鑒氣象部門的雷電監測經驗，依托于計算機網絡技術構建雷電監測系統，已經成為牽引供電系統防雷體系的重要組成內容。在實際構建系統時，鐵路部門應結合自身的實際特點，增強監測系統的適應性，提高雷電監測的準確程度。再加之不同區域的雷電參數存在差異，因此監測系統需要根據雷電參數，對雷電活動區域進行等級劃分，直觀體現出區域雷電的活躍性，便于鐵路部門采取有針對性的防雷措施，選擇正確的防雷方法，最終實現對雷電的差異化防護。

結語：

綜上所述，鐵路牽引供電系統的安全性以及可靠性是至關重要的，不僅關系到鐵路的正常運行，還關系到鐵路行業的發展，更關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上，充分認識防雷體系的重要性，對于增強防雷意識是非常必要的。另外，針對現階段我國鐵路牽引供電系統防雷體系存在的問題，從正饋線與承力索的防雷技術設計方面、雷擊保護線與避雷線過電壓防護設計方面、絕緣子永久性破壞的保護方法以及注重雷電監測實行差異化防雷方面等提出優化鐵路牽引供電系統防雷技術建議，對于提高鐵路牽引供電系統的防雷能力，增強鐵路安全運行等是具有重要影響的。因此，未來還應繼續加強這方面的研究深度。

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