高速鐵路牽引供電接觸網雷電防護

張成志

中國鐵路成都局集團有限公司貴陽供電段 貴州 貴陽 550000

引言

改革開放以后，我國的經濟進入到了一個高速發展的階段。但是在我國經濟建設的過程中，也存在著嚴重的不平衡問題，這就在客觀上加劇了我國的人口遷移，以及人口遷移下帶動的城市化發展。那么在我國城市建設，以及社會經濟整體建設的過程中，交通體系的完善都是至關重要的。目前，我國的高速鐵路在長期的發展中，已經取得了顯著的成就，并立于世界上的先進水平。但一些仍存在的高速鐵路的問題還需要鐵路部門和工作人員進一步提高認識程度。尤其是高度鐵路的牽引供電系統。一般認為，在高速鐵路運行的過程中，牽引供電系統是至關重要的組成部分，也是保證高速鐵路安全運行的關鍵。但是在牽引供電系統使用的過程中，卻也很容易受到雷電因素的干擾，從而導致牽引供電系統的故障。基于此，如果做好牽引供電系統的防雷工作便至關重要了。

1 高速鐵路牽引供電接觸網雷電防護的理論概述

1.1 高速鐵路牽引供電接觸網雷電防護的概念

從牽引供電系統的組成來看，主要包括牽引供電系統中的變電設備、牽引供電系統的接觸網設備、牽引供電系統中的運動系統設備等。而其中的變電設備又可以細分為變電站、開閉所以及分區所3個主要方面。高速鐵路通過對牽引供電系統的應用能夠進一步對焦自身的供電需求，為高速鐵路運行提供不間斷的穩定電源供給。簡言之，只有切實保證了牽引供電系統與高速鐵路線路運輸能力的匹配度，才能夠進一步對焦列車的密度問題、列成的運行速度問題、列車的重量問題，從多個方面滿足列車的需求和高速鐵路的需求。但是從我國目前的實際情況來看，雖然經歷了長時間的發展，在變電所防雷技術上已經取得了一定的成就，也在不斷發揮著積極的作用。但是在壁壘裝置的安裝方面，則更多的集中在一些關鍵位置上。其中，比較常見的安裝位置包括線路變電所的入口、隧道口的兩端等。此外，在高速鐵路構建的過程中，由于構架地形的問題，往往需要跨越河流，或者是跨越谷底。因此，就需要對高架橋進行修建。但是在高架橋修建的過程中，則更多的是通過鋼筋解耦股接地來實現的。因此，在這樣一種情況下，便直接導致了電阻的問題，甚至是在嚴重情況下出現絕緣閃絡。那么在分析這個問題后，高速鐵路的避雷設施安裝，也需要對焦高架橋的問題，由工作人員位于高架橋的兩端做好安裝工作。

1.2 高速鐵路牽引供電接觸網雷電防護的重要性

在高速鐵路牽引供電系統中，防雷體系的健全是至關重要的。從過往工作展開的實際情況來看，雷電往往是導致牽引供電系統故障的主要原因。在牽引供電系統受到雷擊影響后，往往會直接連帶出列車的供電中斷問題，對列車的正常運行帶來負面影響，甚至嚴重情況還會導致列車事故發生，造成巨大的經濟損失以及人員的安全健康問題。由此可見，還需要鐵路部門和工作人員進一步提高對牽引供電系統防雷體系建立的重視程度，進一步完善牽引供電系統的防雷技術手段和防雷措施，切實保證牽引供電系統的安全性，切實保證高速鐵路的安全性。

2 我國現階段高速鐵路牽引供電接觸網雷電防護中存在的主要問題

2.1 在直擊雷防護方面欠缺全面考慮

從我國目前高速鐵路牽引供電系統防雷保護的實際情況來看，仍然存在著很多問題。但首要問題仍是在直擊雷防護方面有所欠缺。那么從我國當前牽引供電系統構建的實際情況來看，大都體現在兩個方面。其一是牽引網，其二是變電所。其中，首先從變電所來看，在經歷了我國長時間的發展和大量科學技術的投入后，我國變電所在防雷技術方面已經取得了顯著的成就，整體體系比較成熟。但是對比之下，牽引網在面對直擊雷防護方面卻仍然存在很多不足，甚至可以看作是一片空白。就過往的情況而言，我國針對牽引供電系統的防雷擊設計，仍是以35kV輸電線路為主要的參考標準，并在實際防雷設計的過程中，沒有納入高速鐵路的標準，僅僅是將普通的鐵路作為參考規范。因此，在這一問題的導向下，就導致了我國牽引供電系統在接觸網防雷線設計中，缺乏避雷針設計。又或者是即便進行了避雷針的設計和安裝，但避雷針的安裝也僅僅是針對少部分關鍵位置來展開的。基于此，就從客觀上限制了我國直擊雷防護能力的提升。此外，則是針對直擊雷問題進行分析，在直擊雷產生負面影響的過程中，更多的是基于雷擊承力索和正饋線等方面來實現到接觸網中的侵入。那么在工作人員針對直擊雷問題進行優化設計的過程中，也需要加深該方面的研究。

2.2 在沖擊接地電阻方面欠缺考慮

從我國目前高速鐵路牽引供電系統雷電防護的實際情況來看，也存在著沖擊接地電阻方面的問題[1]。一般認為，在高速鐵路不斷發展的過程中，與普通的鐵路相對比，已經出現了很大的差異。對比普通鐵路，高速鐵路往往伴隨著更大的鋼軌泄漏電阻，以及更大的牽引電流。同時，在高速鐵路中也存在著更快速的絕緣老化問題。因此，在這一基礎上，也進一步加劇了對牽引供電系統的負面影響，從而難以保證高速鐵路的正常運行。此外，針對我國目前高速鐵路的接地方式，基本上采用的還是綜合性的接地方式。那么在綜合性接地方式下，如果一旦出現了雷擊問題，所造成的沖擊力也是要更大的。即便是一小部分的泄漏，也很容易加劇高速鐵路的接地電阻問題，甚至是導致絕緣子閃絡的出現。

2.3 在雷電防護不同需求方面欠缺考慮

從我國高速鐵路牽引供電系統防雷保護的實際情況來看，還存在著雷電防護不同需求方面的考量問題。在分析我國高速鐵路建設時，首先要認識到我國高速鐵路建設中所面對的客觀環境。我國的國土面積十分遼闊，不同區域在自然條件上也存在著較大的差異。因此，在工作人員開展牽引供電系統防雷設計的過程中，也自然伴隨著更大的復雜性和專業性，也切實提高了人員的作業難度。因此，在面對這個問題的時候，就需要工作人員能夠針對不同區域的土壤差異來進行必要的考量，并明確土壤差異和雷電參數之間的關系。同時，在我國高速鐵路建設的過程中，高速鐵路的跨度往往比較長，在較長的跨度下，必然會面臨不同的土壤，出現不同的土壤參數以及雷擊參數。

3 優化鐵路牽引供電系統防雷技術的幾點建議

3.1 正饋線與承力索的防雷技術設計

針對以上問題，在我國高速鐵路牽引供電系統防雷防護的過程中，鐵路部門和工作人員首先就是需要對焦正饋線與承力索的防雷技術，優化正饋線與承力索的防雷技術設計，提高我國全面的防雷能力，并同時做好直擊雷的防護。那么在具體工作中，則主要是可以從以下3個方面來予以切入：①從國家層面來看待這一問題，還需要加緊相關防護措施和方法預案的執行，要切實對焦一些緊急情況下的高速鐵路事故問題，有效控制事故問題的發展，減少事故問題的負面影響；②其次，鐵路部門還需要對焦110kV的電力系統，做好110kV電力系統的防護措施制定，避免以往單一的35kV考量；③最后，鐵路部門和工作人員還需要進一步做好保護線和回流線的工作，進一步強化保護線與回流線的使用，并在保護線與回流線使用的過程中，一并通過避雷針來提升防護能力。

3.2 雷擊保護線與避雷線過電壓防護設計

在高速鐵路牽引供電系統雷電防護的過程中，為了進一步提高雷電防護的效果，為了切實減少雷電帶來的負面影響，在鐵路部門和工作人員開展電壓保護設計工作時，也要提高對保護線的重視程度，做好保護線的提升工作，加大對正饋線和承力索的保護效果[2]。鐵路部門和工作人員通過在高架橋上進行避雷線設置，能夠進一步對焦正饋線和接觸網的直擊雷防護能力，加速其能力轉變和能力優化。同時，在這一基礎上，也形成了兩種具體的防護措施。其一是反雷擊的防護措施，其二是感應雷的防護措施。那么從過程中的情況來看，在面對反擊雷問題時，目前比較常見的一種解決方法便是局部地區接地電阻降低方法，從而能夠更有效地對焦沖擊接地電阻，實現沖擊接地電阻的有效降低。

3.3 絕緣子永久性破壞的保護方法

在高速鐵路牽引供電系統雷電防護的過程中，鐵路部門和工作人員也需要進一步做好絕緣子永久性破壞的保護工作。一般認為，如果牽引供電系統的絕緣子遭受了雷擊，往往很容易導致電壓的閃絡。同時，在電壓閃絡的影響下，也會反噬絕緣子，造成絕緣子被燒毀，甚至是造成絕緣子的永久性損傷。那么在這一問題的導向下，便會直接給我國的鐵路行業發展帶來十分巨大的經濟損失。因此，針對這一問題，就需要鐵路部門和工作人員進一步提高絕緣子被永久性破壞的防護工作的重視程度，完善具體的技術手段和方案措施。其中，工作人員可以在懸式絕緣子和水平絕緣子的兩端進行保護間隙的添加，又或者是針對保護間隙來完成避雷針的安裝，同時針對雷擊閃絡問題進行及時定位，這樣在面對工頻電弧時，能夠達到有效疏導的效果，從而實現客觀上的絕緣子保護效果。

3.4 注重雷電監測實行差異化防雷

在高速鐵路牽引供電系統雷電防護的過程中，鐵路部門和工作人員還需要進一步關注雷電監測的差異化防雷工作。一般認為，在牽引供電系統雷電防護工作中，雷電的監測系統有著十分重要的作用[3]。其中，雷電監測系統作為一種在線系統，兼顧了自動化能力，能夠切實針對牽引供電系統的雷電防護需求達到實時監測的目標。因此，在雷電監測系統的優勢導向下，也使得雷電監測系統被更多的人所接受、認可，已然成為我國當前一種十分有效的雷電檢測方式。但是，在雷電監測系統應用的過程中卻也仍存在著很多問題，主要表現為雷電監測系統的適用性和準確性需要提高方面。因此，在面對這個問題的過程中，就需要鐵路部門和工作人員結合當地的實際情況事先做好區域的劃分，并在區域劃分的基礎上實施針對性和差異化的防護措施。最后，則是同樣需要對焦雷電的參數問題，在雷電參數的指導下做好直擊雷與感應雷的防護，同樣需要落實差異化設計。

4 結束語

綜上所述，在高速鐵路運行的過程中，牽引供電系統作為關鍵的組成部分，其自身的安全性和可靠性對高速鐵路的正常運行有著至關重要的作用。因此，就需要鐵路部門和工作人員進一步對焦牽引供電系統中存在的問題，加速防雷體系的完善，加速防雷措施和防雷技術的優化，保證我國鐵路交通的健康穩定發展。