馬曉晨

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，鐵路行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，特別是高速鐵路，在近年來得到了很好發(fā)展。高速鐵路的建設(shè)不僅方便了人們的生活，同時(shí)還減少人們的外出時(shí)間。牽引供電系統(tǒng)對(duì)高速鐵路來說很重要，它影響到了其正常運(yùn)行，如果它遭受到雷擊，會(huì)對(duì)高速鐵路的運(yùn)行帶來影響，同時(shí)還可能由此出現(xiàn)巨大損失，雷擊問題是牽引供電系統(tǒng)的主要故障原因之一。所以，需要切實(shí)做好高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的雷電防護(hù)工作。

關(guān)鍵詞：高速鐵路 牽引供電系統(tǒng) 雷電防護(hù)

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）02（b）-0062-02

高速鐵路是否安全運(yùn)行很重要，牽引供電系統(tǒng)對(duì)高速鐵路的安全運(yùn)行意義重大，如果它出現(xiàn)了故障，就會(huì)影響到高速鐵路的正常運(yùn)行。在雷擊事故是列車運(yùn)行中的主要故障，一旦牽引供電系統(tǒng)被擊中，列車會(huì)出現(xiàn)供電中斷現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)造成被迫停車事故，嚴(yán)重的甚至?xí)斐闪熊囀鹿剩霈F(xiàn)人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等情況。在高速鐵路建筑中有著數(shù)量龐大的高架橋，這使得發(fā)生雷擊的危險(xiǎn)性增大，同時(shí)也使得牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率增大，對(duì)列車的正常運(yùn)行造成很大影響。所以，需要切實(shí)做好高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的雷電防護(hù)工作。

1 我國(guó)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷體系

1.1 國(guó)外高速鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷體系

日本在防雷體系的設(shè)計(jì)中，按照雷擊發(fā)生的不同頻率及各個(gè)線路的重要程度，分別將其劃分成不同的區(qū)域，不同的區(qū)域需要采用不同的防雷措施。而德國(guó)每年遇到雷擊的次數(shù)是很少的，所以在設(shè)計(jì)雷擊防護(hù)的過程中一般不會(huì)考慮防護(hù)直擊雷，只考慮到了對(duì)感應(yīng)雷擊過電壓采用避雷針的方式來進(jìn)行限制。因?yàn)槔讚舸螖?shù)并不多，所以對(duì)正常的供電需求通過自動(dòng)重合閘的方式就可以滿足。所以，對(duì)于歐洲國(guó)家來說，因?yàn)闆]有發(fā)生很多的雷擊次數(shù)，所以也就沒有復(fù)雜的防雷措施；日本的防雷體系完備而又復(fù)雜，值得我們好好借鑒。[1]

1.2 我國(guó)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷體系

對(duì)于我國(guó)的高速鐵路來說，需要采用自耦變壓器的供電方式，而牽引供電系統(tǒng)大都由變電所和牽引網(wǎng)構(gòu)成，對(duì)于變電所的雷擊防護(hù)技術(shù)已經(jīng)很成熟，而牽引網(wǎng)大都沒有進(jìn)行直擊雷防護(hù)，沒有將避雷針和避雷線安裝在線路上，僅在線路的變電所入口等重要的部位安裝上了避雷器。如果線路經(jīng)過隧道，其內(nèi)部沒有較強(qiáng)的絕緣能力，需要將避雷針安裝在隧道口的兩側(cè)。高速鐵路高架橋需要將避雷器安裝在其兩端。

2 當(dāng)前我國(guó)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)存在的問題分析

2.1 沒有全面考慮直擊雷防護(hù)

我國(guó)的高速鐵路在進(jìn)行防雷擊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮到是在35 kV的輸電線路中，同時(shí)需要按照普速鐵路的相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在接觸網(wǎng)防雷線中一般不會(huì)設(shè)計(jì)上避雷針，只在較為關(guān)鍵的幾個(gè)設(shè)備處加上幾個(gè)避雷針。對(duì)于直擊雷來說，它一般會(huì)從三個(gè)地方侵入到接觸網(wǎng)上，分別是雷擊承力索、雷擊保護(hù)線、雷擊正饋線。

2.2 沒有充分考慮好沖擊接地電阻

對(duì)于高速鐵路來說，它具有列車牽引電流大和鋼軌泄漏電阻大的特點(diǎn)，這是和普速鐵路最大的不同點(diǎn)，高速鐵路沿線的維修人員可能因此而發(fā)生觸電危險(xiǎn)，同時(shí)它還具有很快的絕緣老化程度，因此，而影響到牽引供電系統(tǒng)，從而對(duì)其正常運(yùn)行造成影響。針對(duì)高速鐵路的這些特點(diǎn)可以采用綜合接地的方式。一旦高速鐵路遇到雷擊，雷擊電流會(huì)對(duì)其產(chǎn)生巨大的沖擊力，發(fā)生泄流的只是其中的一小部分，這會(huì)使得接地電阻突然過高，絕緣子會(huì)因此而出現(xiàn)閃絡(luò)的情況。[2]

2.3 沒有充分考慮到各地進(jìn)行雷電防護(hù)的不同需求

我國(guó)地大物博、人口眾多，各地的地質(zhì)和氣候條件等各不相同，所以需要考慮的土壤和雷電參數(shù)也不相同。在高速鐵路的架設(shè)過程中，因?yàn)闀?huì)涉及到比較廣泛的地域，所以其線路的跨度比較長(zhǎng)，同時(shí)一條高速鐵路會(huì)經(jīng)過很多的線路，這其中的土壤參數(shù)和雷擊參數(shù)是不相同的，因?yàn)槔纂妳?shù)的不同所產(chǎn)生的危害就各不相同，所以在設(shè)計(jì)雷電防護(hù)時(shí)需要具有較強(qiáng)針對(duì)性。但在實(shí)際設(shè)計(jì)高速鐵路雷電防護(hù)時(shí)，一般不會(huì)考慮到這種地區(qū)的差異性，所以也就沒有完美的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)措施，沒有做到進(jìn)行全面的雷電防護(hù)。

3 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)措施設(shè)計(jì)

3.1 對(duì)于正饋線和雷擊承力索的防護(hù)設(shè)計(jì)

我國(guó)的高速鐵路牽引系統(tǒng)一直沒有完善的防雷擊措施，因此，影響到了高速鐵路的正常運(yùn)行，需要對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，國(guó)家也需要及時(shí)將各種防護(hù)措施制定出來，制定時(shí)應(yīng)按照110 kV電力系統(tǒng)的措施來進(jìn)行。使用的防護(hù)措施包括將保護(hù)線提升、采用專門的避雷針、使用回流線等。根據(jù)我國(guó)相關(guān)的資料顯示，我國(guó)的很多線路比如哈大線等在進(jìn)行改造時(shí)就將專用避雷針架設(shè)上了，而海南的東環(huán)線則采用了升高回流線溫度的方法用來代替避雷針。這些改革措施的使用都起到了很好效果。[3]

3.2 避雷線和雷擊保護(hù)線的過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

為了將雷擊的危害降到最低，需要升高保護(hù)線，同時(shí)可以對(duì)正饋線和承力索起到必要的保護(hù)作用。在架設(shè)避雷線后，正饋線和接觸網(wǎng)對(duì)直擊雷的防護(hù)方式也產(chǎn)生了變化，成為了兩種方式的防護(hù)：一種是在避雷線和支柱遭遇雷擊后，所產(chǎn)生的反擊雷防護(hù)；另一種是避雷線被雷電擊中后，正饋線和接觸網(wǎng)所產(chǎn)生的感應(yīng)雷防護(hù)。因?yàn)閷?duì)直擊雷來說，它具有較大的范圍，所以在避雷網(wǎng)架設(shè)完成后，如果是在雷電擊的范圍內(nèi)，針對(duì)閃絡(luò)T線絕緣子和正饋線會(huì)因此而反擊。對(duì)于反擊雷可以通過兩種方式來解決：一種是降低局部地區(qū)的接地電阻，這樣可以很好降低沖擊接地電阻；另一種是增強(qiáng)避雷器和支柱的獨(dú)立接地極，但是這種方式一般在高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)中是不使用的。

3.3 如何對(duì)絕緣子的破壞進(jìn)行保護(hù)

絕緣子會(huì)因?yàn)槔讚暨^電壓而產(chǎn)生閃絡(luò)現(xiàn)象，絕緣子會(huì)因?yàn)殚W絡(luò)工頻而被燒毀，從而造成永久性的損壞，這會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。一般會(huì)將保護(hù)間隙加裝在懸式絕緣子和水平絕緣子的兩端，或者是將間隙避雷針加裝上。這樣可以通過雷擊閃絡(luò)對(duì)位置進(jìn)行定位，進(jìn)而疏導(dǎo)工頻電弧，保護(hù)好絕緣子，從而避免發(fā)生雷擊事故。采用這種方式雖然能降低線路的抗雷擊能力，但是一旦遭遇雷擊，容易出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。[4]

3.4 檢測(cè)雷電和差異化防雷

對(duì)于雷電檢測(cè)系統(tǒng)來說，它屬于全自動(dòng)、大面積的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)在線系統(tǒng)，是當(dāng)前采用比較有效的雷電檢測(cè)手段。對(duì)雷電的檢測(cè)一般會(huì)使用計(jì)算機(jī)在線系統(tǒng)，我國(guó)當(dāng)前的氣象部門能完善地對(duì)雷電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是在雷電檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建過程中需要根據(jù)自身的特點(diǎn)，確保系統(tǒng)能具有適用性，能準(zhǔn)確地對(duì)雷電信息進(jìn)行預(yù)警。因?yàn)楦鞯氐睦纂妳?shù)不一樣，所以需要根據(jù)雷電的活動(dòng)區(qū)域強(qiáng)弱進(jìn)行不同區(qū)域的劃分，不同的區(qū)域應(yīng)采用不同的防雷措施，同時(shí)還需要根據(jù)雷電參數(shù)和雷擊故障信息等對(duì)感應(yīng)雷和直擊雷的防護(hù)措施進(jìn)行確定，以此來實(shí)現(xiàn)差異化的設(shè)計(jì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)防護(hù)體系。

4 結(jié)語(yǔ)

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的安全性和可靠性很重要，它關(guān)系到列車的正常運(yùn)行，雷擊是經(jīng)常發(fā)生的牽引供電系統(tǒng)故障，需要制定和完善相應(yīng)的雷電防護(hù)體系，這樣可以有效提高牽引系統(tǒng)的雷電防護(hù)能力，從而確保列車的安全和可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 程宏波，何正友，胡海濤，等.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)警[J].鐵道學(xué)報(bào)，2013（5）：21-26.

[2] 邊凱，陳偉江，王立天，等.高速鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護(hù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013（10）：191-199.

[3] 何正友，程宏波.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)健康管理及故障預(yù)警體系研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012（10）：259-264.

[4] 戚廣楓.高速鐵路牽引供電安全技術(shù)發(fā)展及展望[J].中國(guó)鐵路，2012（11）：18-21.