王飛年

【摘 要】近年來，隨著我國鐵路行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對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。

【Abstract】In recent years， with the rapid development of railway industry in China， people have put forward higher requirements for the safety of railway， and traction power supply system has a direct impact on the safety of railway. Once the traction power supply system fault， will seriously affect the normal operation of the railway. Lightning accident as a common and main safety accident of railway normal operation， strengthen the research of lightning protection technology of railway traction power supply system， for the prevention of such accidents， to ensure the safe operation of railway has important value and significance.

【關(guān)鍵詞】鐵路；牽引供電系統(tǒng)；防雷技術(shù)

【Keywords】railway； traction power supply system； lightning protection

【中圖分類號(hào)】U223.8 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）12-0162-02

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)對于鐵路安全和發(fā)展具有重要影響[1]。有學(xué)者對鐵路牽引供電系統(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[2]。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[3]。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[4]?，F(xiàn)階段，盡管我國變電所的防雷技術(shù)已經(jīng)相對比較完善，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)一旦被雷擊中，不僅會(huì)中斷列車供電，還會(huì)影響列車的正常運(yùn)行，更會(huì)導(dǎo)致列車安全事故的發(fā)生，嚴(yán)重者將會(huì)導(dǎo)致人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。例如，在鐵路運(yùn)輸?shù)臍v史發(fā)展進(jìn)程中，由于雷擊原因造成的列車事故數(shù)不勝數(shù)。在這些事故中，7.23甬臺(tái)溫特大鐵路事故的發(fā)生僅歷時(shí)7min，其雷擊次數(shù)就高達(dá)近百次[5]。由此可見，鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)研究的重要性。

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

現(xiàn)階段，我國鐵路牽引供電系統(tǒng)大多是牽引網(wǎng)和變電所構(gòu)成。其中，變電所的雷擊防護(hù)技術(shù)已日臻成熟，而牽引網(wǎng)在直擊雷防護(hù)方面卻還存在空白。例如，我國鐵路牽引供電系統(tǒng)在防雷擊設(shè)計(jì)過程中，主要考慮了35kV的輸電線路，同時(shí)還按照普通鐵路中的相關(guān)規(guī)范來設(shè)計(jì)的。因此，在設(shè)計(jì)過程中，并沒有將避雷針設(shè)計(jì)在接觸網(wǎng)防雷線中。即使在變電站設(shè)備中安裝了避雷針，但也僅僅限于幾處關(guān)鍵位置。由此可見，其對于直擊雷防護(hù)來說，效果并不十分顯著。一般來說，直擊雷會(huì)主要從雷擊承力索、正饋線等方面侵入到接觸網(wǎng)中。因此，防雷技術(shù)應(yīng)注重加強(qiáng)這方面的研究力度。

3.2 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(diǎn)。由此可見，其對于鐵路牽引供電系統(tǒng)的影響是非常大的，進(jìn)而嚴(yán)重影響鐵路的正常運(yùn)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(xiàn)雷擊，對鐵路的沖擊是十分巨大的，泄漏一小部分都會(huì)導(dǎo)致鐵路的接地電阻過高，進(jìn)而絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)。

3.3 在雷電防護(hù)不同需求方面欠缺考慮

我國是一個(gè)地大物博的國家，因而各地區(qū)的氣候和地址也具有各自不同的特點(diǎn)。這反映在鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)設(shè)計(jì)方面，就增加了難度。也就是說，雷電防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮各地不同土壤與雷電參數(shù)的關(guān)系。例如，高速鐵路架設(shè)時(shí)，由于其涉及的地域比較廣，跨度比較大因而經(jīng)過線路較多。由于不同土壤參數(shù)與雷擊參數(shù)具有不一致性，因而雷擊發(fā)生所帶來的危害也是各不相同的。然而，現(xiàn)階段，我國并未考慮這種地域差異，進(jìn)而還沒有完全做到全面性的雷電防護(hù)。endprint

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 正饋線與承力索的防雷技術(shù)設(shè)計(jì)

鑒于目前我國鐵路牽引供電系統(tǒng)還沒有較為全面的防雷擊措施，因而導(dǎo)致鐵路無法正常運(yùn)行。由此可見，為進(jìn)一步完善直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)，應(yīng)著重從以下幾方面來考慮：第一，國家應(yīng)及時(shí)制定各種防護(hù)措施預(yù)案，以應(yīng)對緊急鐵路事故的發(fā)生；第二，制定防護(hù)措施時(shí)應(yīng)依據(jù)110kV電力系統(tǒng)；最后，通過提升保護(hù)線、回流線的使用以及專門避雷針的使用等進(jìn)行防護(hù)。

4.2 雷擊保護(hù)線與避雷線過電壓防護(hù)設(shè)計(jì)

為最大限度降低雷擊危害，在電壓防護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重保護(hù)線提升，進(jìn)而保護(hù)正饋線和承力索。在高架橋上架設(shè)避雷線后，正饋線和接觸網(wǎng)對直擊雷的防護(hù)會(huì)發(fā)生重大變化。因此，也就成了兩種方式的有效防護(hù)，一種是反擊雷防護(hù)，而另一種則是感應(yīng)雷防護(hù)。其中，對于反擊雷的解決方式較為常用的一種就是局部地區(qū)接地電阻降低，進(jìn)而有效降低沖擊接地電阻。

4.3 絕緣子永久性破壞的保護(hù)方法

絕緣子在雷擊發(fā)生后，電壓會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)。絕緣子由于閃絡(luò)而工頻不斷被燒毀，進(jìn)而造成永久性的損壞。這給鐵路行業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，注重絕緣子永久性破壞的防護(hù)也是至關(guān)重要的。一般情況下，可將保護(hù)間隙加裝到水平絕緣子和懸式絕緣子兩端，或者在保護(hù)間隙中安裝避雷針，以及時(shí)定位雷擊閃絡(luò)，從而對工頻電弧進(jìn)行有效疏導(dǎo)，進(jìn)而起到保護(hù)絕緣子的作用。然而，采用這種方式保護(hù)絕緣子，一旦發(fā)生雷擊，極易發(fā)生跳閘的現(xiàn)象。

4.4 注重雷電監(jiān)測實(shí)行差異化防雷

雷電監(jiān)測系統(tǒng)作為一種在線系統(tǒng)，其不僅是全自動(dòng)的，更能夠展開大面積的實(shí)時(shí)監(jiān)測。因此，是目前相對比較有效的一種雷電檢測方式。由此可見，該系統(tǒng)的應(yīng)用均是在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的。盡管如此，在適用性和準(zhǔn)確性方面卻有待提高。因此，應(yīng)從各地域?qū)嶋H情況出發(fā)，進(jìn)行區(qū)域劃分，在此基礎(chǔ)上，采用差異化且具有針對性的防護(hù)措施。另外，還應(yīng)確定雷電參數(shù)等方面對直擊雷和感應(yīng)雷的防護(hù)措施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)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，對于增強(qiáng)防雷意識(shí)是非常必要的。另外，針對現(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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