張?jiān)黾t

摘 要：科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，推動(dòng)了我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，尤其是牽引供電系統(tǒng)的應(yīng)用，更是標(biāo)志著我國(guó)鐵路運(yùn)輸業(yè)已經(jīng)邁入了嶄新的階段。牽引供電系統(tǒng)作為高鐵的重要系統(tǒng)，確保其長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)至關(guān)重要。本文通過(guò)對(duì)牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系的建設(shè)進(jìn)行研究，并提出合理的建議，希望對(duì)保護(hù)牽引供電系統(tǒng)有所幫助。

關(guān)鍵詞：牽引供電系統(tǒng);雷電防護(hù);體系

對(duì)于鐵路運(yùn)輸業(yè)來(lái)說(shuō)，最為關(guān)鍵的無(wú)疑是安全和可靠。如果牽引供電系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，則會(huì)使列車面臨安全威脅，無(wú)法保證其運(yùn)行的穩(wěn)定和安全性。而雷擊作為導(dǎo)致?tīng)恳╇娤到y(tǒng)故障的主要因素，必須要引起相關(guān)人員的關(guān)注，尤其是我國(guó)南方一些地區(qū)，雷雨天氣較多，如果不重視雷電防護(hù)體系的構(gòu)建，極有可能對(duì)列車的正常運(yùn)行造成影響。因此，對(duì)牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系建設(shè)進(jìn)行研究，其意義十分重大。

一、國(guó)內(nèi)外牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系

（一）國(guó)外牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系

國(guó)外對(duì)于供電系統(tǒng)防雷體系的特點(diǎn)，各自具有不同的側(cè)重點(diǎn)。例如：日本所設(shè)計(jì)的防雷體系，按照雷電發(fā)生次數(shù)，劃分雷電防護(hù)等級(jí)，針對(duì)不同等級(jí)的區(qū)域，采取差異化的防雷措施。[1]而德國(guó)由于雷雨天氣較少，因此德國(guó)在設(shè)計(jì)防雷體系時(shí)，不會(huì)對(duì)直擊雷進(jìn)行考慮，僅利用避雷針進(jìn)行雷電防護(hù)。究其原因，主要是德國(guó)雷電強(qiáng)度不高，利用合閘的方式即可有效防護(hù)雷擊。由此可見(jiàn)，對(duì)于一些雷電次數(shù)較少的區(qū)域，則不需要發(fā)展復(fù)雜的防雷體系，而對(duì)于雷電次數(shù)頻繁，則要設(shè)計(jì)復(fù)雜且防雷效果好的體系，日本的防雷體系可以成為我國(guó)建設(shè)防雷體系的借鑒對(duì)象。

（二）我國(guó)牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系

我國(guó)牽引供電系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)外存在較大的差別，其主要組成部分為變電所和牽引網(wǎng)，雖然我國(guó)目前的雷電防護(hù)體系，已經(jīng)相對(duì)成熟，但是依然存在不足之處，例如：缺少對(duì)直擊雷的防護(hù)、線路上沒(méi)有安裝避雷裝置等，這些缺陷的存在，致使我國(guó)牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系的應(yīng)用效果受到限制。

二、牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系建設(shè)存在的不足

無(wú)法對(duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)?，F(xiàn)階段部分鐵路牽引供電系統(tǒng)防護(hù)體系，對(duì)于直擊雷的防護(hù)力度較弱，在整個(gè)防雷體系中，僅在幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)備處放置了避雷針。而直擊雷攻擊牽引供電系統(tǒng)的類型分為以下幾種：一是雷電直擊正饋線，促使懸式絕緣子發(fā)生閃絡(luò);二是承力索受到雷擊，則會(huì)導(dǎo)致腕臂絕緣子發(fā)生閃絡(luò);三是保護(hù)線遭受雷擊，上述兩類絕緣子均有可能在這種形式的攻擊下出現(xiàn)閃絡(luò)。

缺少對(duì)沖擊接地電阻的考慮。高錳鋼是構(gòu)建鐵路的主要材料，鋼軌具有以下方面的特點(diǎn)：一是泄漏電阻大;二是列車牽引電流大。這些特點(diǎn)的存在，加大了軌道維護(hù)人員的工作危險(xiǎn)，同時(shí)也加快了絕緣老化的速度，對(duì)牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。[2]而現(xiàn)階段，解決上述問(wèn)題的主要措施為采取綜合接地方式。但是防雷效果并不顯著，如果列車遭受到雷擊，會(huì)造成大部分電流傳至地下，致使接地電阻瞬間增加，繼而導(dǎo)致絕緣子發(fā)生閃絡(luò)。

對(duì)不同地區(qū)雷擊防護(hù)要求考慮不周。我國(guó)地大物博，幅員遼闊，地形條件多種多樣，列車在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)經(jīng)過(guò)山地和平原等地區(qū)，而這些地區(qū)對(duì)應(yīng)的雷電和土壤參數(shù)存在較大的差異，一般情況下，列車的路線都在1000公里以上，要經(jīng)過(guò)參數(shù)不同的雷電和土壤范圍，由于不同參數(shù)的雷電，對(duì)于牽引供電系統(tǒng)造成的損害存在差別，因此，在構(gòu)建系統(tǒng)防雷體系時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合考慮，但現(xiàn)實(shí)情況卻是防雷體系在設(shè)計(jì)過(guò)程中，這種差異性并未得到有效的體現(xiàn)，現(xiàn)有牽引系統(tǒng)防雷體系并不完善，無(wú)法對(duì)雷電進(jìn)行全面的防護(hù)。

三、牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系建設(shè)的措施

（一）加強(qiáng)對(duì)承力索和正饋線的雷擊防護(hù)力度

從實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系，對(duì)于直擊雷的防護(hù)相對(duì)欠缺，致使直擊雷成為了威脅列車安全運(yùn)行的最大因素，因此加強(qiáng)對(duì)直擊雷的防護(hù)具有重要的意義。首先，國(guó)家需要出臺(tái)相關(guān)規(guī)定，要求各級(jí)鐵路部門根據(jù)電力系統(tǒng)110KV線路的雷電防護(hù)措施，對(duì)牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系進(jìn)行完善。比如：利用提升保護(hù)線、避雷針和回流線等裝置，提高雷電防護(hù)強(qiáng)度。[3]據(jù)查閱相關(guān)資料得知，我國(guó)部分路段已經(jīng)通過(guò)架設(shè)專用避雷針和提高回流線溫度等方式，強(qiáng)化雷電防護(hù)體系的性能，并取得了顯著的效果。

（二）雷擊保護(hù)線和避雷線過(guò)電壓保護(hù)

為了進(jìn)一步強(qiáng)化牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系的性能，可以采用升高保護(hù)線的方式，對(duì)回饋線和承力索進(jìn)行保護(hù)。在安裝避雷線之后，會(huì)改變正饋線和接觸網(wǎng)防護(hù)雷電的方式，形成以下兩種防護(hù)方式：一是避雷線在受到雷電攻擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反擊雷保護(hù)，其原理為地電位增加起到的保護(hù)作用。二是避雷線受到雷擊后，防護(hù)體系中的正饋線和接觸網(wǎng)會(huì)對(duì)其發(fā)生感應(yīng)，繼而產(chǎn)生感應(yīng)雷的防護(hù)。對(duì)于雷電來(lái)說(shuō)，其攻擊范圍較廣，在避雷網(wǎng)安裝完成后，如果雷電擊中避雷網(wǎng)覆蓋區(qū)域，則避電網(wǎng)中的T線和正饋線，其絕緣子就會(huì)對(duì)閃絡(luò)進(jìn)行反擊?，F(xiàn)階段常用且效果較好的雷電防護(hù)措施有以下兩種：一是降低部分區(qū)域的接地電阻，以此來(lái)降低雷擊接地電子，從而避免絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò);二是增加避電器和支柱的接地極，同樣可以起到防護(hù)雷擊的作用。

（三）絕緣子破壞的保護(hù)方法

在遭到雷擊后，絕緣子可能會(huì)發(fā)生閃絡(luò)反應(yīng)，該反應(yīng)一旦發(fā)生，可能會(huì)導(dǎo)致絕緣子被燒毀，這種損壞是無(wú)法被修復(fù)的，會(huì)給鐵路部門帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，使用正確的保護(hù)方法，對(duì)絕緣子進(jìn)行保護(hù)，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(hù)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(hù)人員在雷擊發(fā)生時(shí)，及時(shí)對(duì)閃絡(luò)發(fā)生位置進(jìn)行定位，繼而采取疏導(dǎo)工頻電弧等方式，加強(qiáng)對(duì)絕緣子的保護(hù)，以此來(lái)降低經(jīng)濟(jì)損失。但是這種保護(hù)措施也存在一定的弊端，容易引起跳閘問(wèn)題。

（四）差異化防雷與雷電監(jiān)測(cè)

鐵路部門在構(gòu)建牽引供電系統(tǒng)防雷體系過(guò)程中，應(yīng)利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，發(fā)展雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)被一些地區(qū)的鐵路部門所采用，通過(guò)借鑒氣象部門的雷電監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，依托于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)成為牽引供電系統(tǒng)防雷體系的重要組成內(nèi)容。在實(shí)際構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，鐵路部門應(yīng)結(jié)合自身的實(shí)際特點(diǎn)，增強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的適應(yīng)性，提高雷電監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確程度。再加之不同區(qū)域的雷電參數(shù)存在差異，因此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要根據(jù)雷電參數(shù)，對(duì)雷電活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行等級(jí)劃分，直觀體現(xiàn)出區(qū)域雷電的活躍性，便于鐵路部門采取有針對(duì)性的防雷措施，選擇正確的防雷方法，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電的差異化防護(hù)。

（五）采用綜合接地技術(shù)

1.綜合接地系統(tǒng)的構(gòu)成

目前我國(guó)鐵路供電系統(tǒng)的組成部分十分復(fù)雜，含括的范圍和建筑也十分廣泛，其中常見(jiàn)的接地方式有以下幾種：一是防雷接地;二是電力設(shè)備工作接地;三是屏蔽接地;四是防靜電接地。

2.綜合接地系統(tǒng)的方案

工作人員在構(gòu)建綜合接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循的原則為鐵路所有電力和信號(hào)設(shè)備的接線，都需要使用同一個(gè)接地體。綜合接地系統(tǒng)的包含以下幾方面內(nèi)容：一是電氣化：主要是指路接地端基礎(chǔ)網(wǎng)的回流線接地，其接線原理為利用連接線，將變壓器的中點(diǎn)連接至綜合接地線。如果接線的地點(diǎn)在隧道和橋梁內(nèi)，間隔600米就要進(jìn)行接線;二是信號(hào)接線：軌道兩側(cè)的各類信號(hào)設(shè)備的安全線都要接入綜合接地線中。通過(guò)綜合接地技術(shù)的使用，不僅可以減輕工作人員的維護(hù)牽引供電系統(tǒng)的壓力，還能提升防雷體系的綜合防護(hù)能力。

四、結(jié)論

綜上所述，牽引供電系統(tǒng)防雷體系，對(duì)于確保列車安全運(yùn)行具有重要的意義。但現(xiàn)階段防雷體系還存在一些不足，致使其防雷效果受到影響。因此，鐵路部門在構(gòu)建防雷體系中需要考慮牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，并結(jié)合相關(guān)防雷經(jīng)驗(yàn)，提高防雷裝置的性能，減少閃絡(luò)現(xiàn)象發(fā)生的次數(shù)，從而在最大程度上提高防雷體系的應(yīng)用效果，確保列車的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬曉晨.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系的設(shè)計(jì)[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(tǒng)雷電防護(hù)體系[J].科技展望，2016，26（08）：123.

[3]周利軍，高峰，李瑞芳，等.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系[J].高電壓技術(shù)，2013，39（02）：399-406.