鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護探討

崔亮

摘要：社會經(jīng)濟的快速發(fā)展為交通行業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，鐵路作為重要的交通工具之一，鐵路建設(shè)的安全性逐漸受到重視。牽引供電系統(tǒng)對鐵路的安全有著較大的影響，在牽引供電系統(tǒng)的運行過程中，雷擊是造成供電故障的重要因素，通過分析雷電防護中存在的問題，采取有針對性地措施加以解決，有效防范雷擊事故的發(fā)生?；诖?，本文闡述了鐵路牽引供電防雷體系的內(nèi)容，分析了鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護中存在的問題，并對鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護措施展開探究。

關(guān)鍵字：鐵路;牽引供電;接觸網(wǎng);雷電防護

前言：鐵路的發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展有著密切的關(guān)系，鐵路交通運輸?shù)陌l(fā)展對我國國民經(jīng)濟的增長影響較大。為保證鐵路運輸?shù)捻樌M行，應(yīng)有效解決鐵路中存在的安全問題，尤其是鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護問題，雷電的發(fā)生不僅會導(dǎo)致鐵路牽引供電接觸網(wǎng)的破壞，還會造成嚴重的人員傷亡。因此，通過對鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護技術(shù)的不斷研究，分析防雷體系存在的問題，采取有效的措施加以解決，以確保接觸網(wǎng)的安全性。

1 鐵路牽引供電防雷體系的概述

鐵路牽引供電與線路運輸能力之間互相平衡時，才能夠滿足列車運行速度等各方面的要求，我國變電所在避雷裝置的安裝方面，僅在隧道口的兩端等重要部位進行了安裝，由于鐵路一般建設(shè)在高架上，接觸網(wǎng)支柱需要借助橋墩進行接地，這樣的接地電阻是不合格的，很容易發(fā)生絕緣閃絡(luò)現(xiàn)象，只有在高架橋的兩邊安裝避雷設(shè)備才能夠起到較好的作用。防雷體系非常重要，一旦鐵路牽引供電系統(tǒng)遭到雷擊，則會導(dǎo)致鐵路列車停止供電，嚴重影響鐵路的正常運行，甚至引發(fā)鐵路安全事故的發(fā)生，造成較大的人員傷亡以及經(jīng)濟損失。因此，做好鐵路牽引供電防雷工作非常重要，這不僅關(guān)系著鐵路運輸?shù)陌踩€對我國經(jīng)濟增長有著較大的影響。

2 鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護中存在的問題

2.1 直擊雷防護問題

在鐵路建設(shè)中，為了提升土地利用率，保證鐵路的安全運行，通常會使用高架橋?qū)﹁F路進行施工，鐵路沿線的地勢較為開闊，高架橋的高度也較高，而接觸網(wǎng)的高度也非常高，周邊沒有較多建筑物，從而在一定程度上增加了接觸網(wǎng)的雷擊概率，很容易出現(xiàn)絕緣損壞等現(xiàn)象，引發(fā)牽引變電所發(fā)生跳閘反應(yīng)。鐵路牽引供電系統(tǒng)通常是由牽引網(wǎng)、變電所構(gòu)成的，變電所雷擊防護技術(shù)較為成熟，而牽引網(wǎng)在直擊雷的防護方面依然存在較大的問題，我國牽引供電系統(tǒng)在雷電防護設(shè)計中主要考慮35kV輸電線路，沒有設(shè)置避雷針，很容易遭受直擊雷的影響。直擊雷的入侵通常分為三個方面，一，從承力索入侵，在發(fā)生雷擊之后，絕緣子會發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象;二，從正饋線入侵，在發(fā)生雷擊之后，懸式絕緣子處發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象;三，從保護線入侵，發(fā)生雷擊之后，在以上兩處都會發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象[1]。

2.2 沖擊接地電阻問題

鐵路之間的牽引電流各不相同，相比普通鐵路的牽引電流來說，高速鐵路更大一些，鋼軌泄露電阻較大。由于普通鐵路鋼軌電壓較低，在線路維護過程中，不會輕易出現(xiàn)觸電事故，并且絕緣保護使用時間較長。而高速鐵路則剛好相反，在線路維護過程中存在較大的風險，并且絕緣老化速度較快。高速鐵路通常使用綜合接地，部分區(qū)域需設(shè)接地極，且接地電阻阻值有著較高的要求。在鐵路運行過程中，一旦受到雷擊就會出現(xiàn)電流，引發(fā)泄流問題，從而導(dǎo)致接地電阻阻值發(fā)生較大的改變，使絕緣子發(fā)生閃絡(luò)情況。

2.3 不同地區(qū)雷電防護的差異問題

由于地區(qū)不同，土壤參數(shù)以及雷電會存在較大的差異，鐵路跨度較大、線路較長，所以，在鐵路建設(shè)過程中，通常會遇到不同情況的土壤參數(shù)以及雷電，而不同雷電參數(shù)也會造成不同的危害，因此，防雷設(shè)計應(yīng)結(jié)合實際情況。但是，在鐵路牽引供電防雷設(shè)計工作中，很容易忽視這方面的影響，從而導(dǎo)致防雷措施缺乏一定的實用性，無法起到較好的防雷作用。

3 鐵路牽引供電接觸網(wǎng)雷電防護措施

3.1 雷擊保護線、避雷線的過電壓保護

保護線升高能夠在一定程度上減少雷擊所帶來的危害，并且有效承力索以及正饋線。在架設(shè)完避雷線之后，防雷保護方式就會發(fā)生較大的改變，通常情況下，防護方式會發(fā)生兩種變化，一，避雷線與支柱遭受雷擊之后，地電位慢慢升高，產(chǎn)生的防護方式為反擊雷防護;二，避雷線遭受電擊之后，接觸網(wǎng)與正饋線會形成感應(yīng)雷防護。直擊雷產(chǎn)生的影響是固定在某一范圍之內(nèi)的，架設(shè)完避雷網(wǎng)之后，正饋線、T線絕緣子可以反擊閃絡(luò)。在實際防護過程中，首先，將接地電阻的阻值縮小，以此減少接地電阻帶來的沖擊;其次，加大避雷器以及支柱上面的接地極，從而有效提升雷擊防護的效果[2]。

3.2 雷擊承力索以及正饋線的防護

針對鐵路牽引供電接觸網(wǎng)直擊雷現(xiàn)象，應(yīng)依據(jù)電力系統(tǒng)110kv線路所制定的防雷措施，制定合理的防護措施，有效緩解直擊雷對鐵路帶來的危害。首先，國家應(yīng)結(jié)合牽引供電接觸網(wǎng)雷擊情況制定相應(yīng)的防護措施，有效應(yīng)對鐵路雷擊事故的出現(xiàn);其次，結(jié)合110kv電力系統(tǒng)制定合理的防護措施。最后，保護線的提升、使用避雷針、回流線等措施應(yīng)用，都能夠在一定程度上起到雷擊防護的作用。

3.3 雷電監(jiān)測

雷電監(jiān)測系統(tǒng)是目前雷電監(jiān)測研究中較為先進的方式，這也是全自動計算機系統(tǒng)，能夠?qū)崟r對雷電進行監(jiān)測，通過借助計算機在線系統(tǒng)，完成雷電的實時監(jiān)測。由于氣象部門的雷電監(jiān)測功能較為成熟、完善，鐵路可以參考氣象部門的雷電監(jiān)測系統(tǒng)，并結(jié)合自身實際情況構(gòu)建相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)，從而準確地預(yù)警雷電的信息。此外，由于鐵路每一區(qū)域的雷電參數(shù)存在較大的差異性，將雷電活動較強與較弱的區(qū)域劃分開，結(jié)合實際情況制定相應(yīng)的防雷措施，并依據(jù)雷擊故障信息等，明確感應(yīng)雷以及直擊雷的對應(yīng)防護措施，以此實現(xiàn)差異化防雷。

3.4 絕緣子的防護

雷擊過電壓時會導(dǎo)致絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，并且使絕緣子造成永久性損壞，帶來較大的經(jīng)濟損失。針對絕緣子破壞這一現(xiàn)象，應(yīng)在水平、懸式絕緣子的兩邊添加包含間隙，也可以安裝帶有間隙的避雷針，以此起到較好的防護作用。通過采取合理的防護措施，有效定位雷擊閃絡(luò)的位置，從而保護絕緣子，使其免受損壞，并減少雷擊事故的發(fā)生，這樣大的方式雖然能夠起到一定的防護作用，但同時也存在一定的弊端，導(dǎo)致線路抗雷擊能力降低，一旦發(fā)生雷擊現(xiàn)象，就會出現(xiàn)跳閘情況[3]。

3.5 工程施工把控

在具體的雷電防護措施實施過程中，應(yīng)加強對實施全過程的把控，首先，針對區(qū)間接觸網(wǎng)，在其支柱頂部設(shè)置獨立的避雷線;提高對雷電防護接地的重視程度，當接觸網(wǎng)遭受直擊雷或者反擊雷的時候，好的接地電阻能夠有效降低絕緣部件的損壞程度，并且減少跳閘的次數(shù)。其次，如果支柱的頂部設(shè)置有避雷線，那么其他的各種弱電設(shè)備接地位置距離支柱至少在15米之上，如果有條件的話，還可以將獨立的避雷器設(shè)置相應(yīng)的接地極。最后，對接觸網(wǎng)雷電防護的設(shè)計，工作人員應(yīng)做好區(qū)域內(nèi)跳閘次數(shù)、雷電強度的統(tǒng)計工作，并對防雷措施的可行性進行核算。

結(jié)語：鐵路牽引供電系統(tǒng)的安全性非常重要，在了解到防雷體系重要性的基礎(chǔ)上，應(yīng)增強雷擊防護意識。針對鐵路牽引供電接觸網(wǎng)中存在的直擊雷防護問題、沖擊接地電阻問題等，通過采取過電壓保護、雷電監(jiān)測、絕緣子防護等多項措施，提升鐵路牽引供電接觸網(wǎng)的防雷能力，保證鐵路運行的安全。

參考文獻：

[1]周海杰.淺析高鐵牽引供電網(wǎng)雷電防護系統(tǒng)設(shè)計[J].科技與創(chuàng)新，2020（08）：130-131.

[2]王秀英.淺談鐵路牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)[J].中國航務(wù)周刊，2021（52）：52-53.

[3]劉志強.牽引供電系統(tǒng)防雷與接地研究[J].電子世界，2021（18）：180-181.