論鐵路供電系統(tǒng)中防雷技術(shù)研究

摘 要：鐵路的規(guī)模在迅速擴(kuò)張的背景下，用來(lái)做機(jī)車(chē)供電的供電系統(tǒng)對(duì)防雷性能有著很高的要求，因此在鐵路中供電系統(tǒng)的防雷性能要有著高等級(jí)的技術(shù)應(yīng)用，位于鐵路線(xiàn)上方位置的供電系統(tǒng)在提供電力給鐵路機(jī)車(chē)的過(guò)程中，非常容易受到雷電因素的影響，從而造成供電系統(tǒng)的損壞。本文從鐵路供電系統(tǒng)的防雷現(xiàn)狀和防雷措施兩個(gè)方面進(jìn)行分析，通過(guò)研究并計(jì)算避雷線(xiàn)的應(yīng)用范圍，以及在使用避雷線(xiàn)的情況下鐵路供電系統(tǒng)是否會(huì)遭受雷擊且受到破壞，從而提出鐵路供電系統(tǒng)防雷技術(shù)應(yīng)用的幾點(diǎn)措施。

關(guān)鍵詞：鐵路；供電系統(tǒng)；防雷技術(shù)

引言：

從當(dāng)前鐵路的使用狀態(tài)可以看出，一部分的線(xiàn)路遭受雷擊威脅是較為常見(jiàn)的，雷電影響造成的電路跳閘是影響鐵路線(xiàn)路供電系統(tǒng)的重要因素。隨著我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程指數(shù)的增長(zhǎng)，重載型的鐵路在人們的出行中比較普遍，因此需要減少供電系統(tǒng)造成的鐵路線(xiàn)運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。尤其是雷擊故障的供電系統(tǒng)故障因素在鐵路運(yùn)營(yíng)中較為常見(jiàn)，因此避雷技術(shù)在鐵路供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與安全應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)探索鐵路供電系統(tǒng)的方式與鐵路供電系統(tǒng)的防雷措施，從而設(shè)計(jì)出鐵路單線(xiàn)與復(fù)線(xiàn)下科學(xué)合理的供電系統(tǒng)。

一、鐵路供電系統(tǒng)防雷技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)鐵路的規(guī)模和質(zhì)量在迅速提升的過(guò)程中，普遍會(huì)考量到線(xiàn)路牽引力的結(jié)構(gòu)與等級(jí)，以及鐵路線(xiàn)經(jīng)過(guò)地區(qū)的雷電密度，鐵路線(xiàn)穿過(guò)的地方土壤電阻率、地形地貌以及氣候特征等自然條件都是需要考慮的重點(diǎn)內(nèi)容[1]。因此，結(jié)合各種影響鐵路供電系統(tǒng)的因素設(shè)計(jì)鐵路供電系統(tǒng)所需要的防雷技術(shù)便有著重要的意義。日本作為鐵路線(xiàn)發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，在鐵路供電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)方面具有先進(jìn)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。尤其供電系統(tǒng)由于雷擊因素形成動(dòng)力系統(tǒng)的供電災(zāi)害方面的研究有著先進(jìn)的理念，日本新干線(xiàn)供電系統(tǒng)防雷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)是滿(mǎn)足全年時(shí)間之內(nèi)的一百千米牽引網(wǎng)遭受雷擊的次數(shù)。以此次數(shù)作為評(píng)估的準(zhǔn)則，但也僅是選取牽引供電系統(tǒng)的自動(dòng)重合閘，這種自動(dòng)重合閘是供電系統(tǒng)的主要配置。通過(guò)自動(dòng)重合閘與避雷線(xiàn)的組合限制雷電電壓的過(guò)線(xiàn)，避雷線(xiàn)的使用不能從根本上減少由于雷電的影響而減少供電系統(tǒng)的磨損次數(shù)，其作用通常只是體現(xiàn)為對(duì)供電系統(tǒng)的過(guò)電壓的保護(hù)作用。因此，基于各種的氣候條件、經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)條件等方面的因素考慮新干線(xiàn)的接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)風(fēng)格中使用有效的避雷是非常必要的。

二、鐵路供電系統(tǒng)的主要防雷技術(shù)

（一）供電系統(tǒng)的安裝

自耦變壓供電系統(tǒng)是當(dāng)前鐵路普遍采用的供電系統(tǒng)，自耦變壓供電系統(tǒng)中AF線(xiàn)、PW線(xiàn)的位置有著規(guī)范性，通常表現(xiàn)為AF線(xiàn)的上方位置安裝PW線(xiàn)。自耦變壓供電系統(tǒng)采用幾何模型與先導(dǎo)發(fā)展模型檢測(cè)避雷的效果。這個(gè)過(guò)程中需要用模型核算自耦變壓系統(tǒng)遭受雷電影響的概率，模型測(cè)試中將模型中的電氣調(diào)整為相當(dāng)于自然雷90%的負(fù)極性。然后觀(guān)測(cè)雷擊的頻率和接觸網(wǎng)線(xiàn)路的暴露寬度以及地閃密度等，年累計(jì)雷擊數(shù)量與地閃密度有著直接的關(guān)系。PW線(xiàn)位置需要提高到合理的距離后才能有效的起到在AF線(xiàn)與T線(xiàn)之間屏蔽的效果，從而直接降低了AF線(xiàn)與T線(xiàn)被雷擊的頻率。如果PW線(xiàn)被雷擊的過(guò)程中雷電的流幅值超出其最大值的情況下，AF線(xiàn)與T線(xiàn)絕緣部分也會(huì)受到電流的閃絡(luò)，即AF線(xiàn)與T線(xiàn)的絕緣子依舊有著雷電感應(yīng)閃絡(luò)概率。

（二）絕緣子的材質(zhì)選取

絕緣子的材質(zhì)要選取合成材料。雷電影響導(dǎo)致的鐵路供電系統(tǒng)重合閘失效過(guò)程中，牽引系統(tǒng)的供電便會(huì)受到影響，發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因在于鐵路供電系統(tǒng)的絕緣子受到了雷電的影響。這種影響主要表現(xiàn)為由于受到頻續(xù)流電弧燒蝕的原因，會(huì)出現(xiàn)絕緣子被炸裂、破損以及線(xiàn)路絕緣層不能自行恢復(fù)等問(wèn)題。這樣的情況下，鐵路供電系統(tǒng)的重合閘便會(huì)失去功能作用。因此，為了保護(hù)絕緣子的正常功能，需要在線(xiàn)路閃絡(luò)與工頻電弧之間設(shè)立防護(hù)層[2]?，F(xiàn)階段，我國(guó)鐵路動(dòng)力輸配線(xiàn)中普遍用的絕緣子材質(zhì)包含瓷、玻璃以及合成硅橡膠等多種絕緣子，鐵路供電系統(tǒng)要保證重合閘隨時(shí)暢通，而瓷質(zhì)的絕緣子在被電流燒蝕過(guò)后，其傘群會(huì)處于完全剝落的狀態(tài)，因而不適用于在供電線(xiàn)路中采用。而合成材質(zhì)的絕緣子受到電流影響后，其硅橡膠部分會(huì)發(fā)生變化，從而將其中易分解的部分遇到電熱揮發(fā)，合成材質(zhì)的絕緣子應(yīng)用能夠有效的提升電路的穩(wěn)定性，對(duì)重合閘的保護(hù)起到了非常重要的作用。但是合成絕緣子還未從根本上解決鐵路供電系統(tǒng)受到雷電的影響，因此只是將其作為鐵路供電系統(tǒng)防雷措施中的輔助手段實(shí)施。

（三）防雷接地技術(shù)的應(yīng)用

鐵路供電系統(tǒng)防雷接地的措施可以參照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)范。鐵路供電系統(tǒng)接地裝置三大要素在鐵路供電系統(tǒng)防雷接地技術(shù)的應(yīng)用中具有基礎(chǔ)和前提的作用。鐵路供電系統(tǒng)防雷接地技術(shù)中的防雷裝置下又可以分為鐵路供電系統(tǒng)雷電防護(hù)裝置的外置型和鐵路供電系統(tǒng)雷電防護(hù)裝置的內(nèi)置型兩個(gè)基本點(diǎn)，而引線(xiàn)便是通常意義上從雷電防護(hù)裝置接入接地系統(tǒng)的引下線(xiàn)。引下線(xiàn)在鐵路供電系統(tǒng)防雷接地施工技術(shù)中需要在接閃器裝置的配合下實(shí)現(xiàn)連接和保障電氣接地穩(wěn)定的作用。例如，引下線(xiàn)與接閃裝置中的帶、桿、線(xiàn)、網(wǎng)的綜合應(yīng)用下才能保證雷電電流由接閃器通過(guò)接下來(lái)將雷電電流引導(dǎo)到接地系統(tǒng)達(dá)成完整的工作流程，這個(gè)過(guò)程中引下線(xiàn)相當(dāng)于電流傳導(dǎo)的導(dǎo)線(xiàn)體職能。而接地裝置作為鐵路供電系統(tǒng)防雷接地施工中的主體部分直接關(guān)系到防雷裝置傳導(dǎo)雷電電流是否能將全部雷電電流通過(guò)接地系統(tǒng)進(jìn)入地面。這個(gè)過(guò)程中需要對(duì)等電位的連接進(jìn)行施工質(zhì)量的控制。其目標(biāo)是通過(guò)減少導(dǎo)電裝置與接地系統(tǒng)之間的電位差值提升接地裝置的使用周期。鐵路供電系統(tǒng)的接地系統(tǒng)普遍意義上可以劃分為基礎(chǔ)防雷接地、工作防雷接地和保護(hù)式的防雷接地。實(shí)現(xiàn)等電位、壓力均衡以及對(duì)雷電電流的多層屏蔽是鐵路供電系統(tǒng)中防雷接地系統(tǒng)的主要作用。

三、結(jié)束語(yǔ)

鐵路供電系統(tǒng)防雷設(shè)施安裝過(guò)程中的雷電影響會(huì)造成各類(lèi)型不同程度和不同方式的附加影響。這就要從鐵路供電系統(tǒng)安裝中能夠降低雷電影響因素的防雷接地施工技術(shù)作為鐵路供電系統(tǒng)防雷措施的重要環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

王旭東，1983.01，性別：男，民族：漢，籍貫： 河北張家口，職稱(chēng)：講師，學(xué)歷：本科，研究方向：鐵道供電技術(shù)，單位信息： 武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，所在省市：湖北武漢，郵編 ：430000