高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷電防護(hù)體系研究

徐學(xué)平

摘要：我國高速鐵路的建設(shè)發(fā)展不僅方便了我國人民的生活，同時(shí)還可以縮短外出時(shí)間。牽引供電系統(tǒng)對(duì)于我國高速鐵路來說尤為重要，其嚴(yán)重的影響到了高速鐵路的正常運(yùn)營，如果它遭受到了強(qiáng)烈的雷擊，就會(huì)對(duì)其運(yùn)行產(chǎn)生巨大影響，同時(shí)還可能因此出現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。雷擊問題成為了我國牽引供電系統(tǒng)的主要安全故障原因之一。所以，應(yīng)該切實(shí)地做好保護(hù)高速鐵路牽引供電操作系統(tǒng)的防雷電工作。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;牽引供電系統(tǒng);雷電防護(hù)體系;研究

引言

我國的高速鐵路的安全運(yùn)行很重要，其中的牽引供電系統(tǒng)對(duì)于我國高鐵的安全運(yùn)行責(zé)任意義重大，如果這一系統(tǒng)出現(xiàn)了安全故障問題，就可能會(huì)影響到我國高速鐵路的正常運(yùn)行，因而遭遇雷擊安全事故成為了高速列車安全運(yùn)行中的主要問題之一。一旦其中的牽引供電系統(tǒng)被雷電擊中，列車就會(huì)出現(xiàn)供電中斷的不正?，F(xiàn)象，進(jìn)而形成被迫停車的安全事故，嚴(yán)重的情況可能會(huì)造成列車的安全事故，出現(xiàn)列車人員傷亡以及財(cái)產(chǎn)損失等問題。所以，我們應(yīng)該做好我國高速鐵路中的牽引供電系統(tǒng)的雷電保護(hù)防御措施和工作。

一、我國高速鐵路的主要防雷電體系

（一）國外的相關(guān)體系

日本在進(jìn)行防雷體系的設(shè)計(jì)過程中，依據(jù)雷擊的不同發(fā)生頻率以及各個(gè)線路中的重要程度，分別把其劃分成為不同的幾種區(qū)域，在不同的區(qū)域中應(yīng)該采取不同的防雷應(yīng)對(duì)措施。相比而言，德國每年發(fā)生的雷擊次數(shù)就很少，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中一般不考慮防護(hù)直擊雷，所以只考慮到對(duì)感應(yīng)雷過電壓采取的避雷針形式來進(jìn)行限制。綜上，我國應(yīng)該吸收并合理借鑒日本完備而又復(fù)雜的防雷體系。

（二）我國高速鐵路的防雷體系

與國外的防雷體系相比，我國的高速鐵路應(yīng)該采取自耦變壓器的主要供電方式，然而，列車中的牽引供電系統(tǒng)大多數(shù)都是通過變電所以及牽引網(wǎng)所組成的。對(duì)于很多變電所使用的雷擊防護(hù)措施已經(jīng)逐漸變得成熟，而牽引網(wǎng)大多數(shù)都沒有進(jìn)行直擊雷的防護(hù)措施，并沒有把避雷針和避雷線設(shè)置安裝在相關(guān)線路上，僅僅在列車的線路變電所的入口、出口等重要部位中都安裝了精確的避雷針和避雷器。如果在列車線路經(jīng)過山體隧道的過程中，其內(nèi)部沒有很強(qiáng)大的絕緣能力，應(yīng)該及時(shí)把避雷針設(shè)置在山洞隧道口的兩邊。高速鐵路列車在經(jīng)過高架橋過程中應(yīng)該把避雷針安置在兩端。

二、目前存在的相關(guān)問題

（一）沒有全面考慮到防護(hù)措施

目前，我國的高速鐵路在進(jìn)行設(shè)計(jì)防雷擊操作過程中，設(shè)計(jì)者一定要考慮到輸電線路的電壓和電流。與此同時(shí)，應(yīng)該依據(jù)普通速度鐵路的相應(yīng)規(guī)范條例來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在接觸到網(wǎng)防雷線中通常不會(huì)設(shè)計(jì)安裝上避雷針，只是在比較關(guān)鍵的幾個(gè)機(jī)械設(shè)備上加幾個(gè)避雷針或避雷線。對(duì)于大多數(shù)的直擊雷來看，這樣可以通過雷擊承力索以及保護(hù)線等方面侵入到接觸網(wǎng)上。

（二）沒有考慮到?jīng)_擊接地電阻大小

對(duì)于我國的大多數(shù)高速鐵路來說，這具有列車牽引電流和電壓過大以及鋼軌泄露電阻較大的特征，這就是與我國普通鐵路的列車最大不同之處，高速鐵路沿著鐵路線的維修操作人員可能會(huì)因?yàn)檫@一情況而出現(xiàn)觸電、漏電的危害。與此同時(shí)，會(huì)出現(xiàn)非常快速的絕緣老化程度，由此而影響到鐵路牽引供電系統(tǒng)，進(jìn)一步對(duì)列車的正常運(yùn)行造成極大的影響。針對(duì)我國高速鐵路的這些特征，設(shè)計(jì)人員就可以采取綜合接地的形式。一旦出現(xiàn)高速鐵路遭受雷擊的現(xiàn)象，雷擊電流和電壓就會(huì)產(chǎn)生更大的沖擊力和威力，發(fā)生泄流的僅僅是這些中的一小部分，這樣就會(huì)使得接地電阻的電壓突然升高，絕緣子也可能因?yàn)檫@一情況而出現(xiàn)閃絡(luò)的狀態(tài)。

三、我國高速鐵路的防雷電保護(hù)措施設(shè)計(jì)

（一）關(guān)于設(shè)計(jì)中的正饋線以及雷擊承力索的保護(hù)措施

我國當(dāng)前出現(xiàn)的高速鐵路牽引系統(tǒng)一直沒有相對(duì)完整的防雷擊對(duì)策，所以，這直接影響到了我國高速鐵路的正常安全運(yùn)行，應(yīng)該增加對(duì)其的防護(hù)措施，國家和政府也應(yīng)該及時(shí)把各種安全防護(hù)措施制定設(shè)計(jì)出來，制定的方式應(yīng)該依照正常電壓的電力操作系統(tǒng)對(duì)策進(jìn)行。采取相關(guān)的保護(hù)措施主要包括提高列車保護(hù)線路、使用專用的避雷針以及使用回流線等，這些相關(guān)的保護(hù)措施可以起到很好的效果。

（二）避雷針以及雷擊保護(hù)線的保護(hù)設(shè)計(jì)

為了及時(shí)把雷擊產(chǎn)生的危害降到最低，應(yīng)該提升雷擊保護(hù)線，與此同時(shí)應(yīng)該對(duì)列車的正饋線以及承力索起到一定的保護(hù)作用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)避雷線的過程中，列車正饋線以及防雷接觸網(wǎng)對(duì)直擊雷的保護(hù)措施也產(chǎn)生了大幅度改善，成為了保護(hù)列車的主要方式。因?yàn)閷?duì)于直擊雷而言，其具有很強(qiáng)的擴(kuò)散范圍，所以應(yīng)該在進(jìn)行避雷網(wǎng)假設(shè)完畢之后，如果產(chǎn)生在直擊雷的范圍內(nèi)，針對(duì)相關(guān)的閃絡(luò)絕緣子以及列車正饋線會(huì)因此而得到反擊。對(duì)于很多反擊雷來說，可以利用兩種形式進(jìn)行解決：一種是使得局部地區(qū)的某些接地電阻不斷下降，這樣一來就可以降低列車的沖擊接地電阻;另外一種情況則是增加避雷針、避雷線以及支柱的獨(dú)立接地電阻，但是由于這種形式一般在我國的高速鐵路的牽引供電操作系統(tǒng)中是不能夠使用的。

（三）對(duì)列車的絕緣子破壞進(jìn)行保護(hù)

列車中的絕緣子可能會(huì)因?yàn)槔纂姷臎_擊力過大而產(chǎn)生閃絡(luò)的現(xiàn)象，一般情況下的絕緣子可能會(huì)因?yàn)殚W絡(luò)而遭到毀壞，進(jìn)一步對(duì)鐵路列車造成永久性的破壞，這樣對(duì)我國經(jīng)濟(jì)造成了極大的損失。我們使用的這種形式雖然可能使得列車的抗雷擊能力下降，但是在經(jīng)歷雷擊后，很容易出現(xiàn)跳閘的狀況。

結(jié)束語：

在我國的高速鐵路牽引供電系統(tǒng)安全可靠性能以及穩(wěn)定性能都是很重要的，其主要關(guān)系到列車的正常安全運(yùn)行，雷擊成為了經(jīng)常發(fā)生的鐵路牽引供電系統(tǒng)安全故障和問題，應(yīng)該及時(shí)制定、設(shè)立以及完善相應(yīng)的雷電保護(hù)措施系統(tǒng)，這樣可以及時(shí)且有效地提升我國高速鐵路的牽引系統(tǒng)防雷電保護(hù)能力，進(jìn)一步確保我國高速列車的安全和穩(wěn)定運(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]高峰.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)雷擊選擇性的影響因素研究[D].西南交通大學(xué)，2013.

（作者單位：中國鐵路武漢局集團(tuán)有限公司襄陽供電段）