高速铁路牵引供电系统雷电防护体系探析

高速铁路牵引供电系统雷电防护体系探析

李翔宇

中铁三局集团电务工程有限公司测试中心 黑龙江省大庆市 163712

摘 要：自进入21世纪，我国的经济水平不断进步，与此同时本国的铁路事业也进入了一个新的阶段。牵引供电系统已经成为高速铁路中主要供电方式。牵引供电系统在整个高速铁路中可谓是重中之重。由于其重要性及特殊性，保护牵引供电系统的任务自然也是十分重要。牵引供电系统很容易受到自然灾害的影响，尤其是雷击由此出现了雷电防护体系。雷电防护体系存在的意义就是保护供电系统。本文将对牵引供电系统面临的问题和雷电防护体系分析。

关键词：高速铁路；牵引供电系统；雷电防护体系

高速铁路设计标准等级要求极高，所以才能达到时速二百五十公里以上。在行使过程中，安全性上的要求就更为苛刻。作为高速铁路的主要供电方式，牵引供电系统如果出现故障，高速列车缺少电力支持，势必会造成列车停运，列车突然停运势必会造成更加严重的事故，比如人员伤亡、财产损失等等。而在高速铁路运行过程造成牵引供电系统损坏的原因中，雷击排在第一位。由于某些地区地形的特殊性，要采用高架桥设计，但高架桥设计在一定程度上增加了被击中的可能性，而一旦被击中就会对列车的正常运行造成影响。下面对当前高速铁路牵引供电系统面临的主要问题以及防护措施进行分析。

1 目前高速铁路牵引供电系统面临的主要问题

1.1 对直击雷防护考虑不足

对高速铁路来说，列车安全运行和高速受流的重点部分就是接触网，同时接触网也是整个牵引供电系统中最需要防护的环节。在高速铁路中的接触网防雷设计是按照普速铁路接触网的标准为基础的，但是在整个接触网防雷线中几乎可以说看不到避雷线的出现，仅仅只是把避雷针加在一些相对来说比较重要的设备上面。所以说，接触网在整个高速铁路系统中是高速受流技术的主要问题。所以说要把接触网问题当作重点来解决。

1.2 对冲击接地电阻考虑不足

高速铁路和普速铁路比较来说要求更加严苛，高速铁路相比较于普速铁路来说具有列车牵引电流大以及钢轨泄露电阻大的特点。这就是高速铁路和普速铁路最大的不同点，高速铁路还有一个特点就是绝缘的老化速度很快，高速铁路的牵引供电系统会因为这些特点而造成影响，而这铁路沿线的维修工作人员也可能会因为高速铁路的这些特点造成触电事故。面对这些问题。可以根据高速铁路的特点有针对的进行解决。比如可以将接地方式转换为综合接地的方法。只要高速铁路的路段遭受到雷击的冲击，那它就会因为雷击电流而发生巨大的冲击，高速铁路其中的一小部分则会发生泄流,这个时候接地电阻会因为突然的雷击电流而过高,绝缘子会因此而出现闪络的状况。

1.3 对不同地区雷电防护要求的差异性考虑不足

由于我国高速铁路覆盖面积之广，所涉地形之多，所以高速铁路经过的地方中对应的雷电和土壤参数差异很大。在同一条高速铁路中，途径的地方地形以及土壤类型多种多样，因为它线路之长，跨度之大，所以雷电和土壤的参数也不尽相同。由于不同参数的雷电造成会构成不同水平的事故，因此在雷电防护设计中要有针对性，对不同地区不同参数的雷电和土壤制定专门的方案。可是在实际中的高速铁路雷电防护设计中,设计师并没有很全面的考虑到这些问题。所以设计的雷电防护措施并不够完善，本意全方位防护雷电的作用并没有做到。

1.4 供变电系统

维持列车高速运转的动力之源就是列车上的供变电系统，其结构和性能对高速铁路至关重要。要重点对电力机车(包括交-直-交机车)对牵引|供电及国家电力系统的不良影响(谐波、 不对称及功率因素等)进行处理。

1.5 安全监控与检测技术

平安运行就是高速铁路的生命。在供电系统上我们可以采取远动系统，而监控方面尽力可以做到自动监控。这样一来就可以安全又省事的做到全面观察。在检测技术方面，尤其是接触网的检测方面，应该将现代科技运用起来，实现检测设备的现代化。要把供电系统和检测设备方面的问题作为重中之重来解决，实现技术现代化。

1.6 与相关专业的配合技术

高速铁路系统是一个庞大的工程，铁路可以看作一个串联电路，每一处都息息相关， 所以每一个专业之间的协调配合十分关键。牵引供电系统和运输、电务等其他专业都存在着紧密的联系，在长时间的合作中已经形成了良好的关系，但是相互之间并不是十分协调。比如运行图的“天窗”以及与电务的电磁兼容等关系,都需要进行着重解决，一日不解决就存在一日的风险。

1.7 运行管理

就现在我国高速铁路发展的形势来看，高速铁路的运行管理体系已经远远不能适应高速铁路的发展。但是生产关系必须与生产力发展相适应。所以高速铁路的运行管理体系应该随着我国高速铁路的建设和发展进行改革与发展，这样才不会被时代所淘汰。

2 高速铁路牵引供电系统雷电防护措施

2.1 雷击承力索和正馈线的防护

直击雷在导致高速铁路故障的众多原因中可称为首位，但是目前我国在对直击雷的防护方面还没有一套具体的措施。在这一方面，我觉得应该还要多下一番功夫。比如国家可以进行一些恰当的防护，制定一些合适的措施。比如在高速铁路中可以用一些高级保护线、采用专门的避雷针、回流线等。根据调查显示，哈尔滨大连线在进行雷电防护改造时就采用了专门的避雷针，同时取到了比较好的效果。

2.2 雷击保护线或避雷线后的过电压保护

为了减少雷击对高速铁路的危害，我们可以将保护线进行升高，这样不仅能够降低被雷击中的可能性，还能够对承力索和正馈线起到一定的好处。保护线升高，这时也应该根据保护线的变化做出对直击雷防护方案的变化，变化为两种方式的防护。在接触网和正馈线发生感到雷的防护。但是直击雷有一个特点，就是它只有在一定范围内才会受到影响。而高速铁路经过避雷网了的防护，当直击雷击中的部分属于范围之内时，正馈线和T线的绝缘子会对闪络产生反击。这时我们有两种选择来提升防护能力。基于保护特殊性一般用一个办法。

2.3 绝缘子破坏的保护

雷击会对绝缘子造成永久性的破坏。对绝缘子的破坏，我们选择的防护方式就是在水平绝缘子和悬式绝缘子两端加装保护间隙。这样当雷电击中闪络时就可以迅速对击中位置进行定位，同时还能保护绝缘子，降低被雷击中的可能性。但是这样的办法也有缺点，当被雷击中时，比较容易发生跳闸事故，而且经过这样的处理线路的抗雷击能力大大下降。

2.4 雷电监测与差异化防雷

雷击检测系统在当前这个时期发展的已经相当全面了，它已经可以做到大面积、全自动、实时监测雷电，是一个十分先进的检测手段。这在一定程度上解决了很多问题。高速铁路通过气象部门监测雷电的经验，建立了一套完善的雷电检测系统，这个系统结合了各地的特点和差异性，总的来说适用性很强。而且根据各个地区不同的雷电参数划分出了较强和较弱的地区。根据不同地区的特点，制定不同的防护方案，在结合雷击造成的故障等信息确定防护方法，最终实现差异化防雷。

结束语

不论是直击雷的影响还是地区的差异性问题，一定会得到妥善的解决方案，助力我国的高速铁路事业进一步的发展。高速铁路在当今时代的要求下，已经完成了质的飞跃。而当前的客运需求也在随经济社会的发展不断变化着，高速铁路的发展将势不可挡，很快高速铁路将会是人们中长途出行的首选交通工具。高速铁路系统的铺设、客运服务水平的提升都在吸引着人们。高速铁路的牵引供电系统雷电防护体系也在不断完善，为人们出行列车安全运营保驾护航。

参考文献

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