铁路牵引供电系统防雷技术探究

铁路牵引供电系统防雷技术探究

刘震洋

中国铁路沈阳局集团有限公司调度所

摘要：铁路行业技术水平的快速发展给人们的出行带来了极大便利，铁路运输已经逐渐成为当今交通运输系统中最为安全可靠的一种运输方式。当今的高速铁路已经全面实现了电气化，列车运行过程中的牵引力主要来自于电能，因此在进行设备维护过程中必须要对牵引供电系统能否实现正常运行给予高度关注，一旦供电系统遭受雷击将带来巨大损失。因此本文针对铁路牵引供电系统的防雷安全问题进行探讨，并在此基础上提出了进一步优化铁路牵引供电系统防雷科技的一些措施。

关键词：铁路牵引供电系统；雷击；预防

引言

在铁路的安全发展过程中牵引供电系统防雷技术属于非常重要的一个组成部分，在相关研究中发现，当铁路高架桥高度达到一定限制后，感应电压会非常小，因此铁路建议供电系统非常容易遭受雷击，进而引发安全事故。在我国铁路高架桥高度不断增加的，做出雷击所导致的绝缘闪络次数也在成倍增长。因此针对铁路牵引供电系统防雷技术进行深入探讨具有重要实践意义。

1 我国铁路牵引供电系统防雷体系问题分析

1. 1. 缺乏对直击雷防护的考虑

我国铁路牵引供电系统主要由牵引网和变电所工程组成，而且在上述两个方面我国已经形成了较为成熟的防雷技术，但是在牵引网的直击雷防护方面仍然有待进一步加深研究。在设计牵引网时定位对避雷针与接触网防雷线之间的连接作用进行充分考虑，导致铁路牵引网系统并不能实现对直击雷的良好防护。此外变电所在设计过程中虽然选择了避雷针等防护措施，但多数情况下仅仅针对变电所关键位置进行防护，并不能够实现对直击雷的全面防护^[1]。

1. 2. 缺乏对冲击接地地图方面的考虑

与普通铁路相比较，高速铁路体现出了绝缘老化速度快、牵引电流大、钢轨泄漏电阻大等一些特征，也进行这些特征导致铁路牵引供电系统的正常运行会受到一定程度的影响。目前我国铁路牵引供电系统主要采取的是综合性接地方式，综合性接地模式下对于雷击事故具有较强的敏感性，铁路在遭受雷击的情况下会导致接地电阻过高现象的出现，即使其中一部分电流泄露也很容易引发绝缘子闪络等问题。

1. 3. 缺乏对不同雷电防护需求的考虑

我国国土面积辽阔，地区地理特征存在较大差异，因此在设计铁路牵引供电系统防雷做事的过程中也会存在较大难度^[2]。铁路牵引供电系统防雷设计首先需要对不同区域具体气候特征以及雷电参数进行充分考虑，同时针对上述两方面的具体特征为依据来设计更加合理的防雷系统，这样才能充分保障高铁列车在运行过程中针对各类突发性雷击事件进行有效预防。此外，高铁列车一旦发生雷击事件的情况下，要充分保证防雷系统能够实现自我调整和处理，如果防雷系统自身无法进行合理处理的情况下需要通过人为操作进行干预，结合上述两种方式来充分保证整个防雷系统设计的灵活性。但是从我国当前铁路牵引供电系统防雷系统的设计实际状况可以看出，并未针对上述问题进行充分考虑，因此对于雷击的防护也无法做到全面性。

2 铁路牵引供电系统防雷体系优化措施

2.1 正馈线和雷击承力索防护

针对供电系统中处于35kV以下的线路接触网支柱要尽量避免附挂有线电视或者是通信等非供电线路设施；如果线路上设置了接触网的情况下要严禁出现人员攀登车顶，或者是列车顶装载货物等相关作业；如必须作业的情况下需要在指定线路上进行，在作业之前首先要断开接触网供电，结合实际作业状况采取相应的安全防护措施作业过程^[3]。为了实现有效的冷静防护可以采取抬升PW保护线、专用避雷线、回流线等几种方式。

2.2 对绝缘子破坏的防护

在雷击过程中，过电压不仅会让绝缘子出现闪络现象，其闪络之后的电弧还会烧蚀，以致使绝缘子永久性毁坏。针对这种情况可以在悬式绝缘子和水平绝缘子两端装置带间隙或者保护间隙避雷器。在绝缘子的两端增加保护距离，可以疏导工频电弧，定位雷击闪络位置，避免绝缘子损害，从而起到保护绝缘子的作用。但是绝缘子的冲击闪络电压削减了线路的抗雷水平，如果加入绝缘间隙就会增加雷击的跳闸概率，因此需要配合高效可靠的自动重合闸系统^[4]。

2.3 加强雷电监测

牵引变电所应采取防雷措施，设置机房专用空调。控制、保护及通信设备，应装有防止强电及雷电危害的浪涌保护器等保护设备，电子设备应符合电磁兼容有关规定。所以，在气象部门借鉴了雷电监测技术，在对铁路走廊周围雷电互动密切监测的基础上，开发出更适合于监测铁路走廊的雷电监测系统，并不断进行了优化，经过统计，获得了列车运行过程中雷电流幅值和地闪密度等相关重要参数。还能对走廊沿线的雷电活动在必要时进行检测预警，划分并记录下铁路雷电区强弱。根据雷电监测体系记录下铁路雷击故障的情况以及雷电活动情况，以供电臂为单位，明确感应雷和直击雷，并兼顾雷电故障信息和雷电流的统计参数，采取各种防护实现对铁路牵引网的针对性防雷^[5]

。

2.4 注重雷电监测实行差异化防雷

防雷系统中的“防”指的是预防，也就是说系统要在雷击发生之前进行预警，要想达到这一目的，首先就要保证整个系统的自动化控制，其次，要保证系统能够进行实时监测。防雷系统的自动化控制技术可以由计算机系统来完成；实时监测需要物联网系统来完成，其中传感器的适用性和准确性是系统的关键。因此，需要采用差异化且具有针对性的防护措施对不同地域的实际情况进行系统部署。最后还要在雷电参数等方面对直击雷和感应雷进行差异化设计。

3 结束语

综上所述，铁路牵引供电系统的安全性以及可靠性是至关重要的，不仅关系到铁路的正常运行，还关系到铁路行业的发展，更关系到人们的生命安全。因此，在深入了解和掌握防雷体系概念的基础上，充分认识防雷体系的重要性，对于增强防雷意识是非常必要的。另外，针对现阶段我国铁路牵引供电系统防雷体系存在的问题，从正馈线与承力索的防雷技术设计方面、雷击保护线与避雷线过电压防护设计方面、绝缘子永久性破坏的保护方法以及注重雷电监测实行差异化防雷方面等提出优化铁路牵引供电系统防雷技术建议，对于提高铁路牵引供电系统的防雷能力，增强铁路安全运行等是具有重要影响的。因此，未来还应继续加强这方面的研究深度。

参考文献

[1]薛亘.关于中波广播发送技术与防雷技术的研究[J].电子世界,2021(21):9-10.DOI:10.19353/j.cnki.dzsj.2021.21.003.

[2]章沙沙.ETC门架防雷技术浅析[J].中国交通信息化,2021(10):141-142.DOI:10.13439/j.cnki.itsc.2021.10.019.

[3]连瑞漂,赖建梁,兰宗宏,石金伟.气象防雷技术工作要点探讨研究[J].石河子科技,2021(05):1-2.

[4]江居炜.山区高速公路ETC门架设备智能防雷监测技术的应用[J].福建交通科技,2021(08):97-101.

[5]王宇,王思华,陈天宇,王恬,周丽君.川藏铁路牵引供电接触网直击雷防护初探[J].电瓷避雷器,2021(04):41-46+54.DOI:10.16188/j.isa.1003-8337.2021.04.007.