马晓晨

摘 要：随着我国经济的发展和社会的进步，铁路行业发展势头良好，特别是高速铁路，在近年来得到了很好发展。高速铁路的建设不仅方便了人们的生活，同时还减少人们的外出时间。牵引供电系统对高速铁路来说很重要，它影响到了其正常运行，如果它遭受到雷击，会对高速铁路的运行带来影响，同时还可能由此出现巨大损失，雷击问题是牵引供电系统的主要故障原因之一。所以，需要切实做好高速铁路牵引供电系统的雷电防护工作。

关键词：高速铁路 牵引供电系统 雷电防护

中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（b）-0062-02

高速铁路是否安全运行很重要，牵引供电系统对高速铁路的安全运行意义重大，如果它出现了故障，就会影响到高速铁路的正常运行。在雷击事故是列车运行中的主要故障，一旦牵引供电系统被击中，列车会出现供电中断现象，进而会造成被迫停车事故，严重的甚至会造成列车事故，出现人员伤亡和财产损失等情况。在高速铁路建筑中有着数量庞大的高架桥，这使得发生雷击的危险性增大，同时也使得牵引供电系统发生故障的频率增大，对列车的正常运行造成很大影响。所以，需要切实做好高速铁路牵引供电系统的雷电防护工作。

1 我国高速铁路牵引供电系统防雷体系

1.1 国外高速铁路牵引供电系统防雷体系

日本在防雷体系的设计中，按照雷击发生的不同频率及各个线路的重要程度，分别将其划分成不同的区域，不同的区域需要采用不同的防雷措施。而德国每年遇到雷击的次数是很少的，所以在设计雷击防护的过程中一般不会考虑防护直击雷，只考虑到了对感应雷击过电压采用避雷针的方式来进行限制。因为雷击次数并不多，所以对正常的供电需求通过自动重合闸的方式就可以满足。所以，对于欧洲国家来说，因为没有发生很多的雷击次数，所以也就没有复杂的防雷措施；日本的防雷体系完备而又复杂，值得我们好好借鉴。[1]

1.2 我国高速铁路牵引供电系统防雷体系

对于我国的高速铁路来说，需要采用自耦变压器的供电方式，而牵引供电系统大都由变电所和牵引网构成，对于变电所的雷击防护技术已经很成熟，而牵引网大都没有进行直击雷防护，没有将避雷针和避雷线安装在线路上，仅在线路的变电所入口等重要的部位安装上了避雷器。如果线路经过隧道，其内部没有较强的绝缘能力，需要将避雷针安装在隧道口的两侧。高速铁路高架桥需要将避雷器安装在其两端。

2 当前我国高速铁路牵引供电系统雷电防护存在的问题分析

2.1 没有全面考虑直击雷防护

我国的高速铁路在进行防雷击设计时，应该考虑到是在35 kV的输电线路中，同时需要按照普速铁路的相关规范来进行设计，在接触网防雷线中一般不会设计上避雷针，只在较为关键的几个设备处加上几个避雷针。对于直击雷来说，它一般会从三个地方侵入到接触网上，分别是雷击承力索、雷击保护线、雷击正馈线。

2.2 没有充分考虑好冲击接地电阻

对于高速铁路来说，它具有列车牵引电流大和钢轨泄漏电阻大的特点，这是和普速铁路最大的不同点，高速铁路沿线的维修人员可能因此而发生触电危险，同时它还具有很快的绝缘老化程度，因此，而影响到牵引供电系统，从而对其正常运行造成影响。针对高速铁路的这些特点可以采用综合接地的方式。一旦高速铁路遇到雷击，雷击电流会对其产生巨大的冲击力，发生泄流的只是其中的一小部分，这会使得接地电阻突然过高，绝缘子会因此而出现闪络的情况。[2]

2.3 没有充分考虑到各地进行雷电防护的不同需求

我国地大物博、人口众多，各地的地质和气候条件等各不相同，所以需要考虑的土壤和雷电参数也不相同。在高速铁路的架设过程中，因为会涉及到比较广泛的地域，所以其线路的跨度比较长，同时一条高速铁路会经过很多的线路，这其中的土壤参数和雷击参数是不相同的，因为雷电参数的不同所产生的危害就各不相同，所以在设计雷电防护时需要具有较强针对性。但在实际设计高速铁路雷电防护时，一般不会考虑到这种地区的差异性，所以也就没有完美的雷电防护设计措施，没有做到进行全面的雷电防护。

3 高速铁路牵引供电系统雷电防护措施设计

3.1 对于正馈线和雷击承力索的防护设计

我国的高速铁路牵引系统一直没有完善的防雷击措施，因此，影响到了高速铁路的正常运行，需要对其进行防护，国家也需要及时将各种防护措施制定出来，制定时应按照110 kV电力系统的措施来进行。使用的防护措施包括将保护线提升、采用专门的避雷针、使用回流线等。根据我国相关的资料显示，我国的很多线路比如哈大线等在进行改造时就将专用避雷针架设上了，而海南的东环线则采用了升高回流线温度的方法用来代替避雷针。这些改革措施的使用都起到了很好效果。[3]

3.2 避雷线和雷击保护线的过电压保护设计

为了将雷击的危害降到最低，需要升高保护线，同时可以对正馈线和承力索起到必要的保护作用。在架设避雷线后，正馈线和接触网对直击雷的防护方式也产生了变化，成为了两种方式的防护：一种是在避雷线和支柱遭遇雷击后，所产生的反击雷防护；另一种是避雷线被雷电击中后，正馈线和接触网所产生的感应雷防护。因为对直击雷来说，它具有较大的范围，所以在避雷网架设完成后，如果是在雷电击的范围内，针对闪络T线绝缘子和正馈线会因此而反击。对于反击雷可以通过两种方式来解决：一种是降低局部地区的接地电阻，这样可以很好降低冲击接地电阻；另一种是增强避雷器和支柱的独立接地极，但是这种方式一般在高速铁路的牵引供电系统中是不使用的。

3.3 如何对绝缘子的破坏进行保护

绝缘子会因为雷击过电压而产生闪络现象，绝缘子会因为闪络工频而被烧毁，从而造成永久性的损坏，这会造成很大的经济损失。一般会将保护间隙加装在悬式绝缘子和水平绝缘子的两端，或者是将间隙避雷针加装上。这样可以通过雷击闪络对位置进行定位，进而疏导工频电弧，保护好绝缘子，从而避免发生雷击事故。采用这种方式虽然能降低线路的抗雷击能力，但是一旦遭遇雷击，容易出现跳闸现象。[4]

3.4 检测雷电和差异化防雷

对于雷电检测系统来说，它属于全自动、大面积的实时监测计算机在线系统，是当前采用比较有效的雷电检测手段。对雷电的检测一般会使用计算机在线系统，我国当前的气象部门能完善地对雷电进行监测，但是在雷电检测系统的构建过程中需要根据自身的特点，确保系统能具有适用性，能准确地对雷电信息进行预警。因为各地的雷电参数不一样，所以需要根据雷电的活動区域强弱进行不同区域的划分，不同的区域应采用不同的防雷措施，同时还需要根据雷电参数和雷击故障信息等对感应雷和直击雷的防护措施进行确定，以此来实现差异化的设计高速铁路牵引供电系统防护体系。

4 结语

高速铁路牵引供电系统的安全性和可靠性很重要，它关系到列车的正常运行，雷击是经常发生的牵引供电系统故障，需要制定和完善相应的雷电防护体系，这样可以有效提高牵引系统的雷电防护能力，从而确保列车的安全和可靠运行。

参考文献

[1] 程宏波，何正友，胡海涛，等.高速铁路牵引供电系统雷电灾害风险评估及预警[J].铁道学报，2013（5）：21-26.

[2] 边凯，陈伟江，王立天，等.高速铁路牵引供电接触网雷电防护[J].中国电机工程学报，2013（10）：191-199.

[3] 何正友，程宏波.高速铁路牵引供电系统健康管理及故障预警体系研究[J].电网技术，2012（10）：259-264.

[4] 戚广枫.高速铁路牵引供电安全技术发展及展望[J].中国铁路，2012（11）：18-21.