武廣高鐵(廣東段)牽引供電系統(tǒng)防雷體系及改進(jìn)

白曉明(廣深鐵路股份有限公司廣州供電段 廣東 廣州 510030)

引言:隨著近年來(lái)我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，我們對(duì)高速鐵路的安全、可靠運(yùn)行，以及高鐵系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求在不斷提高。

武廣高鐵(廣東段)位于廣東省境內(nèi)，屬于較易發(fā)生雷擊災(zāi)害的地區(qū)，其牽引供電系統(tǒng)一旦遭受雷擊將會(huì)引起設(shè)備的損壞，有可能對(duì)旅客的人身安全造成嚴(yán)重的威脅。因此，對(duì)該區(qū)段高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的防雷工作進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)，是我們當(dāng)前工作的一個(gè)重點(diǎn)。

1 武廣高鐵(廣東段)受雷擊影響情況及雷擊跳閘規(guī)律

1．1武廣高鐵(廣東段)受雷擊影響情況。武廣高鐵(廣東段)所在地區(qū)的年最高雷暴日達(dá)到90天以上，平均落雷密度高，屬于強(qiáng)雷區(qū)。自2009年12月26日開(kāi)通，截至2015年6月已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)了5年的時(shí)間，累計(jì)跳閘433次。在開(kāi)通初期，由于設(shè)備自身缺陷和安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)把控不嚴(yán)，由于供電設(shè)備故障造成的跳閘次數(shù)較多。但后期在多次的整治下，設(shè)備運(yùn)行趨于穩(wěn)定，然而由于雷擊造成的設(shè)備跳閘依然處于一個(gè)較高的水平(見(jiàn)圖1)，僅在2014年一年武廣高鐵雷擊導(dǎo)致的跳閘次數(shù)占了全年跳閘次數(shù)的77．78%。

同時(shí)根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分析，由于每年的氣候狀況差異，雷擊跳閘次數(shù)也隨之變化，但每年總體處在固定水平上下波動(dòng)。武廣高鐵(廣東段)每年因雷擊造成的跳閘次數(shù)維持在50至60次左右。

武廣高鐵(廣東段)自開(kāi)通以來(lái)的跳閘數(shù)據(jù)中，由于雷擊造成的跳閘占總跳閘次數(shù)的比例高達(dá)64%。因此，雷擊是造成該區(qū)段牽引供電跳閘的主要原因。

2 武廣高鐵(廣東段)供電系統(tǒng)現(xiàn)有防雷系統(tǒng)及不足

2．1武廣高鐵(廣東段)現(xiàn)有防雷系統(tǒng)。武廣高速鐵路供電方式主要采用自耦變壓器供電方式，其牽引供電系統(tǒng)由變電所(包括分區(qū)所、AT所、開(kāi)閉所等)和接觸網(wǎng)組成，變電所的防雷技術(shù)較成熟。接觸網(wǎng)一開(kāi)始絕大部分沒(méi)有采用直擊雷防護(hù)措施，即在線路上未安裝避雷線和避雷針，僅在線路的一些關(guān)鍵部位裝設(shè)了避雷器，如隧道口、變電所入口、長(zhǎng)大橋梁兩端等。隨著雷擊跳閘的居高不下，近些年也開(kāi)始了對(duì)沿線進(jìn)行增設(shè)避雷線的改造。

2．2武廣高鐵(廣東段)現(xiàn)有防雷系統(tǒng)不足。

防護(hù)直擊雷的考慮不足

武廣高速鐵路接觸網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)主要參考電力系統(tǒng)35KV輸電線路和普速鐵路接觸網(wǎng)規(guī)范，幾乎全線不架設(shè)避雷線，僅在部分關(guān)鍵設(shè)備處增加避雷器。

武廣高速鐵路高架橋的所占的比例很大，鐵路橋梁占線路總長(zhǎng)的42．14%［3］。現(xiàn)有的高速鐵路高架橋根據(jù)地形的情況距離地面的高度并不一致，但距地面最高的處所可與電力系統(tǒng)的110KV架空線路對(duì)地高度相同，由于設(shè)計(jì)中不含避雷線，因此接觸網(wǎng)系統(tǒng)遭到直擊雷的概率很高。

3 現(xiàn)有防雷主要措施及改進(jìn)

3．1沿線架設(shè)避雷線。當(dāng)接觸網(wǎng)附近地面遭受雷擊時(shí)，雷電流將會(huì)在導(dǎo)線中產(chǎn)生很強(qiáng)的感應(yīng)過(guò)電壓。如若有避雷線存在時(shí)，由于避雷線與接觸網(wǎng)導(dǎo)線之間的耦合作用，可以減小絕緣子承受的感應(yīng)電壓。在一定程度上，避雷線不僅起到了有效降低接觸網(wǎng)遭受直擊雷的概率，而且也起到了降低絕緣子因感應(yīng)過(guò)電壓而擊穿閃絡(luò)的概率。

3．2降低接地系統(tǒng)的接地電阻。采用支柱單獨(dú)打接地極或者與沿線貫通地線相連接的方式降低支柱的接地電阻，可以提高線路的耐雷水平，減少雷擊桿塔或避雷線后引起的絕緣閃絡(luò)。

3．3防雷改進(jìn)措施?？刹扇≡谖鋸V高鐵的沿線增設(shè)避雷線的方式對(duì)該區(qū)段的防雷工作進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)武廣高鐵(廣東段)的防雷改造過(guò)程，通過(guò)在老唐屋牽引變電所213、214供電臂以及花都至廣州南區(qū)間采取了增設(shè)架空地線(避雷線)的防雷改造，效果顯著，雷擊次數(shù)明顯減少。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)避雷線防雷的良好效果，可采用抬高PW保護(hù)線或者回流線以兼做避雷線的方式對(duì)該區(qū)段進(jìn)行防雷改造，該方案已在江湛線的設(shè)計(jì)中進(jìn)行了論證，同時(shí)在其他線路也有相應(yīng)的使用，在降低改造費(fèi)用的同時(shí)也能提高的線路的耐雷水平。

4 結(jié)論

1)分析了武廣高鐵(廣東段)自開(kāi)通以來(lái)牽引供電系統(tǒng)受雷擊影響情況和雷擊跳閘規(guī)律，確定造成該區(qū)段跳閘的主要原因是由于雷擊影響。

2)分析了當(dāng)前武廣高鐵(廣東段)供電系統(tǒng)現(xiàn)有防雷系統(tǒng)及不足，包括對(duì)以高架橋?yàn)橹鞯蔫F路沿線直擊雷危害及防護(hù)考慮不足，以及對(duì)不同區(qū)段的防雷措施的針對(duì)性考慮不足。