論鐵路供電系統中防雷技術研究

摘 要：鐵路的規模在迅速擴張的背景下，用來做機車供電的供電系統對防雷性能有著很高的要求，因此在鐵路中供電系統的防雷性能要有著高等級的技術應用，位于鐵路線上方位置的供電系統在提供電力給鐵路機車的過程中，非常容易受到雷電因素的影響，從而造成供電系統的損壞。本文從鐵路供電系統的防雷現狀和防雷措施兩個方面進行分析，通過研究并計算避雷線的應用范圍，以及在使用避雷線的情況下鐵路供電系統是否會遭受雷擊且受到破壞，從而提出鐵路供電系統防雷技術應用的幾點措施。

關鍵詞：鐵路；供電系統；防雷技術

引言：

從當前鐵路的使用狀態可以看出，一部分的線路遭受雷擊威脅是較為常見的，雷電影響造成的電路跳閘是影響鐵路線路供電系統的重要因素。隨著我國鐵路運營里程指數的增長，重載型的鐵路在人們的出行中比較普遍，因此需要減少供電系統造成的鐵路線運營問題。尤其是雷擊故障的供電系統故障因素在鐵路運營中較為常見，因此避雷技術在鐵路供電系統的設計便具有重要的現實意義與安全應用價值。相關部門加強探索鐵路供電系統的方式與鐵路供電系統的防雷措施，從而設計出鐵路單線與復線下科學合理的供電系統。

一、鐵路供電系統防雷技術的現狀

我國鐵路的規模和質量在迅速提升的過程中，普遍會考量到線路牽引力的結構與等級，以及鐵路線經過地區的雷電密度，鐵路線穿過的地方土壤電阻率、地形地貌以及氣候特征等自然條件都是需要考慮的重點內容[1]。因此，結合各種影響鐵路供電系統的因素設計鐵路供電系統所需要的防雷技術便有著重要的意義。日本作為鐵路線發達的國家之一，在鐵路供電系統防雷設計方面具有先進的理論和實踐經驗。尤其供電系統由于雷擊因素形成動力系統的供電災害方面的研究有著先進的理念，日本新干線供電系統防雷標準設計是滿足全年時間之內的一百千米牽引網遭受雷擊的次數。以此次數作為評估的準則，但也僅是選取牽引供電系統的自動重合閘，這種自動重合閘是供電系統的主要配置。通過自動重合閘與避雷線的組合限制雷電電壓的過線，避雷線的使用不能從根本上減少由于雷電的影響而減少供電系統的磨損次數，其作用通常只是體現為對供電系統的過電壓的保護作用。因此，基于各種的氣候條件、經濟條件、技術條件等方面的因素考慮新干線的接觸網設計風格中使用有效的避雷是非常必要的。

二、鐵路供電系統的主要防雷技術

（一）供電系統的安裝

自耦變壓供電系統是當前鐵路普遍采用的供電系統，自耦變壓供電系統中AF線、PW線的位置有著規范性，通常表現為AF線的上方位置安裝PW線。自耦變壓供電系統采用幾何模型與先導發展模型檢測避雷的效果。這個過程中需要用模型核算自耦變壓系統遭受雷電影響的概率，模型測試中將模型中的電氣調整為相當于自然雷90%的負極性。然后觀測雷擊的頻率和接觸網線路的暴露寬度以及地閃密度等，年累計雷擊數量與地閃密度有著直接的關系。PW線位置需要提高到合理的距離后才能有效的起到在AF線與T線之間屏蔽的效果，從而直接降低了AF線與T線被雷擊的頻率。如果PW線被雷擊的過程中雷電的流幅值超出其最大值的情況下，AF線與T線絕緣部分也會受到電流的閃絡，即AF線與T線的絕緣子依舊有著雷電感應閃絡概率。

（二）絕緣子的材質選取

絕緣子的材質要選取合成材料。雷電影響導致的鐵路供電系統重合閘失效過程中，牽引系統的供電便會受到影響，發生這種現象的主要原因在于鐵路供電系統的絕緣子受到了雷電的影響。這種影響主要表現為由于受到頻續流電弧燒蝕的原因，會出現絕緣子被炸裂、破損以及線路絕緣層不能自行恢復等問題。這樣的情況下，鐵路供電系統的重合閘便會失去功能作用。因此，為了保護絕緣子的正常功能，需要在線路閃絡與工頻電弧之間設立防護層[2]。現階段，我國鐵路動力輸配線中普遍用的絕緣子材質包含瓷、玻璃以及合成硅橡膠等多種絕緣子，鐵路供電系統要保證重合閘隨時暢通，而瓷質的絕緣子在被電流燒蝕過后，其傘群會處于完全剝落的狀態，因而不適用于在供電線路中采用。而合成材質的絕緣子受到電流影響后，其硅橡膠部分會發生變化，從而將其中易分解的部分遇到電熱揮發，合成材質的絕緣子應用能夠有效的提升電路的穩定性，對重合閘的保護起到了非常重要的作用。但是合成絕緣子還未從根本上解決鐵路供電系統受到雷電的影響，因此只是將其作為鐵路供電系統防雷措施中的輔助手段實施。

（三）防雷接地技術的應用

鐵路供電系統防雷接地的措施可以參照《建筑物防雷設計規范》的相關規范。鐵路供電系統接地裝置三大要素在鐵路供電系統防雷接地技術的應用中具有基礎和前提的作用。鐵路供電系統防雷接地技術中的防雷裝置下又可以分為鐵路供電系統雷電防護裝置的外置型和鐵路供電系統雷電防護裝置的內置型兩個基本點，而引線便是通常意義上從雷電防護裝置接入接地系統的引下線。引下線在鐵路供電系統防雷接地施工技術中需要在接閃器裝置的配合下實現連接和保障電氣接地穩定的作用。例如，引下線與接閃裝置中的帶、桿、線、網的綜合應用下才能保證雷電電流由接閃器通過接下來將雷電電流引導到接地系統達成完整的工作流程，這個過程中引下線相當于電流傳導的導線體職能。而接地裝置作為鐵路供電系統防雷接地施工中的主體部分直接關系到防雷裝置傳導雷電電流是否能將全部雷電電流通過接地系統進入地面。這個過程中需要對等電位的連接進行施工質量的控制。其目標是通過減少導電裝置與接地系統之間的電位差值提升接地裝置的使用周期。鐵路供電系統的接地系統普遍意義上可以劃分為基礎防雷接地、工作防雷接地和保護式的防雷接地。實現等電位、壓力均衡以及對雷電電流的多層屏蔽是鐵路供電系統中防雷接地系統的主要作用。

三、結束語

鐵路供電系統防雷設施安裝過程中的雷電影響會造成各類型不同程度和不同方式的附加影響。這就要從鐵路供電系統安裝中能夠降低雷電影響因素的防雷接地施工技術作為鐵路供電系統防雷措施的重要環節。

參考文獻：

[1]王飛年.淺析鐵路牽引供電系統防雷技術研究與建議[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2017（12）：162-163.

[2]顏秉權.高速鐵路牽引供電接觸網防雷技術研究[J].科技經濟市場，2017（1）：4-5.

作者簡介：

王旭東，1983.01，性別：男，民族：漢，籍貫： 河北張家口，職稱：講師，學歷：本科，研究方向：鐵道供電技術，單位信息： 武漢鐵路職業技術學院，所在省市：湖北武漢，郵編 ：430000