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摘要：在社会经济快速发展的背景下，人们日渐增强的物质需求促使着整个社会生产力及生产需求正在发生改变。自人们第一次乘坐铁路列车以来，其出行已经无法离开铁路，牵引供电接触网的雷电保护对高速铁路的运行十分重要。本文通过分析雷电对铁路列出的危害，对牵引供电接触网防雷技术进行了研究，有利于高速铁路的良好发展。
关键词：高速铁路；牵引供电；接触网；防雷技术
我国高速铁路牵引供电接触网防雷技术在发展过程中仍然存在着问题，尤其是雷电防护工程应用技术亟待完善。为了对人们的出行安全进行保证，充分满足人们对出行舒适度的要求，提升我国高速铁路的国际竞争实力，应该重点研究高速铁路牵引供电接触网防雷技术，在提升防雷水平的基础上，确保高速铁路的安全稳定运行。基于此，本文深入研究了高速铁路牵引供电接触网防雷技术，对高速铁路的发展具有重要意义。
1雷电对铁路列车造成的危害
在高速铁路运行过程中，如果牵引供电系统被雷电击中，列出会因为断电而停止运行，从而发生铁路列出事故，威胁乘客的人身安全，甚至会产生较大的经济损失。铁路运输中由于雷电而造成的列车事故还历历在目，印象最深刻的“7.23”甬台温特大铁路交通事故，从开始到结束只是短短的7分钟，受雷击达到了上百次。通过专家分析该次事故，其根本原因是当时牵引供电系统的电力荷载无法满足列车的运行需求，从而导致了单相接地系统的跳闸，此外，当时铁路沿线有很多高架桥，增加了雷击概率，严重破坏绝缘子，在短时间内跳闸大爆发。如果牵引供电系统雷击防护管理不到位，会导致绝缘子击穿爆炸，重点铁路运输，给铁路带来安全风险及经济损失[1]。由此可见，雷电防护在铁路运输中是非常重要的，有利于铁路列车的安全运行。
2高速铁路牵引供电接触网防雷技术
2.1接触网安装
现阶段，高速铁路通常采用AT供电方式，即自耦变压器供电方式，PW线位于AF线的线面。在该种安装方式下，可以采用电气几何模型及先导发展模型对接触网直接落雷闪络概率进行计算，其条件为：自然产生的雷电通常是负极性，直击雷的过电压也是负极性，将绝缘子U50%作为计算过程中的闪络数据，设定雷暴日为20天或40天，在这两种情况下进行计算。接触网绝缘子正非极性标准雷电冲击50%放电电压见表1。线路的总暴露宽度×线路长度=线路引雷面积，线路引雷面积×地闪密度=年雷击闪络次数。在线路长度为100km时，就能够计算该区域的年闪络次数。
表1 接触网绝缘子雷击50%放电电压表
此外，提升原有的PW线的安装位置，将其作为避雷线。假设PW线比AF线高1.5m，在桥梁高度为10m、15m的情况下，使PW线高于AF线上方保护装置，从而降低AF线、T线的直接落雷次数。PW线位置提升后能够屏蔽AF线、T线，降低绕击次数，但是PW线落雷幅值较高时AF线和T线绝缘子反击闪络[2]。
2.2防雷计算
一般情况下，雷电日数较高的地区，接触网更容易受到雷击，接触网的承力索高度标准为7m，侧面界限为3m，要想实现防雷保护，一定要进行防雷计算。首先，要计算耐雷水平，即发生雷击时，线路绝缘子串不会产生击穿临界场强、导电通道及闪络最大雷电流幅值。此外，在线路绝缘子50%冲击闪络电压下进行计算，这是衡量线路防雷性能的重要指标，直接关系着线路抵抗雷击的能力。如果耐雷水平比较低，极容易产生闪络现象，会直接雷击跳闸。其次，雷击跳闸率计算，通常是在40个雷电日和100km线路长度的基础上，对雷击跳闸次数进行计算，如果雷电流幅值低于线路耐雷水平，那么绝缘子串不会产生闪络现象，也就不会发生跳闸停电情况。
2.3避雷器的应用
在我国高速铁路接触网中，习惯使用氧化锌避雷器，该电器属于新型过电压抑制电气，线性系数大约在0.025。正常工作电压下，通过电流比较小，电阻比较高，并且呈现出一种绝缘状态。如果电压值过高，避雷器会转变为低组态，释放电流，对并联的电气设备加以保护，在雷电过电压消失，避雷器就会恢复到高点组态，将工频电流切断，有效避免线路开关发生跳闸现象，确保线路的正常运转。通常情况下，避雷器会安装在接触网支柱上面，在DLT620系列规范中指出，110kv的线路雷击跳闸率应该小于0.83，一个线路锚段小于1400m，将避雷器安装在中间部位，会起到较好的效果。据相关研究显示，在上述情况下雷电跳闸率只有0.4。此外，在一些雷电日比较多的地区，应该结合实际情况设置避雷器，充分发挥防雷作用。
2.4合理采用绝缘子
对于高速铁路牵引供电接触网线路而言，其中的绝缘子串不但具有电气绝缘作用，而且还承担着一定的机械荷载。在电气方面，绝缘子应该保证带电体、接地体实现电气绝缘，按照公式d=0.1+U/150，能够计算出25kv下接触网中标准电压值的最小绝缘间隙。此外，还应该对绝缘子的耐压能力、自身结构以及爬电距离等进行充分考虑，与此同时还应该定期更新和维护，提升绝缘性能，在配合接闪、避雷线的同时防止闪络现象的产生。目前，硅橡胶负荷绝缘子的使用频率较高，其刚性支撑、双重棒式绝缘子比较适合在高速铁路接触网中应用，进而起到良好的雷电防护功能[3]。
2.5加大雷电监测力度
为了有效防治高速铁路牵引供电接触网受到雷击，牵引变电所应该采用有效的防雷措施，在机房中设置专门的空调。利用浪涌保护器等保护设备实现通信设备的保护与控制，电子设备还应该符合电磁兼容的相关规定。因此，在借鉴雷电监测技术的基础上，对高速铁路走廊周围的雷电互动进行了监测，研发出了适合监测铁路雷电现象的监测系统，采取相关技术予以优化，对于铁路列车中的雷电流幅值和地闪密度等参数能够顺利获取。
3结束语
综上所述，在高速铁路中，接触网是唯一的供电方式，占据着非常重要的地位，如果受到雷击将会产生非常严重的后果。因此，一定要做好牵引供电接触网防雷工作，分析高速铁路的土壤电阻率、气候情况，从接触网安装、防雷计算、避雷器的应用、合理采用绝缘子、加大雷电监测力度等方面入手，达到防雷效果，确保高速铁路的安全可靠运行。
参考文献：
[1]颜秉权. 高速铁路牵引供电接触网防雷技术研究[J]. 科技、经济、市场, 2017(1):4-5.
[2]孙天梁, 曹建兵, 祁玉栋. 高速铁路牵引供电接触网雷电防护[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2015(18).
[3]曾凯. 关于高速铁路的牵引供电接触网雷电防护方法分析[J]. 大科技, 2016(36).
论文作者:刘建飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/10
标签：雷电论文; 绝缘子论文; 防雷论文; 高速铁路论文; 线路论文; 避雷器论文; 铁路论文; 《防护工程》2018年第5期论文;