摘要：在电力机车运转的过程中，无论是内力作用，还是遭受到环境的干扰，都会在一定程度上产生过电压。如果产生的过电压比较频繁，就会对高压电气设备造成影响，此时需要使用绝缘配合的方案来加以抑制。同时，要考量车载系统和电力系统的绝缘标准。另外，为提升绝缘水平，还应该思考到电力机车的多类绝缘设备参数，以保障电力机车的正常运营。
关键词：过电压；电力机车；高压电气设备；影响
引言：
近年来，我国铁路建设工作得到了长足的进步，铁路运输能力不断提升，逐渐成为国民经济发展的重要助力，尤其是以高速动车组、重载电力机车等电力牵引装备与人们生活紧密度的加强更使得人们对铁路运营能力的提高予以了更加迫切的需要。因此，如何为人们提供高效、安全、快捷的铁路电力牵引运输设备则成为相关工作者的工作目标和重要课题。
1 电力机车运行中的过电压及对设备造成的影响
通常情况下，电力机车在单向交流额定25kV的接触网下运转。由于电力机车长时间在恶劣的环境下运转，复杂的外部环境以及顶部的高价电气装备比较容易遭受自然界恶劣环境的损坏。同时，如果再加上过电压的额外破坏，那么电气设备的自身损耗就会加大。就目前现状而言，我国虽然对电力机车展开了绝缘性的设计工作，但是因为国内的组织制度原因，即供电和车载系统分属于两个不同的部门。因此，在进行绝缘设计的时候，标准的差异造成了绝缘匹配失衡的障碍。所以，在工作的过程中，要全面思考各方面因素，对关联因素进行仔细分析。我们不仅对外部的环境开展严格的考察，而且还对有关的电压类型进行研究，以达到制订一套完整的系统性方法。
1.1 过分相产生的过电压
由于机车在进入过分相无电区时，在电弓、车顶高压引线的对地电容、中性嵌入线以及高压电压互感器的共同作用下，其形成的谐振回路与过分相无电区的感应电压形成高阶振荡电路，产生振荡过电压。这与主断路器的开关无关，而是由机车的电气设备与关节式分相器共同形成这一现象。由于不同机车在不同线路区行驶会导致电压幅值变化，甚至超过电压幅值的最高点，因而频繁的过电压会对高压电气设备造成巨大的损害。
1.2 弓网关系产生的过电压
由于电力机车是通过受电弓与接触网导线的动态接触而获得电能，而受电弓和接触网的悬挂系统具有一定的弹性，受电弓与接触网线上的接头线夹、定位线夹或受电弓拉弧硬点的动态接触，或者是由于线路条件不好、受电弓接触压力偏低等原因，都将造成受电弓频繁离线现象。机车上电压互感器绕组、变压器原边绕组等感性负载在受电弓频繁离线暂态过程中形成谐振回路，从而产生高阶谐振过电压；同时由于机车电压互感器和变压器等铁磁电感的饱和作用，形成铁磁振荡。一般这种情况下的过电压幅值不会太高，但在严重情况下不仅会造成受电弓滑板和接触网线拉弧烧损现象，也容易造成高压电压互感器烧毁的现象。
1.3 操作不当产生的过电压
对电力机车设备的操作不当产生的过电压大概可以分为外部设备引起和内部设备引起两个方面。由于重合闸的开启或者闭合不当或者是因为两辆电力机车的相互交错，使电力机车本身的产生了过高电压，从而使得电车的本机负载过大出现过电压的情况。当然，也可能存在着边缘负载电路影响，使得主断流器过零点时的小电流出现过压情况，不过可以确定的是，这些过电压情况的产生，都和电力机车本身设备的参数有着密不可分的关系。
1.4 大气过电压及其影响
大气过电压可以分为两类，雷击过电压和感应过电压。通常情况下，雷直击过电压是由于雷击产生放电，同时和接触网的导线相互作用产生的。感应过电压是在雷击接触网的周围出现的一种过电压。这两类过电压具有一定的区别，雷直击过电压的波长比较长，感应过电压的波长比较短。雷直击过电压对电气设备的绝缘性造成影响，感应过电压则会产生巨大的破坏作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总而言之，上述文中电力机车运行中的四种过电压，在产生频繁的情况下，均会对电力机车的高压电气设备产生渐进性或者致命性的损伤。目前，电力机车高压电气设备包含保护性和功能性两种，例如电压互感器、受电弓和避雷器等。这些装备的强度和绝缘性能够保障电力机车的正常运转和高压电气设备遭受到的电压影响相关。
1.5 有接点电路过电压
有接点电路是相对于无接点电路(电子电路)而言的，主要是指由继电器、接触器、断路器等有明显接点的器件构成的电路。电路中有接点器件的开断与接通，都会引起构成有接点电路的电感器件电参量的变化。例如，机车内变压器、平波电抗器等电感器件，在电路通断过程中，其内部的能量需要有回路释放，否则，就会产生很高的过电压。
2 抑制过电压对电力机车高压电气设备损坏的措施
因为频繁的过电压，无论何种类型都会对电力机车的高压电气设备产生一定的破坏作用，从而影响电力机车的正常运行，所以需要采取一定的抑制措施来减少过电压对电力机车高压电气设备的破坏。目前主要可以采取的措施是绝缘配合。
2.1 绝缘配合的相关原理
如何在电力机车中使用绝缘原理成为了一个人们不得不进行探索的问题，因为在电力机车中过电压现象和绝缘原理是互相矛盾的，过量的运用绝缘原理，虽然可以有效避免过电压现象的产生，但是必定会使得电力机车的性能不稳定，因此绝缘配合这一原理也就应运而生。当前我国的绝缘配合主要是以阀式避雷器的保护特征作为绝缘配合原理的核心内容，而被保护的仪器则是在这个保护原理的基础上乘以相对的保护系数而得来的。
2.2 绝缘配合材质的标准
虽然有了绝缘配合的理论支持，但是效果的好坏最终还是取决于所选用的材质是否合适。就如同我国在早期引进外国的绝缘配合所用的仪器设备时，对绝缘材质还不够了解，由于我国的环境十分复杂，在电力机车的运行过程中是常伴有雷雨天气，在这种恶劣的天气下，绝缘设备外层的绝缘材质快速老化，甚至在保护装置水平较低的车顶还会产生肉眼可见的放电情况，对过电压现象的改变并不理想。但是随着我国科研人员的不断思考研发，我国的绝缘材质有了新的改变，新的材质本质就是更加憎水，并且抗热和抗寒的新型硅橡胶符合产品，其抓点距离达到了1000mm，可以承受不超过185kv的最大雷电，这种硅橡胶符合产品的使用使我国的电力机车安全得到了更好的保障。
2.3 绝缘配合中产生的问题
绝缘配合中产生的最关键问题有两个，一个是在避雷器的保护下，对避雷器参数的选择必须要合理，否则则无法反映真实的符合实际的福特秒曲线，也就无法比较出是否能够起到保护作用。另一个问题是电力机车在运行时肯定会受到外界环境的影响，这样就会导致绝缘水平的可靠性，也就无法对高压电气设备起到真实的保护作用。
2.4 解决绝缘配合中问题的措施
在绝缘配合中，为了解决因为避雷器参数选择问题导致的问题和外界环境引起的冲击波电压作用影响，可以采取两级避雷保护的措施，也就是对被保护设备设置两级避雷保护，如果一级避雷装置受到过电压冲击波影响，另一侧可以对其产生抑制作用。
结束语：
通过对电力机车过电压产生的原因进行分析不难看出，只有综合考虑电力机车的运行环境以及各设备的绝缘参数，对电力机车进行最佳的绝缘配合，才能保证电力机车的安全、高效运行。
参考文献：
[1]何安清.过电压对电力机车高压电气设备的影响[J].电力机车与城轨车辆.2011(06)
[2]魏琪.过电压对电力机车高压电气设备的影响[J].内燃机与配件.2017(19)
[3]赫鹏，黄召明，邱艳春，王中明，李文夏.浅析过电压对电力机车高压电气设备的影响[J].电子世界.2014(07)
论文作者:黄吉庆
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
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