摘要：随着我国铁路行业的飞速发展，人们对于铁路的安全性也提出了更高的要求，而牵引供电系统对于铁路的安全性更是具有直接的影响。一旦牵引供电系统发生故障，将严重影响铁路的正常运行。雷击事故作为铁路正常运行的常见且主要安全事故，加强铁路牵引供电系统防雷技术的研究，对于预防此类事故的发生，确保铁路安全正常运行具有重要价值和意义。
关键词：铁路；牵引供电系统；防雷技术
一、引言
据了解，我国一直坚持在铁路牵引供电系统防雷技术方面的研究，为铁路安全可靠运行以及运行速度的提高提供着重要的理论依据和实践参考。通过有关专家研究，我国的铁路牵引供电系统仍存在一些弊端和缺陷。通过电气几何模型及实测数据可以分析没有避雷线时铁路牵引供电系统的雷击特性，分析发现，雷击次数的翻倍增加，再加上高架桥平均高度达到一定数值后，就会导致感应过电压很小，引发铁路事故发生。由此可见，铁路牵引供电系统防雷技术必须进行改进和优化。
二、铁路牵引供电系统防雷体系相关理论概述
2.1防雷体系概念
铁路牵引供电设备主要包括变电设备、接触网设备以及远动系统设备。其中，变电设备主要包括变电所、开闭所以及分区所三种。铁路牵引供电设备的作用是确保不间断行车可靠性供电，也就是说，铁路牵引供电能力只有在与线路运输能力相匹配时，方能满足列车密度、运行速度以及重量的具体要求。现阶段，尽管我国变电所的防雷技术已经相对比较完善，但在安装避雷装置方面，却仅在一些关键部位进行了安装，如隧道口两端以及线路变电所的入口等。铁路一般常用高架桥的方式跨越谷地或者河流。而高架桥上的接触网支柱却均是通过桥墩内部的钢筋结构接地等，也就是说，在此种情况下，接地电阻存在一定的不合格，进而出现绝缘闪络。由此可见，避雷设施还应安装在高架桥的两端。
2.2防雷体系的重要性
铁路牵引供电系统一旦被雷击中，不仅会中断列车供电，还会影响列车的正常运行，更会导致列车安全事故的发生，严重者将会导致人员伤亡和经济损失。例如，在铁路运输的历史发展进程中，由于雷击原因造成的列车事故数不胜数。在这些事故中，7.23甬台温特大铁路事故的发生仅历时7min，其雷击次数就高达近百次。由此可见，铁路牵引供电系统防雷技术研究的重要性。
三、防雷体系以及缺陷
3.1防雷体系
普速列车牵引供电设备包括变电设备（变电所、开闭所、分区所）接触网和远动系统。牵引供电设备应保证不间断行车的可靠供电。牵引供电能力应与线路的运输能力相适应，满足规定的列车重量、列车密度和运行速度的要求。虽然变电所的防雷技术非常完善，但是只在线路的变电所入口，隧道口两端等关键部位安装了避雷装置。铁路通常用高架桥的方式跨越河流和谷地，高架桥上的接触网支柱一般都通过桥墩里面的接地引下线以及内部钢筋结构接地，在这种情况下接地电阻有一些是不合格的，所以为防止雷击高架桥上的接触悬挂系统过电压导致的绝缘闪络，就在大桥两端安置避雷设施。
3.2缺陷
铁路接触网防雷设计除了在部分关键处安装避雷器几乎全线不安装避雷线。我国铁路运行线路中高架桥非常多，高架距离非常广，很多高架桥处接触网对地高度和110kV架空线路的对地高度相似，在没有避雷线的情况下，接触网系统遭受雷击的危险性很高。直击雷进入接触网的路径主要有雷击正馈线、雷击承力索、雷击保护线等。通过测试可知，牵引网雷击正馈线悬式绝缘子雷击闪络几率要比腕臂绝缘子雷击闪络概率高。据有关数据表明，雷击正馈线绝缘子的破坏几率超过了T线绝缘子的三十倍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆导致这种现象出现的原因就在于，正馈线位于承力索的外侧，且其设置的位置也高于承力索，故而在发生雷暴天气的状况下。正馈线遭受到累计的的概率要高于承力索。当今防雷系统就是通过在线路的关键位置安装避雷设施以防止直击雷和感应雷的袭击，但是效果都不好，尤其是面对直击雷的袭击。很多铁路都发生过连续多个避雷器动作，但是变电所依旧出现跳闸，其原因就是沿线接地电阻大，避雷器残压太高。为了规避这种触电事故的发生，在技术上采用了多种方式予以预防，如综合接地方式，就是在运行地段打下接地极，按照地线的贯通要求进行接地极的埋设，无论是数量，还是位置，均要符合贯通地点的接地电阻数值要求。例如，如果工频电压波长是6000公里，则供电臂的长度就应该是大约20公里。而且，供电臂的接地就是要降低综合接地系统的电阻。包括经过河流、山谷等雷电多发地段时，接地电阻可以达到几十甚至上百个欧，如果在铁路运行过程中，接地电阻是少于工频接地电阻的要求，就很容易发生绝缘子闪络等故障，导致避雷器等设施发生爆炸。还要考虑列车运行对于桥梁等冲击电阻的影响，防止接地钢筋产生的火花或者电感效应等导致的绝缘子的破坏，所有的工作都是要进一步完善和优化工频接地电阻表征以及接地电阻的运行。铁路沿线的土壌参数以及雷电参数都不尽相同，在不同的雷电危害下的防雷设施应该具有针对性，而在铁路运行的防雷电的设计中却缺少这方面的研究。
四、优化铁路牵引供电系统防雷技术的几点建议
4.1正馈线与承力索的防雷技术设计
鉴于目前我国铁路牵引供电系统还没有较为全面的防雷击措施，因而导致铁路无法正常运行。由此可见，为进一步完善直击雷防护设计，应着重从以下几方面来考虑：第一，国家应及时制定各种防护措施预案，以应对紧急铁路事故的发生；第二，制定防护措施时应依据110kV电力系统；最后，通过提升保护线、回流线的使用以及专门避雷针的使用等进行防护。
4.2雷击保护线与避雷线过电压防护设计
为最大限度降低雷击危害，在电压防护设计中，应注重保护线提升，进而保护正馈线和承力索。在高架桥上架设避雷线后，正馈线和接触网对直击雷的防护会发生重大变化。因此，也就成了两种方式的有效防护，一种是反击雷防护，而另一种则是感应雷防护。其中，对于反击雷的解决方式较为常用的一种就是局部地区接地电阻降低，进而有效降低冲击接地电阻。
4.3绝缘子永久性破坏的保护方法
绝缘子在雷击发生后，电压会产生闪络。绝缘子由于闪络而工频不断被烧毁，进而造成永久性的损坏。这给铁路行业造成了严重的经济损失。因此，注重绝缘子永久性破坏的防护也是至关重要的。一般情况下，可将保护间隙加装到水平绝缘子和悬式绝缘子两端，或者在保护间隙中安装避雷针，以及时定位雷击闪络，从而对工频电弧进行有效疏导，而起到保护绝缘子的作用。然而，采用这种方式保护绝缘子，一旦发生雷击，极易发生跳闸的现象
4.4注重雷电监测实行差异化防雷
雷电监测系统作为一种在线系统，其不仅是全自动的，更能够展开大面积的实时监测。因此，是目前相对比较有效的一种雷电检测方式。由此可见，该系统的应用均是在计算机上实现的。尽管如此，在适用性和准确性方面却有待提高。因此，应从各地域实际情况出发，进行区域划分，在此基础上，采用差异化且具有针对性的防护措施。另外，还应确定雷电参数等方面对直击雷和感应雷的防护措施，进而实现差异化设计。
结语
希望在不久的将来，在有关技术人员的一致努力下，铁路牵引供电防雷体系能够越来越完善，从而使得人们的出行有一个更高水平的保障，也使得铁路行业有一个更加广阔的发展空间。
参考文献：
[1]何迅.铁路牵引变电所的防雷措施分析[J].科技创新与应用，2014(8):146.
[2]刘鹏.浅析牵引变电所接地防雷系统[J].现代工业经济和信息化，2013(8):64-65.
论文作者:范海峰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：铁路论文; 防雷论文; 绝缘子论文; 供电系统论文; 电阻论文; 变电所论文; 防护论文; 《电力设备》2019年第22期论文;