电气化铁道供电系统几种典型过电压的分析与比较
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摘 要：随着科学技术的进一步发展及国民对高速铁路需求的进一步提升，我国的高铁建设工作稳步扎实推进。在电气化铁道施工运营的过程中，过电压问题是保证供电系统安全的关键性工作。本文从电气化铁道供电系统几种典型过电压的分析入手，阐述不同过电压的特点及保护措施，以期可以进一步提升铁路安全工作。
关键词：电气化铁道;供电系统;过电压;分析;比较
过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象。电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电气化铁道的电力系统运行具有重要意义。
一、电气化铁道供电系统几种典型过电压的分析比较
（一）大气过电压
大气过电压又称冲击过电压，是自然界中普遍存在的，最为常见的一类过电压。这类过电压主要由外界自然条件引起，如雷云放电并作用于供电系统，瞬间就会出现大量高压电聚集于供电设备周围，导致电力设备受到强烈电磁扰动干扰。大气过电压具有突发性、瞬间性、电压极高等特点，为了预防大气过电压对电气化铁道供电系统造成损害，在施工过程中就会进行大量防护措施，如装设避雷针、避雷线、避雷器，合理提高线路绝缘水平，采用自动重合闸装置等措施。但是在实际铁道运行中，铁道供电系统如果连续多次受到大气过电压的攻击，还是会造成局部被雷电击穿的可能，尤其是在雷雨高发季节，大气过电压对电气化铁道供电系统的安全造成极大威胁。
（二）接触网空载分闸过电压
分闸过电压，即是指在人工操作过程时，断路器由合闸位置转为断开位置的过程中，线路所产生的过电压。为了让铁路系统可以更好的发挥作用，对铁路进行养护维修，开展天窗作业是必不可少的一环，而在对接触网天窗作业的过程中，施工人员要进行倒闸作业，这时候空间线路便会在分闸瞬间出现电弧现象。通常情况下，在对接触网天窗作业的過程中，牵引变电所都会采用真空断路器作为馈线断路器，该设备属于灭弧能力比较强的断路器，发生击穿的概率小于5%，但是一旦分闸瞬间出现问题，空载闭合回路中就会发生高频振荡，电弧一旦重燃就相当于电路再次接通，造成极大的供电系统线路威胁，甚至人员伤亡。
（三）接触网重合闸过电压
接触网重合闸过电压的形成与分闸过电压的过程正好相反，在天窗维修作业结束后，供电系统恢复供电，这个过程很容易发生过电压。把空载闭合回路由原来的接触网空载状态直接向供电状态转换，在这个瞬间自动重合闸开始启动，因铁道供电系统电量输出比较大，因而便容易导致过电压的形成。这类过电压在生活用电中也比较常见，如家庭用电中的开关如果接触不良，在开关闭合的瞬间就会产生电火花。在电气化铁道系统中该类过电压的产生不仅会对供电系统的正常运行形成威胁，甚至还会导致自动合闸失败，整个供电系统停止工作。因此，必须要加对输送电量线路绝缘部分的管理和维护。
二、电气化铁道供电系统几种典型过电压的有效预防
（一）大气过电压的预防
大气过电压是最常见的一类典型过电压，对于它的预防要时刻警惕，尤其是在雷雨季节，供电系统同时受到自身供需电流和外部大气过电压的影响，极易发生击穿。在设计变电所以及接触网位置并进行安装时，必须首先考虑大气过电压这一因素，尽量避免供电设备供电受到干扰。在安装过程中，装配更多防需电直击装置，在供电设备周围设计大型接地网，将雷电冲击引至距离设备较远的开阔地区。定期检查防需电直击装置的安全性，同时可以借助无线监测装置对雷电雨闪击集中时间段的雷电动作次数及供电设备电力幅值变化进行密切关注，一旦雷击次数对电流幅值产生干扰，立即启动预警装置，报告技术人员，将大气过电压对铁道供电系统的伤害降到最低。
（二）供电系统内部过电压预防
针对另外两种类型的过电压，目前我们已经掌握了它的形成原理，在过电压预防工作中主要要求相关技术人员，结合设备参数、工作经验及具体工作情况，在施工前及施工过程中做好早发现、早预防、杜绝一切安全隐患。譬如选择灭弧能力更强的断路器，如今在铁道供电系统中真空断路器的应用最为广泛，这类断路器的安全系数非常高。另外可以在供电设备断路器触头上并联中值（1000～3000Q）电阻，该型式断路器的主触头与电阻并联之后，若电弧在电路状态下出现重燃现象，因该类过电压持续时间短，电阻式断路器可以将电压分流，对供电系统基本不会构成危害。
三、结语
经过上面的分析可知，电气化铁道供电系统几种典型过电压主要有大气过电压和接触网空载分闸过电压、接触网重合闸过电压。其中，第一种属于自然状态引起的过电压，我们只能采取全面预防的措施，而后两种属于人工作业引起的过电压，我们在提前预防的同时，需要从安全施工着手，有效应对。
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