27.5kV牽引變電所防雷保護問題分析

王鯖權

西安鐵路局安康供電段，陜西漢中 723000

1 雷電的基本形式

雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現象。雷電一般產生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中，因此常伴有強烈的陣風和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風。積雨云頂部一般較高，可達20 公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空氣對流等過程，使云中產生電荷。云中電荷的分布較復雜，但總體而言，云的上部以正電荷為主，下部以負電荷為主。因此，云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后，就會產生放電，這就是我們常見的閃電現象。閃電的平均電流是3 萬安培，最大電流可達30 萬安培。閃電的電壓很高，約為1 億至10 億伏特。一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦，相當于一座小型核電站的輸出功率。放電過程中，由于閃電通道中溫度驟增，使空氣體積急劇膨脹，從而產生沖擊波，導致強烈的雷鳴。 帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時，它們之間就發(fā)生激烈的放電。在雷電放電地點會出現強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。

2 27.5kV 牽引變電所遭受雷擊的主要形式及防雷措施

27.5kV 變電所屬于牽引供電系統的重要組成部分之一，在變電所遭遇經濟突發(fā)雷擊事故前提下，鐵路系統面臨著大面積的停電風險，嚴重危及到鐵路運輸系統的安全。因而必須對變電所采取一定的防雷保護措施。

變電所可能遭遇的雷擊危險主要來自于兩個方面：一是雷電發(fā)生時,雷電直接破壞變電所的電氣設備；二是因架空線路的感應雷過電壓和直擊雷過電壓所形成的雷電波沿線路侵入變電所。因此，對于雷電對變電所進線及變壓器破壞的防護措施顯得尤為重要。

1）變電所的直擊雷防護。裝設避雷針是直擊雷防護的主要措施，它將雷吸引到自己的身上，并安全導入地中，有效保護到了電氣設備、建筑物不受直接雷擊；

2）變電所對侵入雷電波防護。在變電所的進、出線上裝設閥型避雷器,當線路遭遇雷擊時，將有行波沿導線向變電所運動，閥型避雷器限制流經避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度，從而保護了變電所設備免遭雷擊。

3 27.5kV 牽引變電所遭受雷擊問題分析

27.5kV 牽引變電所在實際運行過程中，由于防雷措施不到位緣故，發(fā)生雷擊直接造成變電所設備燒損，影響牽引供電安全。主要存在幾方面問題：

1）避雷針接地電阻不符合規(guī)范要求。對于變電所直擊雷防護措施，避雷針裝設一般能符合設計要求，但避雷針接地電阻由于變電所土壤電阻率等因素的影響不能達標，施工人員考慮施工難度大，可能偷工減料，提供避雷針接地電阻合格的虛假試驗數據；

2）變電所進線線路避雷設施不全或不正確。由于變電所進線第一極桿塔至變電所線路屬于鐵路單位與地方供電局結合部設備，個別變電所進線第一極桿塔至變電所線路未架設避雷線，或者架設的避雷線直接連接變電所進線桿塔的接地線。

前一情況下，由于變電所設備絕緣水平與線路設備絕緣水平相比較低，特別是變電所進線備用時避雷器不能起到保護進線設備（絕緣子和進線隔開磁柱）作用時，一旦發(fā)生線路雷擊，設備抗雷壓力全部壓在變電所進線設備上，導致變電所進線設備雷擊損壞。如2011 年7 月，**變電所進線因無避雷線保護遭受雷擊，造成變電所進線母線絕緣子（組合電器）擊穿，變電所較長時間單電源供電，嚴重危及供電安全。

后一情況下，由于變電所進線桿塔接地線與變電所主地網相連，如果進線避雷線直接連接變電所進線桿塔的接地線，一旦進線避雷線導入雷電波，雷電波將向變電所運動，并導入變電所主地網中，可能對變電所電氣設備造成反擊事故；

3）變電所27.5kV 所用變向所外供電線路導入雷電造成變電所二次設備反擊事故。由于生產的需要，變電所27.5kv 所用變有時向變電所附近路內生產部門進行供電，架設的線路一旦遭受雷擊，雷電波沿所用變供電線路向變電所運動，除了造成變電所生產、生活電器設施損壞外，同時嚴重危及變電所直流系統設備以及變電所二次保護設備。如2012 年7 月，***變電所27.5kV 所用變供電線路遭受雷擊，該變電所及供電生產部門的辦公電腦燒損外，變電所控制、信號回路空氣開關、保護裝置也同時損壞。

4 采取的措施

防雷規(guī)范對不同接地網規(guī)定有不同的電阻值，在經濟合理的前提下，應盡可能降低接地電阻，能夠有效限制地電位的升高。

結合牽引變電所實際運行，為切實防止變電所因雷擊產生嚴重的設備和人身事故，應采取以下措施：

1）嚴格按照設計和施工規(guī)范進行防雷設施施工。除了正確進行變電所避雷針安裝外，避雷針的接地電阻必須符合規(guī)范的要求。（獨立避雷針的接地電阻不得大于10 歐姆）；

2）加強與供電局溝通聯系，對于變電所附近進線線路，必須架設完備的避雷線，進線避雷線連接變電所進線桿塔時，比如采用絕緣子隔斷，防止雷電導入變電所主地網中；

3）加強變電所所用變供電的管理，對向所外供電線路進行防雷檢查，可以采取電纜埋入地下或設置專門防雷設施的防雷保護措施，同時變電所應在直流系統交流充電回路中加裝隔離變等保護設施，保護變電所直流系統免受雷擊，影響變電所二次保護設備正常運行。

5 結論

變電所一旦遭受雷擊，可能產生嚴重事故，因此變電所防雷保護工作必須高度重視。筆者從自身變電所運行管理中，分析討論了幾方面的問題，并提出了整治措施和方法，認識可能難免片面和狹隘，但希望通過本次討論分析，對鐵路變電所防雷保護有所幫助，進一步完善變電所防雷措施，確保鐵路運輸安全和社會穩(wěn)定。