鐵路牽引變電所的防雷措施分析

何迅

摘 要：在經(jīng)濟快速發(fā)展帶動下，我國的鐵路取得了飛速的發(fā)展，而且經(jīng)過鐵路多次的大提速，對鐵路運行的安全性提出了更高的要求。牽引變電所作為鐵路供電系統(tǒng)的核心，隨著鐵路現(xiàn)代化進程的不斷發(fā)展，其容量和功能都不斷加強。為了確保其供電的可靠性和穩(wěn)定性，則對其防雷技術提出了更高的要求。文章從過電壓的概念入手，分析了防雷保護的主要措施，并進一步對變電所的防雷接地進行了具體的闡述。

關鍵詞：鐵路；牽引變電所；防雷措施

前言

目前我國鐵路已基本實現(xiàn)了電氣化，這就對鐵路供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。我國鐵路供電系統(tǒng)的核心即是牽引變電所，其集中了多種高壓電氣設備，而這些設備的內(nèi)絕緣都是不能自動恢復的絕緣，這就導致一旦牽引變電所一旦不能正常供電，則會導致鐵路的供電中斷，直接影響鐵路正常的運營。而在當前對牽引變電所影響最大的則是雷擊事故，由于雷擊而導致鐵路供電中斷的情況占有較大比例，所以在當前情況下，為了確保鐵路安全的運輸，實現(xiàn)預期的經(jīng)濟效益，則需要加強牽引變電所的防雷安全。

1 過電壓的概念

1.1 過電壓的類型及產(chǎn)生

過電壓的產(chǎn)生原因不同，由不同的原因?qū)е缕淇煞譃閮?nèi)部過電壓和外部過電壓。內(nèi)部過電壓是基于電網(wǎng)工作電壓基礎上形成的，其主要是由于電磁能量的振蕩和積累所導致的，所以內(nèi)部過電壓可以分為操作過電壓和暫時過電壓兩種。而導致外部過電壓產(chǎn)生的因素主要是雷電所導致的，所以外部過電壓也可稱為大氣過電壓和雷電過電壓，由于在雷雨天帶電荷的雷云則會導致放電現(xiàn)象的產(chǎn)生，而在大氣層由水氣云團和包圍水氣云團的絕緣空氣所組成，所以其導致雷電的產(chǎn)生，而雷電產(chǎn)生后會產(chǎn)生的直擊雷會直接破壞變電所，也可通過線電線路入侵到變電所內(nèi)，導致變電所發(fā)生雷擊事故。

1.2 防雷保護的措施

進行防雷保護時則需要根據(jù)雷擊事故的情況來進行，雷擊對變電所有兩種形式，一種是直擊雷，一種是通過輸電線路入侵而導致雷電波破壞變電所。這就使在進行防雷保護時需要從兩個方面入手，即外部和內(nèi)部兩個因素，因此對于直擊雷可以直接利用避雷針和避雷線裝置，而對于入侵波而需要利用避雷器和分流保護設備來進行，而且不同的防雷方式在實踐應用中取得了較好的效果，可以有效的提高變電所的安全可靠性。

2 防雷保護的主要設備

2.1 外部防雷保護設備

當雷擊發(fā)生時，其會對構(gòu)筑物直接發(fā)生閃擊，當雷電所產(chǎn)生的巨大能量集中在閃擊點時，則會導致構(gòu)筑物受到直接破壞。所以在進行外部防雷時則需要利用金屬接閃體來接下雷擊的能量，同時用下線將雷擊電流引向大地，避免其對構(gòu)筑物產(chǎn)生損失，這也是防雷過程中的第一道防線。

2.1.1 避雷針

利用避雷針可以起到防雷擊的目的，變電所建筑物在避雷針的作用下可以使其免受雷擊的損壞，但對于避雷針所裝設的位置也有一定的要求，需要裝設在單獨的桿塔上，不能利用變壓器的門型構(gòu)架來進行裝設，這樣一旦雷擊發(fā)生時，所產(chǎn)生的過電壓會導致變壓器受損。

獨立安裝的避雷針的安裝距離標準有以下兩方面。

第一，地上由獨立避雷針到配電裝置的導電部分之間、變電所電氣設備與構(gòu)架接地部分之間的空氣隙一般不小于5m。第二，地下由獨立避雷針本身的接地裝置與變電所接地網(wǎng)間最近的地中距離一般不小于3m。

2.1.2 避雷線、避雷器。防止雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，從而起到保護主變壓器免受損壞。為此，要求此類避雷裝置的安裝，應盡量靠近主變壓器。

對于35kv電力線路，為保護變電所附近線路上的變電設備免受雷電沿線路入侵波的危害，一般僅在變電所進出線1～2km段內(nèi)裝設避雷線，而不采用全線裝設架避雷線的方法來進行直擊雷防護，但是通常在架空避雷線的兩端裝設管型避雷器，限制沿保護段以外的線路進入變電所內(nèi)的入侵波，其接地電阻不得大于10Ω。

對于電壓35kv、容量3200kvA以下的一般負荷變電所，可采用簡化的進出線段保護接線方式。

對于10kv以下的高壓配電線路進出線段，只裝設FZ型或FS型閥型避雷器，以保護其線路斷路器及隔離開關。

2.2 內(nèi)部防雷保護設備

外部防雷設施并沒有辦法防止侵入到變電所內(nèi)的入侵波對變壓器所帶來的損害。因為盡管對于變電所的一些進出線段做了一些防雷措施，但雷電波在傳輸過程會發(fā)生衰減，這就導致其在侵入變電所內(nèi)的設備時還會有一定的危害產(chǎn)生，所以還需要針對這部分入侵波進行防雷保護，以避免變電所內(nèi)的設備受到損害。

2.2.1 閥型避雷器。通常在變壓器母線上裝設一組閥型避雷器進行保護。在6～10kv變電所中，閥型避雷器與被保護的變壓器間的電氣距離，一般不應大于5m。為使任何運行條件下變電所內(nèi)的變壓器都能夠得到保護，對于分段母線的每段母線上都應裝設閥型避雷器。

當變電所處于多雷區(qū)時，這時需要將閥式避雷器或金屬氧化物避雷器裝設在變壓器中性點不接地的低壓側(cè)，從而起到保護作用，避免雷電波利用低壓線路進入到變電所內(nèi)，從而導致電力變壓器的絕緣受到擊穿，毀壞設備。在防雷系統(tǒng)中，需要用到各種鋼材，為了起到更好的防雷效果，則需要采用鍍鋅防銹鋼材，而利用焊接方法來進行聯(lián)連。

另外在進行避雷針裝設時，需要將照明線和電話線避開裝有獨立避雷針的桿塔上，這樣就可以有效的避免雷電波借由導線傳入到室內(nèi)，使人身安全受到較大的威脅。而在行人經(jīng)常通行的地方也不能進行獨立避雷針和接地裝置的安設，在裝設時以保證其大于道路與出入口三米的距離為宜。

2.2.2 分流保護。分流保護是保護各種電子設備或電氣系統(tǒng)的關鍵措施，是現(xiàn)代防雷技術迅猛發(fā)展的重點，所謂分流就是在包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電話線或天饋線等信號線等在內(nèi)的所有從室外來的導體與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)避雷器SPD，當直擊雷或雷擊效應在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些導線進入室內(nèi)或設備時，避雷器的電阻值急劇下降，近于短路狀態(tài)，雷電電流由此處分流入地。雷電流在分流之后，仍會有少部份沿導線進入設備，危及不耐高壓的微電子設備的安全，所以對于這類設備在導線進入機殼前，應進行多級分流，要求至少不低于三級防雷保護。

3 變電所的防雷接地

利用防雷接地可以有效的入侵到防雷系統(tǒng)內(nèi)的閃雷引入到大地，避免雷電能量集中在某一處從而導致設備受到不同程度的破壞。通過設置良好的接地系統(tǒng)，可以有效的將雷電能量有效的泄放出去，使引線上的電壓能夠降低，避免由于電壓高而產(chǎn)生反擊。確保接地體的良好性，可以有效的避免二次反擊雷的產(chǎn)生，有效的保證電子設備的安全性。因此對于牽引變電所在投入運行時，就要做好相應的接地設施，而且確保其接地要嚴重按照相應的規(guī)范要求來進行，同時還要定期對接地電阻進行檢測，確保其時刻處于安全運行的水平內(nèi)。

在對變電所進行防雷保護時，需要對不同區(qū)域內(nèi)的設備系統(tǒng)進行等電位連接，同時電源也要進行防雷裝置的安裝，還要安裝相應的電壓保護裝置，這就可以使變電所內(nèi)處于不同層次的設備系統(tǒng)都具有統(tǒng)一的防雷效果。另外，還需要在變電所內(nèi)敷設統(tǒng)一的接地網(wǎng)，這樣可以有效的保證變電所內(nèi)設備的安全，使其符合防雷的要求。

4 結(jié)束語

目前我國鐵路已基本實現(xiàn)了電氣化，而電氣化鐵路的運營則對牽引變電所的安全性有更高的要求，所以做好牽引變電所的防雷保護措施十分重要，這對于提高鐵路綜合自動化技術的發(fā)展，確保牽引供電系統(tǒng)的安全具有極其重要的作用。

參考文獻

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