牽引變電所防雷保護措施分析

楊官印

摘 要：近年來，鐵路事業取得了飛速的發展，原來的燃氣機車基本已全被電力機車所取代。電力機車的供電系統由牽引變電所負責提供，目前鐵路的快速發展，牽引變電所也為了更好的為機車提供動力支持，無論變電所的容量和功能都得以大規模的提升，這就對其防雷保護有了更好的要求。本隨著現代鐵路的飛速發展，牽引變電所的容量日益增加，功能日益強大，對其防雷技術的要求也日益提高。文章從過電壓的概念入手，對防雷保護的主要設備進行了分析，并進一步對變電所的防雷接地進行了具體的闡述。

關鍵詞：牽引變電所；防雷保護；設備；接地

前言

目前鐵路已實現了電氣化，電氣化鐵路的安全運行需要牽引變電所來保持供電的持續性和可靠性，作為鐵路供電系統的核心，牽引變電所的安全事關鐵路的正常運行。牽引變電所內有多種高壓電氣設備，這些設備的內部絕緣都是無法自動恢復的，所以一旦牽引變電所發生故障，特別是雷擊事故，則會導致鐵路運輸的中斷，使鐵路的經濟效益和運輸的安全性受到較大的影響，所以為了確保牽引變電所能夠進行正常的電力供應，則做好防雷保護措施是十分重要的事情。

1 過電壓的概念

1.1 過電壓的類型及產生

過電壓是造成電力系統無法正常供電的主要因素，通常來講，過電壓又分內部過電壓和外部過電壓兩種。內部過電壓分為操作過電壓和暫時過電壓兩種，這是在工作電壓基礎上，由于系統內部參數發生變化導致電磁能量振蕩和積累所引起的。而外部過電壓則是由于雷電所引發的，也可稱為大氣過電壓和雷電過電壓，是由于帶電荷的雷云所引起的放電現象，即雷電，從而導致外部過電壓的產生，命名電力設備的絕緣受到破壞，無法正常運行。

1.2 防雷保護的措施

牽引變電所在運行過程中，在以往的雷擊事故中，通常都是雷電直接作用于變電所或是輸電線路，從而使變電所內的設備受到損壞。所以在牽引變電所進行防雷保護時，不僅要做好防止直擊雷的保護，同時還要對入侵變電所內的雷電進行預防。所以在進行防雷保護過程中通常都會采用避雷針和避雷線等相關避雷裝置來防止直擊雷及雷電波的入侵，避免高壓設備內部產生過電壓，這些避雷裝置在長期應用過程中其防雷效果十分明顯，具有安全可靠性。

2 防雷保護的主要設備

2.1 外部防雷保護設備

牽引變電所建筑在受到雷擊時，其雷電的巨大能量會集中在閃擊點上，從而對建筑的外部帶來直接的損壞，所以在對外部進行防雷保護時，則需要利用金屬接閃體來迎擊雷電，然后利用下線將電流導向大地，從而保護建筑物的安全，使雷電無法突破防雷的第一道防線，確保了變電所的安全。

2.1.1 避雷針。利用避雷針可以有效的起到防雷的作用，所以在外部防雷時，可以將避雷針安裝在建筑物外部的單獨桿塔上，這樣可以在雷擊發生時，將雷電流引入到地下，從而避免雷擊所對建筑物造成的損害，但不能裝設在變壓器的門型構架上，這樣一旦有雷擊發生，則會導致變壓器受損。在進行避雷針安裝時，則需要注意安裝時的距離標準。

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間最近的地中距離一般不小于3m。

2.1.2 避雷線、避雷器。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 內部防雷保護設備

通過外部防雷保護則可以有效的防止直擊雷對設備所造成的破壞，也可以有效的防止雷電入侵到變電所內，但還是很難避免雷電波沿著進出線侵入到變電所內的情況。目前對于變電所的進出線都采取了相應的防雷措施，同時雷電波在傳輸過程中也會呈現不斷的衰弱，但如果其入侵到內部所產生的過電壓還是會對主變壓器帶來較大的損害，所以還需要做好內部防雷保護措施，從而有效的對內部雷電入侵波和雷擊感應過電壓、操作過電壓的防護作用。

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。

在多雷區，當變壓器的低壓側中性點不接地時，其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙，用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。防雷系統的各種鋼材，必須采用鍍鋅防銹鋼材，聯接方法要用焊接。圓鋼搭接長度不小于6倍直徑，扁鋼搭接長度不小于2倍寬度。在裝設避雷針時，應注意以下兩點：第一，照明線或電話線不要架設在獨立的避雷針上，防止雷擊避雷針時雷電波沿導線傳入室內，危及人身安全。第二，獨立避雷針及其接地裝置，不應裝設在行人經常通行的地方，與道路或出入口的距離不應小于3m，否則應采取均壓措施，或敷設厚度為50～80mm的瀝青加碎石層。

2.2.2 分流保護。所謂分流就是在包括電力電源線、數據線、電話線或天饋線等信號線等在內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避雷器SPD，當直擊雷或雷擊效應在線路上產生的過電壓波沿這些導線進入室內或設備時，避雷器的電阻值急劇下降，近于短路狀態，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

讓雷電進入到防雷系統后，則需要變電所內的設備做好搪地，這樣會引導雷擊電流流入大地，不會對設備造成破壞，使雷電的能量得到有效的泄放，使引線上的電壓保持在正常的范圍內，避免發生反擊的情況。所以在變電所內的防雷系統中，要具有良好的接地體，這是防雷的關鍵，可以有效的避免二次反擊雷的產生，保護電子設備的安全。因此，牽引變電所要做好接地網，不僅在使接地網滿足規范的要求，同時還要對接地電阻進行定期的檢測，確保電阻能夠滿足安全運行的需要。所以需要在實際牽引變電所運行中，根據運行的情況，來對進行等電位連接、電源防雷裝置及浪涌電壓保護裝置的安裝和設置，從而使變電所內的所有設備都能夠達到統一的防雷效果。而當變電所內所有設備都能夠滿足防雷保護要求后，則需要進行統一接地網的敷設，同時為了進一步確保防雷措施的安全性，則還需要在避雷針和接地體下增加接地體，而且還要單獨對這些接地體進行敷設。

4 結束語

牽引變電所防雷保護與電氣化鐵路運行的安全性息息相關，所以需要進行全面、可靠的設置，確保防雷的各項措施都到位，以保證牽引供電氣的供電系統運行的穩定性，為電氣化鐵路提供持續的電力供應。

參考文獻

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