電氣化鐵路牽引供電系統中防雷裝置的安全運營管理

賈亨強

（滬昆鐵路客運專線貴州有限公司，貴陽550002）

1 引言

對于電氣化鐵路而言，牽引供電系統發揮著非常重要的作用，其直接決定著電氣化鐵路的安全穩定運行。在牽引供電系統當中，高壓電氣設備是牽引供電設備安全穩定運行的基礎也是關鍵所在。但是，大部分的牽引供電設備都處于戶外，容易受到不同季節自然環境的影響，尤其是在夏秋季雷雨季節，如果沒有建立起完善的防雷措施，這樣就容易導致牽引供電設備遭受雷擊而出現損壞的情況[1]。同時，在高空環境當中產生的高壓、高電流等最終會傳入到地面的變電所當中，很容易對高壓設備造成損毀，導致整體的牽引供電系統無法正常有效運行。

2 防雷與接地

1）鋼結構的避雷針在牽引變電所等中實現了廣泛應用。

2）在分區所等母線上按照要求全部增加了氧化鋅避雷器等，提高抗雷避雷基本能力。

3）牽引變電所等接地系統依托接地箱這一平臺，全部納入到全線綜合接地系統當中，之后就是按照相關要求進行接地線引入操作。

3 氧化鋅避雷器劣化的原因

從實際上看，當前電氣化鐵路牽引供電系統實際運行中，在防范雷擊問題上，主要是通過安裝避雷器來有效地防范雷擊，實踐證明，使用效果還是非常明顯的，其可以對來自高空大氣當中的高電壓、直擊雷等進行有效的防范。隨著科學技術的發展，各種類型的避雷器不斷出現，其中，氧化鋅避雷器的應用效果最為明顯，這種避雷器自身具有非常好的非線性性能，在放電性上表現也非常好，在今后的電氣化鐵路牽引供電系統實際防雷工作中必將會被廣泛應用。但是，受到實際制作工藝等影響，氧化鋅避雷器還是存在著許多問題與不足。

結合以往使用的氧化鋅避雷器來看，導致避雷器出現問題的原因可以總結為以下幾點。

3.1 受潮

從基本組成上看，封殼在氧化鋅避雷器上發揮著重要作用，硅橡膠是其最基本的組成材料，這種材料隨著使用時限的增長，會受到來自外部環境各種因素的影響，容易導致出現質量等方面的問題，最直接的結果就是其封閉性效果的降低。結合以往來看，也有一些避雷器在最初制作的時候，使用的工藝相對粗糙，這樣就容易讓水分等滲透到其中，從而對內部的絕緣部分構成影響，對于電阻片的損壞具有極大影響，進而會直接降低氧化鋅避雷器的實際防雷避雷等效果。

3.2 老化

在實際運行中，氧化鋅避雷器的各個部位都會隨著時間的延長出現老化的情況，絕緣子片的老化對其產生的影響非常嚴重，會導致參考電壓值明顯下降，而且還會導致阻性電流等明顯增加。受到電網電壓相對恒定的影響，氧化鋅避雷器當中的絕緣子片自身的荷電率會持續變高，自身的實際負擔會逐步加重，這樣絕緣子的老化現象會進一步加快，最終的結果就是導致避雷器自身出現明顯的發熱現象，這些對于氧化鋅避雷器實際作用的發揮都會構成直接影響。

3.3 抗沖擊能力差

從制作氧化鋅避雷器的基本過程中可以看出，其基本的制造工作非常復雜，包含的環節比較多，在各個控制點上的質量標準存在著明顯的不統一現象，這樣也無形中降低了絕緣子片抗沖擊電壓的基本能力，而且在實際運行中，絕緣子片實際損壞的情況在逐步加快。牽引供電系統在實際運行中容易出現接觸網斷線的情況，在一系列綜合作用影響之下，就會導致氧化鋅避雷器在實際避雷等操作中出現故障[2]。

3.4 過電壓防護能力差

如果過電壓自身的能量相對有限，如雷電過電壓，避雷器通過電流的泄露可以體現出非常好的限壓保護的基本作用。如果過電壓自身的能量是無限的，這種情況下就會導致避雷器反復地處于動作狀態，自身的熱量會不斷加劇，最終對氧化鋅避雷器帶來直接性的損壞影響。

3.5 安裝錯誤

從基本尺寸上看，氧化鋅避雷器自身的形狀比較小，在實際施工作業中很難引起足夠的重視，這樣，就容易出現避雷器在安裝當中不受重視的情況，導致安裝不符合規定要求。一旦來到雨水季節，避雷器容易受到雨水積水等影響，出現爬弧持續放電的情況，對于避雷器而言也會導致一定的損壞現象。同時，有些施工單位在安裝避雷器的時候，在脫離器的安裝上存在錯誤，這也限制了脫離器作用的發揮。

4 氧化鋅避雷器劣化的預防手段

4.1 預防性試驗

為了確保避雷器能始終處于正常狀態，需要在每年的雨水季節之前對避雷器進行相關的高壓實驗，重點是將避雷器拆開，對其自身的絕緣電阻等進行測試。這有助于提前發現避雷器可能出現的損壞情況，但整體的成本投入比較大，且需要專業技術人員參與到其中。

4.2 在線監測

通過在線監測，可以對避雷器是否存在劣化現象進行有效發現，重點是對避雷器在實際運行中是否存在著泄露電流的情況進行檢查。但是，在實際監測中發現，泄露電流量是比較小的，很難被有效監測到，而在能夠監測到的時候，避雷器可能就已經出現了嚴重的毀損，并且這種監測方法在實際實施上非常不方便，操作難度比較大。

4.3 避雷器脫離裝置

在避雷器的實際組成中，脫離器是一個重要的配套裝置，其與避雷器相互串聯配合發揮作用。通常情況下，脫離器不會出現動作脫離的情況，但如果是受到了雷擊的影響，避雷器不能正常運行，脫離器就會進行相關動作，這樣就能夠把避雷器與牽引供電系統有效隔離開。

4.4 脫離裝置對比

4.4.1 熱熔式脫離裝置

從基本工作原理上看，熱熔式脫離裝置將一部分強度大、焊點低的合金和避雷器進行串聯從而實現有效焊接。焊點受到溫度的影響，在避雷器出現損壞的情況下，會出現熔化的現象，從而導致脫離器進行相關動作。這種類型的脫離裝置對于制造技術的要求非常高，而且對于環境特別敏感，在運行上難度比較大。

4.4.2 熱爆式脫離裝置

熱爆式脫離裝置就是在避雷器運行出現問題的時候，在一系列放電、加熱等推動下，熱爆管自身的溫度會持續上升，直到溫度達到400℃的時候，脫離器自身就會動作。這種脫離裝置，在實際運行中存在著誤動作的情況。

4.4.3 分頻分流式脫離裝置

分頻分流式脫離裝置在實際運行中，對于高壓系統操作過電流可以起到非常好的耐受作用，且具有很多特殊的設計，有效避免了脫離器誤脫離或者損壞情況的出現，提高了工作的可靠性。對于一些雷擊比較嚴重的區域，一般是選用該類型的脫離裝置，但其實際成本投入比較高，并且技術應用非常復雜[3]。

4.5 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1km～2km 段內裝設避雷線，而不采用全線架設避雷線的方法來進行直擊雷防護，但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，其接地電阻應≤10Ω。對于電壓35kV、容量摘要kV·A 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。

4.6 避雷針

利用避雷針可以有效起到防雷的作用，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，在雷擊發生時，將雷電流引入到地下，從而避免雷擊對建筑物造成損壞。需注意的是，避雷針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。此外，在進行避雷針安裝時，需要注意安裝時的距離標準：（1）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≥5m；（2）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≥3m。

5 結語

綜上所述，隨著電氣化鐵路的增多，牽引供電系統在其安全運行上發揮的作用在逐步加大，如何有效地進行防雷避雷成為必須要面對和思考的問題。本文通過綜合分析，對避雷器等有了較為深刻的認識，尤其是對氧化鋅避雷器的了解進一步加深，這對于強化防雷避雷等相關工作起到了非常好的作用。