牽引變電所的防雷保護

楊衛(wèi)紅

摘 要：隨著現(xiàn)代鐵路的飛速發(fā)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(shù)的要求也日益提高。本文從雷電的形成機理入手，從牽引變電所防雷措施及防雷接地兩大方面論述了牽引變電所的防雷保護技術(shù)的應用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：牽引變電所 防雷保護

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0138-01

在現(xiàn)代化鐵路運輸中尤其是電氣化鐵路日益普及的今天，牽引變電所的防雷安全直接關(guān)系到鐵路的安全運行。牽引變電所是防雷保護的重要環(huán)節(jié)，對包括二次系統(tǒng)在內(nèi)的牽引變電所的防雷技術(shù)的要求越來越高，

1 過電壓的概念

1.1 過電壓的類型及產(chǎn)生

過電壓按產(chǎn)生的原因，分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓兩大類。

內(nèi)部過電壓是在電網(wǎng)工作電壓的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它是由于系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化時電磁能量的振蕩和積累所引起的，它又分為操作過電壓和暫時過電壓兩類。

外部過電壓是由系統(tǒng)以外的雷電引起的，故稱之為大氣過電壓或雷電過電壓，通常簡稱為雷電。雷電是帶電荷的雷云引起的放電現(xiàn)象，產(chǎn)生雷電的大氣層是一個以水為溶劑與其它溶于水的微量物質(zhì)為溶質(zhì)組成的水溶液與氣溶膠的混合體的水氣云團，以及包圍水氣云團的絕緣空氣組成。

1.2 防雷保護的措施

大量的研究及運行經(jīng)驗表明：變電所的雷擊事故主要來自兩個方面：一是雷直擊于變電所；二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波侵入變電所。根據(jù)上述分析，防雷保護可以從外部和內(nèi)部兩個方面來考慮：一方采用避雷針和避雷線等避雷裝置避免直擊雷和防止雷電入侵變電所；另一方面采用避雷器、分流保護等設(shè)備技術(shù)消除入侵波和內(nèi)部過電壓，現(xiàn)場運行中通常采用下面不同的防雷設(shè)備，在實踐中證明是安全可靠的。

2 防雷保護的主要設(shè)備

2.1 外部防雷保護設(shè)備

雷電破壞的主要方式是直接對建筑物或構(gòu)筑物發(fā)生閃擊，巨大能量集中在閃擊點，直接損壞建筑物結(jié)構(gòu)。外部防雷措施是利用金屬接閃體迎擊雷電，利用下線將電流導向大地，從而保護建筑物的安全。因此外部防雷是整體防雷中的第一道防線。

2.1.1 避雷針

裝設(shè)避雷針可以保護整個變電所建筑物免受直接雷擊。避雷針可以裝設(shè)在單獨桿塔、戶外配電裝置的構(gòu)架或投光燈的桿塔，但不能裝設(shè)在變壓器的門型構(gòu)架，否則雷擊過電壓有可能損壞變壓器。

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(shè)備與構(gòu)架接地部分之間的空氣隙一般不小于5 m。

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3 m。

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35 kV電力線路，為保護變電所附近線路上的變電設(shè)備免受雷電沿線路入侵波的危害，一般僅在變電所進出線1～2 km段內(nèi)裝設(shè)避雷線，而不采用全線裝設(shè)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(shè)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10 Ω。

對于電壓35 kV、容量3200 kVA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10 kV以下的高壓配電線路進出線段，只裝設(shè)FZ型或FS型閥型避雷器，以保護其線路斷路器及隔離開關(guān)。

2.2 內(nèi)部防雷保護設(shè)備

變電所的進出線段雖已采取防雷措施，且雷電波在傳播過程中也會逐漸衰減，但沿線路侵入變電所內(nèi)的部分，其過電壓對內(nèi)設(shè)備仍有一定危害。特別是對價值最高、絕緣相對薄弱的主變壓器更是這樣。而外部防雷設(shè)備只能防護雷電直擊設(shè)備或雷電入侵變電所，針對內(nèi)部雷電入侵波、雷擊感應過電壓以及系統(tǒng)操作過電壓的防護，則必須采用內(nèi)部防雷保護設(shè)備。

2.2.1 閥型避雷器

通常在變壓器母線上裝設(shè)一組閥型避雷器進行保護。

在6～10 kV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5 m。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(shè)閥型避雷器。

在多雷區(qū)，當變壓器的低壓側(cè)中性點不接地時，其中性點可裝設(shè)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(tǒng)的各種鋼材，必須采用鍍鋅防銹鋼材，聯(lián)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(shè)避雷針時，應注意以下兩點：第一，照明線或電話線不要架設(shè)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(nèi)，危及人身安全。第二，獨立避雷針及其接地裝置，不應裝設(shè)在行人經(jīng)常通行的地方，與道路或出入口的距離不應小于3 m，否則應采取均壓措施，或敷設(shè)厚度為50～80 mm的瀝青加碎石層。

2.2.2 分流保護

分流保護是保護各種電子設(shè)備或電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵措施，是現(xiàn)代防雷技術(shù)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(shè)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(shè)備，危及不耐高壓的微電子設(shè)備的安全，所以對于這類設(shè)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

接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對被保護物體產(chǎn)生破壞作用，良好的接地才能有效地泄放雷電能量，降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。良好的接地體是可靠防雷的基本條件，否則雷電將通過避雷針、避雷帶等設(shè)備引入到接地體，產(chǎn)生二次反擊雷，從而嚴重危害電子設(shè)備。所以，變電所接地網(wǎng)在變電所投入運行時，要確保接地電阻滿足規(guī)范要求，并且要對電網(wǎng)的接地電阻定期進行檢測，以確保接地電阻滿足安全運行的要求。

由于根據(jù)變電所防雷的特點、條件和要求，采取相應雷電防護措施，因此對處在不同區(qū)域的設(shè)備系統(tǒng)，須進行等電位連接和安裝電源防雷裝置及浪涌電壓保護裝置，使得處在不同層次的設(shè)備系統(tǒng)達到統(tǒng)一的防雷效果。

變電所防雷保護滿足要求以后，還需要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，并且在避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求。防雷裝置的接地體通常單獨敷設(shè)。

4 結(jié)論

為了滿足現(xiàn)代電氣化鐵路的運營要求，牽引變電所的防雷保護措施必須全面可靠地適應不斷提高的綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，以保證牽引供電系統(tǒng)的萬無一失。

參考文獻

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