鐵路牽引變電所的防雷措施分析

何迅

摘 要：在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶動(dòng)下，我國(guó)的鐵路取得了飛速的發(fā)展，而且經(jīng)過(guò)鐵路多次的大提速，對(duì)鐵路運(yùn)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(jìn)程的不斷發(fā)展，其容量和功能都不斷加強(qiáng)。為了確保其供電的可靠性和穩(wěn)定性，則對(duì)其防雷技術(shù)提出了更高的要求。文章從過(guò)電壓的概念入手，分析了防雷保護(hù)的主要措施，并進(jìn)一步對(duì)變電所的防雷接地進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：鐵路；牽引變電所；防雷措施

前言

目前我國(guó)鐵路已基本實(shí)現(xiàn)了電氣化，這就對(duì)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(guó)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(shè)備，而這些設(shè)備的內(nèi)絕緣都是不能自動(dòng)恢復(fù)的絕緣，這就導(dǎo)致一旦牽引變電所一旦不能正常供電，則會(huì)導(dǎo)致鐵路的供電中斷，直接影響鐵路正常的運(yùn)營(yíng)。而在當(dāng)前對(duì)牽引變電所影響最大的則是雷擊事故，由于雷擊而導(dǎo)致鐵路供電中斷的情況占有較大比例，所以在當(dāng)前情況下，為了確保鐵路安全的運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益，則需要加強(qiáng)牽引變電所的防雷安全。

1 過(guò)電壓的概念

1.1 過(guò)電壓的類(lèi)型及產(chǎn)生

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

1.2 防雷保護(hù)的措施

進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)則需要根據(jù)雷擊事故的情況來(lái)進(jìn)行，雷擊對(duì)變電所有兩種形式，一種是直擊雷，一種是通過(guò)輸電線路入侵而導(dǎo)致雷電波破壞變電所。這就使在進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)需要從兩個(gè)方面入手，即外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)因素，因此對(duì)于直擊雷可以直接利用避雷針和避雷線裝置，而對(duì)于入侵波而需要利用避雷器和分流保護(hù)設(shè)備來(lái)進(jìn)行，而且不同的防雷方式在實(shí)踐應(yīng)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(hù)的主要設(shè)備

2.1 外部防雷保護(hù)設(shè)備

當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，其會(huì)對(duì)構(gòu)筑物直接發(fā)生閃擊，當(dāng)雷電所產(chǎn)生的巨大能量集中在閃擊點(diǎn)時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致構(gòu)筑物受到直接破壞。所以在進(jìn)行外部防雷時(shí)則需要利用金屬接閃體來(lái)接下雷擊的能量，同時(shí)用下線將雷擊電流引向大地，避免其對(duì)構(gòu)筑物產(chǎn)生損失，這也是防雷過(guò)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(duì)于避雷針?biāo)b設(shè)的位置也有一定的要求，需要裝設(shè)在單獨(dú)的桿塔上，不能利用變壓器的門(mén)型構(gòu)架來(lái)進(jìn)行裝設(shè)，這樣一旦雷擊發(fā)生時(shí)，所產(chǎn)生的過(guò)電壓會(huì)導(dǎo)致變壓器受損。

獨(dú)立安裝的避雷針的安裝距離標(biāo)準(zhǔn)有以下兩方面。

第一，地上由獨(dú)立避雷針到配電裝置的導(dǎo)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5m。第二，地下由獨(dú)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(hù)主變壓器免受損壞。為此，要求此類(lèi)避雷裝置的安裝，應(yīng)盡量靠近主變壓器。

對(duì)于35kv電力線路，為保護(hù)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(jìn)出線1～2km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(lái)進(jìn)行直擊雷防護(hù)，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(hù)段以外的線路進(jìn)入變電所內(nèi)的入侵波，其接地電阻不得大于10Ω。

對(duì)于電壓35kv、容量3200kvA以下的一般負(fù)荷變電所，可采用簡(jiǎn)化的進(jìn)出線段保護(hù)接線方式。

對(duì)于10kv以下的高壓配電線路進(jìn)出線段，只裝設(shè)FZ型或FS型閥型避雷器，以保護(hù)其線路斷路器及隔離開(kāi)關(guān)。

2.2 內(nèi)部防雷保護(hù)設(shè)備

外部防雷設(shè)施并沒(méi)有辦法防止侵入到變電所內(nèi)的入侵波對(duì)變壓器所帶來(lái)的損害。因?yàn)楸M管對(duì)于變電所的一些進(jìn)出線段做了一些防雷措施，但雷電波在傳輸過(guò)程會(huì)發(fā)生衰減，這就導(dǎo)致其在侵入變電所內(nèi)的設(shè)備時(shí)還會(huì)有一定的危害產(chǎn)生，所以還需要針對(duì)這部分入侵波進(jìn)行防雷保護(hù)，以避免變電所內(nèi)的設(shè)備受到損害。

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(jìn)行保護(hù)。在6～10kv變電所中，閥型避雷器與被保護(hù)的變壓器間的電氣距離，一般不應(yīng)大于5m。為使任何運(yùn)行條件下變電所內(nèi)的變壓器都能夠得到保護(hù)，對(duì)于分段母線的每段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。

當(dāng)變電所處于多雷區(qū)時(shí)，這時(shí)需要將閥式避雷器或金屬氧化物避雷器裝設(shè)在變壓器中性點(diǎn)不接地的低壓側(cè)，從而起到保護(hù)作用，避免雷電波利用低壓線路進(jìn)入到變電所內(nèi)，從而導(dǎo)致電力變壓器的絕緣受到擊穿，毀壞設(shè)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(lái)進(jìn)行聯(lián)連。

另外在進(jìn)行避雷針裝設(shè)時(shí)，需要將照明線和電話線避開(kāi)裝有獨(dú)立避雷針的桿塔上，這樣就可以有效的避免雷電波借由導(dǎo)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(jìn)行獨(dú)立避雷針和接地裝置的安設(shè)，在裝設(shè)時(shí)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(hù)。分流保護(hù)是保護(hù)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(diǎn)，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(hào)線等在內(nèi)的所有從室外來(lái)的導(dǎo)體與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)避雷器SPD，當(dāng)直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí)，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(huì)有少部份沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，危及不耐高壓的微電子設(shè)備的安全，所以對(duì)于這類(lèi)設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前，應(yīng)進(jìn)行多級(jí)分流，要求至少不低于三級(jí)防雷保護(hù)。

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(dǎo)致設(shè)備受到不同程度的破壞。通過(guò)設(shè)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(shè)備的安全性。因此對(duì)于牽引變電所在投入運(yùn)行時(shí)，就要做好相應(yīng)的接地設(shè)施，而且確保其接地要嚴(yán)重按照相應(yīng)的規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行，同時(shí)還要定期對(duì)接地電阻進(jìn)行檢測(cè)，確保其時(shí)刻處于安全運(yùn)行的水平內(nèi)。

在對(duì)變電所進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí)，需要對(duì)不同區(qū)域內(nèi)的設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接，同時(shí)電源也要進(jìn)行防雷裝置的安裝，還要安裝相應(yīng)的電壓保護(hù)裝置，這就可以使變電所內(nèi)處于不同層次的設(shè)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(shè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，這樣可以有效的保證變電所內(nèi)設(shè)備的安全，使其符合防雷的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)鐵路已基本實(shí)現(xiàn)了電氣化，而電氣化鐵路的運(yùn)營(yíng)則對(duì)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(hù)措施十分重要，這對(duì)于提高鐵路綜合自動(dòng)化技術(shù)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。

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