雷擊對牽引供電設備的危害

祝慶科

摘 要：2006年該局第一條電氣化鐵路開通至今已有8年，隨著電氣化鐵路營運里程的增加，雷擊引起牽引變電所饋線斷路器跳閘的情況越來越多，雷擊接觸網引起絕緣子閃絡是其中一個重要因素。隨著電氣化鐵路向高速、重載方向發展，在現有牽引供電系統防雷研究的基礎上，分析雷擊對牽引供電設備的危害，提高牽引供電系統的防雷水平，減少雷擊引起的牽引供電系統停電，維護正常的運輸秩序，具有重要的意義和價值。

關鍵詞：電氣化 牽引供電 防雷

中圖分類號：U223.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0035-01

隨著鐵路向節約能源、高速、重載方向的發展，電氣化鐵路的優越性被認可，電氣化鐵路的營運里程越來越多，牽引供電系統是電氣化鐵路的重要組成部分。牽引供電系統擔負著機車牽引供電、列車照明、空調及各種開關設備的供電，供電中斷不但影響列車的正常運行，同時會造成乘車環境的惡化。

1 影響供電系統中斷供電的原因

影響供電系統中斷供電的原因較多，其中雷擊引起牽引變電所饋線斷路器跳閘，中斷供電是最主要的原因。2013年1月1日-12月31日該段管內共發生107次牽引變電所饋線斷路器跳閘，其中因雷擊引起的有58次，占比為54.21%，充分說明雷擊對牽引供電設備的危害已經占到了所有危害的最主要方面。統計圖見圖1。

該段管內接觸網設備約1 300條公里，發生雷擊跳閘58次，100條公里接觸網在1年的時間內平均遭受4.4次雷電沖擊。

2 雷擊對牽引供電設備的危害

雷擊對牽引供電設備的危害主要有兩種，一是雷擊引起牽引變電所饋線斷路器跳閘，中斷供電，影響正常運輸秩序。二是雷擊牽引供電設備，引起牽引供電設備損壞。

2013年6月17日22時27分，該段管內甲牽引變電所Ⅰ供電臂因雷擊造成甲牽引變電所215斷路器電流速斷保護跳閘，23時00分送電成功，停電時間33min。2013年8月10日0時06分，該段管內甲牽引變電所Ⅰ供電臂因雷擊造成甲牽引變電所215斷路器電流速斷保護跳閘，1時58分送電成功，停電時間112min。此供電臂因為牽引變電所饋線重合閘未投入，在出現跳閘后，需巡視接觸網設備確定不影響送電后，由電調進行送電，從而增加了停電時間。

2013年8月10日02時11分，該段管內乙牽引變電所13#饋線避雷器因雷擊燒毀，同時引起乙牽引變電所213斷器路電流速斷保護跳閘。

雷擊接觸網承力索將產生幾百到幾千kV過電壓。接觸網用絕緣子雷電沖擊耐受電壓≥290KV，雷擊接觸網后，仍會有絕緣子發生閃絡。雷擊接觸網設備時接觸網上產生過電壓，過電壓值達到接觸網支持絕緣子的沖擊放電電壓時形成絕緣子閃絡，雷電流經支柱、接地線、鋼軌等入地，過電壓隨之降低。

2013年8月8日22時00分，該段管內丙牽引變電所Ⅱ上行供電臂因雷擊造成丙牽引變電所214斷路器電流速斷保護跳閘，經巡視發現A至B區間上行126#支柱平腕臂絕緣子發生閃絡有放電。2013年8月10日0時26分，該段管內甲牽引變電所Ⅲ下行供電臂因雷擊造成甲牽引變電所213斷路器電流速斷保護跳閘，經巡視發現C至D區間下行005#支柱斜腕臂絕緣子發生閃絡有放電。

3 牽引供電系統防雷對策

目前防止雷擊燒壞牽引供電設備主要采用避雷器，避雷器不能避免牽引供電系統遭受雷擊后牽引變電所斷器路發生跳閘。設置避雷器可以減少其保護范圍內的接觸網絕緣子發生閃絡，對提高接觸網設備的防雷擊有一定作用。但是接觸網安裝避雷器存在不足之處，在整個牽引供電系統中避雷器防雷保護是有局限性的。目前接觸網常用的避雷器為帶脫離器的氧化鋅避雷器，系統標稱電壓有效值為27.5kV，額定電壓有效值為42kV，持續運行電壓有效值為34kV，陡波沖擊電流殘壓≤138kV，雷電沖擊電流殘壓≤120kV，操作沖擊電流殘壓≤98kV。

一次雷擊有多次放電，持續時間約為100～200ms，目前牽引變電所饋線電流速斷保護時間整定為40ms，重合閘時間為2 000ms。發生雷擊時，在雷電流放電時間100～200ms，其電流值超過了牽引變電所饋線電流速斷的保護定值，放電時間超過了40ms的整定值，牽引變電所饋線斷路器會發生跳閘。跳閘發生后2 000ms，牽引變電所饋線斷路器自動重合閘，此時雷電流已放電結束，線路上無故障時，重合閘成功，牽引變電所正常供電。

牽引供電系統防雷對策，牽引供電系統防雷包括牽引變電所防雷及接觸網防雷。牽引變電的防雷主要采用避雷針，牽引變電所設置4個避雷針，因牽引變電所的防雷系數高，發生雷擊燒壞牽引變電所設備的概率小。雷擊接觸網設備后，由接觸網設備將雷電流傳導至牽引變電所，存在燒壞牽引變電所設備的可能。接觸網接觸網線路長，遭受雷電襲擊的機率大，容易受雷擊導致電氣設備損壞。同時只在電分相、隔離開關、隧道口等關鍵設備處設備避雷器，保護附近設備，其他處所的接觸網設備處于無保護的狀態。提高接觸網設備的防雷水平，一是加強對絕緣子進行清掃，保證絕緣子的清潔，實現絕緣子本身抗閃絡能力。二是對雷擊集中區段，增加避雷器或避雷線。三是將回流線、加強線等附加導線抬升，令其高度超過承力索，起到保護承力索、接觸線及接觸網其他設備的目的。

4 結語

隨著電氣化鐵路營運里程的不斷增加，電氣化鐵路向高速、重載方向的發展，對牽引供電系統安全、可靠、不間斷供電提出了更高要求。在保持接觸網結構一定的條件下，架設避雷線、抬高回流線及增加避雷器數量，是目前可行的防雷方法。

參考文獻

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