牽引變電所二次設備的防高壓侵入技術

郭艷紅

摘要 近些年以來，有關部門正在著手修建電氣化鐵路，而與之相應的鐵路建設規模也在迅速獲得擴大。電氣化鐵路如果要順利實現全過程的順利運行，那么必須為其配置牽引變電所。依照當前現有的高鐵設計規程，針對牽引變電所如果要著眼于全面進行優化設計，那么有必要致力于健全其中涉及到的各類二次設備，確保其能夠防控高壓侵入給二次設備帶來的傷害性。因此可見，對于防高壓入侵措施應當能夠全面適用于牽引變電所的設計與建設，確保密切結合牽引變電所的基本特征來選擇與之相適應的防高壓入侵措施，避免二次設備頻繁遭受高壓帶來的損害。

【關鍵詞】牽引變電所 二次設備 防高壓侵入技術

在當前狀況下，多數牽引變電所都己配置了完善度較高的接地設計以及防雷設計，其能夠輔助實現高鐵的順利運行。但是不應當忽視，憑借現有技術措施仍然很難從源頭入手來防控燒毀二次設備的不良現象。在情況嚴重時，欠缺高壓入侵防控的二次設備還將會停止正常運行，進而干擾到了整個變電所的運轉。因此從防控高壓電入侵的視角來看，對于鐵路線路如果要優化布置牽引變電所，那么必須著眼于接地網、供電線防雷以及電源回路防雷的相關舉措，對于某些潛在性的二次設備威脅要素都要著手進行深層次的探析。在此前提下，通過全面適用防控高壓入侵的舉措來提升牽引變電所具備的綜合效能，保障高鐵線路應有的穩定性以及安全性。

1 防高壓入侵技術的基本特征

通常情況下，各地牽引變電所都應當配置針對二次設備以及一次設備的防控過壓模式，對于上述的過壓防控模式予以全面的優化設計。具體而言，防高壓入侵指的是針對變電所中的各類二次設備以及其他設備設置相應的雷擊防護，對于布置在室外空間中的所有二次設備都應當配置高壓入侵的防控設施，其中典型為避雷針。在整個牽引變電所的范圍內，應當將獨立避雷針安裝于變電所的相應位置上，針對其中的牽引變壓器側、電源進線側以及饋線側都要妥善防控雷電直擊引發的威脅性。

除此以外，技術人員還需要將氧化鋅制成的避雷器安裝于分區所的進饋線側，以此來全面防控過電壓以及其他雷電波給其帶來顯著的高壓入侵威脅。通過運用上述的舉措，應當能夠在根源上全面優化抗干擾性能。對于防涌流保護應當將其安裝于控制室的特定位置上，確保能夠顯著提升防雷擊的電位。

從當前現狀來看，牽引變電所在設置復合接地體時，通常都要將其限制于水平接地體的位置上。與此同時，應當至少控制于0.8米以內的埋設接地網深度。對于處理短路電流而言，應當密切關注設備閃絡以及電阻短路的兩類典型現象，確保接地網能夠連接水平接地體，其中包含端子箱的外殼、扁鋼以及銅絞線、接地回流箱與其他相關設施。在緊密連接接地網的前提下，對于綜合接地應當確保其能夠銜接至銅芯電纜。為了保障避雷針與其他設施具備的安全性，應當至少保持lOQ以內的接地電阻以及3米以上的接地網與避雷針距離。

2 防高壓技術全面適用于二次設備的重要意義

高鐵如果處在正常運營的狀態中，則會可能突然遭受暴雨氣候或者雷電氣候等各種不良氣候，而產生問題。一旦出現上述氣候，那么將會燒毀變電所內現有的某些二次設備。在情況嚴重時，有關部門對此需要耗費相對較長時間來恢復上述設備，進而威脅到了根本性的高鐵運輸安全，對于當前現有的整體運輸能力也進行了全面減損。探究其中的根源，應當在于二次保護遭受摧毀。這是因為，侵入變電所內部的雷電將會引發持續性的工頻電流，針對電氣絕緣進行擊穿，進而引發了保護失效，對于工頻電流很難迅速予以切斷處理。

（1）變電所導線如果突然遭受雷電擊打，那么將會損毀避雷器或者炸裂絕緣子。在較短的時間里，二次設備將會受到顯著的威脅，同時也將會顯著抬升原有的地電位。通常來講，牽引變電所都配備了特定型號的避雷針，其本身具備防控直接性雷擊的作用，因此雷電并不會直接擊穿變電所范圍內的某些設備。但遇到特殊狀況時，雷電流呈現較大的強度，因此外供電線將不再能夠受到保護，雷電入侵波因而將會擊毀出口饋線位置上的避雷器。

（2）對于架空回流線而言，端子箱與接地箱可能會迅速集中回流的雷電流，因此提升了周圍區域的地電位，在此前提下威脅到某些二次設備。接觸開關如果突然遭受線路閃絡或者外界雷擊的干擾，那么內部設備就可能突然被燒毀，以至于迅速抬高隔離開關原有的電位。在二次電纜的作用下，所內某些設備也將會被擊穿。

（3）受到電磁耦合帶來的影響，某些處于周邊區域的變電設備將會表現為較強的感應電壓。如果回路電源表現為失壓的現象，則可能引發整體上的保護失效。遇到嚴重情況時，次生災害也將會由此而產生，如果要消除上述故障那么將會消耗較長時間。

3 具體的技術運用

通過上述分析可以得知，針對防控高壓入侵可以選擇多種類型的防控措施，其中關鍵在于杜絕雷電波沿著特定的渠道進入變電所。因此可見，如果能夠在外部線路的特定位置上泄露雷電能量，那么有益于提升整體上的防控雷擊能力，對于損毀設備的范圍也能予以顯著縮小。除此以外，有關部門還需要增設應急性的電源保護，對于工頻續流應當能夠迅速予以切斷。通過開展上述綜合性的防控入侵保護，就能妥善退出整體運行，進而全面杜絕了某些設備遭受高壓入侵的隱患。具體在實踐中，防高壓入侵運用于牽引變電所應當包含如下的要點：

3.1 將避雷線安裝于接觸網與架空供電線上

牽引變電所如果要全面防控入侵二次設備的高壓雷電，則有必要將避雷線適當安裝于變電所接觸網或者變電所架空供電線的相應位置上。這是因為，變電所的周邊位置上通常都會設置較大規模的接觸網以及供電線;上述裝置一旦遭受了雷電擊打，那么將會迅速波及出口位置的避雷器并且損毀其他裝置。針對上述的不良現象如果要妥善進行化解，那么應當將特定長度的避雷線布置在變電所周邊的相應位置上。通過安裝避雷線，避雷器就能及時提醒超出峰值的雷電流狀態。雷擊點在產生負電壓以前，系統就能夠全面接收避雷器的告警信號。如圖2所示。

因此可見，如果能夠將避雷線設置在特定的饋線長度范圍內，則能夠全面避免某些饋出線遭受直接性的雷擊。一般情況下，應當將其限制于700米以內的饋出線長度。此外對于進線段而言，對其如果要計算相應的避雷線長度那么也要關注波速與雷擊點距離等要素。在實現上述改進的前提下，系統即便遭受雷擊，那么波阻抗作用也能夠顯著降低其幅值與入侵波的長度，進而避免表現為過于強烈的沖擊電暈。如果將平均的線路高度設計為h，整年的雷暴天數設計為T，那么線路遭受雷擊的次數可以依照N=0.015Th的公式予以計算。

3.2 優化直流電源的性能

在目前狀況下，針對變電所設置的直流電源正在全面予以改造，確保電源能夠符合更高層次的可靠性。近些年來，有關部門針對當前各種類型的直流電源都在著手加以相應的改造，對其改編成環狀的分組供電、輻射狀供電以及其他供電方式。依照綜合自動化的基本運行原理，如果選擇了輻射狀的直流電源，那么應當致力于保障各條供電回路。在某個時間段，系統如果突然表現為失電現象，則應當有效保護其他與之相關的測控盤，避免失電范圍得以迅速擴大。

一般來講，變電所控制室應當能夠容納保護測控盤與直流盤，因此整體上呈現相對較低的電源故障頻率。與之相比，如果選擇了環狀的分組供電模式，那么應當緊密結合環狀供電以及輻射供電各自具備的優勢，確保針對系統饋線予以實時性的監控。對于所內監控、主變保護測控以及饋線保護而言，都應當為其配置相應的高壓入侵防控措施。從現狀來看，很多牽引變電所都傾向于分組環狀供電，這是因為其設置了較少的電源回路，因此簡化了整體上的操作流程并且提升了可靠性。如圖3所示。

3.3 強化隔離開關與接觸網的接地保護

接觸網應當配置隔離開關，對其有必要強化電源保護以及開關接地。對于接地網來講，應當在控制裝置的兩側位置上安裝必要的隔離開關，通常應當運用兩側接地連接的措施對其加以相應的處理。在實現上述接地保護的前提下，對于短路電流就能有序實現減少，同時也全面保護了其中現有的二次設備。與此同時，對于整個系統可以將其視為等電位體，進而有效保障了二次設備在各個時間段的安全運行。在這其中，接地電阻可以表示為R，最大故障對應的電流值表示為I，那么R≤ 2000/1。

4 結束語

經過綜合分析可知，針對二次回路如果要著眼于防控雷電入侵，則有必要密切關注綜合性的高壓入侵防控措施。對于整個牽引變電所來講，技術人員應當將防控高壓入侵的關鍵點集中于設備隔離、設備屏蔽、設備接地、均壓措施以及其他相關措施。在上述的各項舉措中，核心舉措就在于完善現有的接觸網性能，確保將隔離變壓器布置于接觸網的相應位置上。通過運用上述的綜合性措施，應當能夠獲得更高層次的高壓入侵防控效應。與此同時，通過設置應急保護的舉措來妥善保護進線電源，避免其表現為不良的運行退出方式。在未來的相關實踐中，技術人員還需更多關注全方位的高壓入侵防控措施，對于變電所內部的各類二次設備予以妥善保護。

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