牽引變電所防雷保護措施分析

楊官印

摘 要：近年來，鐵路事業(yè)取得了飛速的發(fā)展，原來的燃?xì)鈾C車基本已全被電力機車所取代。電力機車的供電系統(tǒng)由牽引變電所負(fù)責(zé)提供，目前鐵路的快速發(fā)展，牽引變電所也為了更好的為機車提供動力支持，無論變電所的容量和功能都得以大規(guī)模的提升，這就對其防雷保護有了更好的要求。本隨著現(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。文章從過電壓的概念入手，對防雷保護的主要設(shè)備進行了分析，并進一步對變電所的防雷接地進行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：牽引變電所；防雷保護；設(shè)備；接地

前言

目前鐵路已實現(xiàn)了電氣化，電氣化鐵路的安全運行需要牽引變電所來保持供電的持續(xù)性和可靠性，作為鐵路供電系統(tǒng)的核心，牽引變電所的安全事關(guān)鐵路的正常運行。牽引變電所內(nèi)有多種高壓電氣設(shè)備，這些設(shè)備的內(nèi)部絕緣都是無法自動恢復(fù)的，所以一旦牽引變電所發(fā)生故障，特別是雷擊事故，則會導(dǎo)致鐵路運輸?shù)闹袛?，使鐵路的經(jīng)濟效益和運輸?shù)陌踩允艿捷^大的影響，所以為了確保牽引變電所能夠進行正常的電力供應(yīng)，則做好防雷保護措施是十分重要的事情。

1 過電壓的概念

1.1 過電壓的類型及產(chǎn)生

過電壓是造成電力系統(tǒng)無法正常供電的主要因素，通常來講，過電壓又分內(nèi)部過電壓和外部過電壓兩種。內(nèi)部過電壓分為操作過電壓和暫時過電壓兩種，這是在工作電壓基礎(chǔ)上，由于系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化導(dǎo)致電磁能量振蕩和積累所引起的。而外部過電壓則是由于雷電所引發(fā)的，也可稱為大氣過電壓和雷電過電壓，是由于帶電荷的雷云所引起的放電現(xiàn)象，即雷電，從而導(dǎo)致外部過電壓的產(chǎn)生，命名電力設(shè)備的絕緣受到破壞，無法正常運行。

1.2 防雷保護的措施

牽引變電所在運行過程中，在以往的雷擊事故中，通常都是雷電直接作用于變電所或是輸電線路，從而使變電所內(nèi)的設(shè)備受到損壞。所以在牽引變電所進行防雷保護時，不僅要做好防止直擊雷的保護，同時還要對入侵變電所內(nèi)的雷電進行預(yù)防。所以在進行防雷保護過程中通常都會采用避雷針和避雷線等相關(guān)避雷裝置來防止直擊雷及雷電波的入侵，避免高壓設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生過電壓，這些避雷裝置在長期應(yīng)用過程中其防雷效果十分明顯，具有安全可靠性。

2 防雷保護的主要設(shè)備

2.1 外部防雷保護設(shè)備

牽引變電所建筑在受到雷擊時，其雷電的巨大能量會集中在閃擊點上，從而對建筑的外部帶來直接的損壞，所以在對外部進行防雷保護時，則需要利用金屬接閃體來迎擊雷電，然后利用下線將電流導(dǎo)向大地，從而保護建筑物的安全，使雷電無法突破防雷的第一道防線，確保了變電所的安全。

2.1.1 避雷針。利用避雷針可以有效的起到防雷的作用，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，這樣可以在雷擊發(fā)生時，將雷電流引入到地下，從而避免雷擊所對建筑物造成的損害，但不能裝設(shè)在變壓器的門型構(gòu)架上，這樣一旦有雷擊發(fā)生，則會導(dǎo)致變壓器受損。在進行避雷針安裝時，則需要注意安裝時的距離標(biāo)準(zhǔn)。

第一，地上由獨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。對于35kv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1～2km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10Ω。

對于電壓35kv、容量3200kvA以下的一般負(fù)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(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

通過外部防雷保護則可以有效的防止直擊雷對設(shè)備所造成的破壞，也可以有效的防止雷電入侵到變電所內(nèi)，但還是很難避免雷電波沿著進出線侵入到變電所內(nèi)的情況。目前對于變電所的進出線都采取了相應(yīng)的防雷措施，同時雷電波在傳輸過程中也會呈現(xiàn)不斷的衰弱，但如果其入侵到內(nèi)部所產(chǎn)生的過電壓還是會對主變壓器帶來較大的損害，所以還需要做好內(nèi)部防雷保護措施，從而有效的對內(nèi)部雷電入侵波和雷擊感應(yīng)過電壓、操作過電壓的防護作用。

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6～10kv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(yīng)大于5m。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(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。

在多雷區(qū)，當(dāng)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)小于3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或敷設(shè)厚度為50～80mm的瀝青加碎石層。

2.2.2 分流保護。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(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)生的過電壓波沿這些導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線進入機殼前，應(yīng)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

讓雷電進入到防雷系統(tǒng)后，則需要變電所內(nèi)的設(shè)備做好搪地，這樣會引導(dǎo)雷擊電流流入大地，不會對設(shè)備造成破壞，使雷電的能量得到有效的泄放，使引線上的電壓保持在正常的范圍內(nèi)，避免發(fā)生反擊的情況。所以在變電所內(nèi)的防雷系統(tǒng)中，要具有良好的接地體，這是防雷的關(guān)鍵，可以有效的避免二次反擊雷的產(chǎn)生，保護電子設(shè)備的安全。因此，牽引變電所要做好接地網(wǎng)，不僅在使接地網(wǎng)滿足規(guī)范的要求，同時還要對接地電阻進行定期的檢測，確保電阻能夠滿足安全運行的需要。所以需要在實際牽引變電所運行中，根據(jù)運行的情況，來對進行等電位連接、電源防雷裝置及浪涌電壓保護裝置的安裝和設(shè)置，從而使變電所內(nèi)的所有設(shè)備都能夠達(dá)到統(tǒng)一的防雷效果。而當(dāng)變電所內(nèi)所有設(shè)備都能夠滿足防雷保護要求后，則需要進行統(tǒng)一接地網(wǎng)的敷設(shè)，同時為了進一步確保防雷措施的安全性，則還需要在避雷針和接地體下增加接地體，而且還要單獨對這些接地體進行敷設(shè)。

4 結(jié)束語

牽引變電所防雷保護與電氣化鐵路運行的安全性息息相關(guān)，所以需要進行全面、可靠的設(shè)置，確保防雷的各項措施都到位，以保證牽引供電氣的供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，為電氣化鐵路提供持續(xù)的電力供應(yīng)。

參考文獻

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