铁路牵引变电所的防雷措施分析

铁路牵引变电所的防雷措施分析

在经济快速发展带动下，我国的铁路取得了飞速的发展，而且经过铁路多次的大提速，对铁路运行的安全性提出了更高的要求。牵引变电所作为铁路供电系统的核心，随着铁路现代化进程的不断发展，其容量和功能都不断加强。为了确保其供电的可靠性和稳定性，则对其防雷技术提出了更高的要求。文章从过电压的概念入手，分析了防雷保护的主要措施，并进一步对变电所的防雷接地进行了具体的阐述。

标签：铁路；牵引变电所；防雷措施

前言

目前我国铁路已基本实现了电气化，这就对铁路供电系统的安全性和稳定性提出了更高的要求。我国铁路供电系统的核心即是牵引变电所，其集中了多种高压电气设备，而这些设备的内绝缘都是不能自动恢复的绝缘，这就导致一旦牵引变电所一旦不能正常供电，则会导致铁路的供电中断，直接影响铁路正常的运营。而在当前对牵引变电所影响最大的则是雷击事故，由于雷击而导致铁路供电中断的情况占有较大比例，所以在当前情况下，为了确保铁路安全的运输，实现预期的经济效益，则需要加强牵引变电所的防雷安全。

1 过电压的概念

1.1 过电压的类型及产生

过电压的产生原因不同，由不同的原因导致其可分为内部过电压和外部过电压。内部过电压是基于电网工作电压基础上形成的，其主要是由于电磁能量的振荡和积累所导致的，所以内部过电压可以分为操作过电压和暂时过电压两种。而导致外部过电压产生的因素主要是雷电所导致的，所以外部过电压也可称为大气过电压和雷电过电压，由于在雷雨天带电荷的雷云则会导致放电现象的产生，而在大气层由水气云团和包围水气云团的绝缘空气所组成，所以其导致雷电的产生，而雷电产生后会产生的直击雷会直接破坏变电所，也可通过线电线路入侵到变电所内，导致变电所发生雷击事故。

1.2 防雷保护的措施

进行防雷保护时则需要根据雷击事故的情况来进行，雷击对变电所有两种形式，一种是直击雷，一种是通过输电线路入侵而导致雷电波破坏变电所。这就使在进行防雷保护时需要从两个方面入手，即外部和内部两个因素，因此对于直击雷可以直接利用避雷针和避雷线装置，而对于入侵波而需要利用避雷器和分流保护设备来进行，而且不同的防雷方式在实践应用中取得了较好的效果，可以有效的提高变电所的安全可靠性。

2 防雷保护的主要设备

2.1 外部防雷保护设备

当雷击发生时，其会对构筑物直接发生闪击，当雷电所产生的巨大能量集中在闪击点时，则会导致构筑物受到直接破坏。所以在进行外部防雷时则需要利用金属接闪体来接下雷击的能量，同时用下线将雷击电流引向大地，避免其对构筑物产生损失，这也是防雷过程中的第一道防线。

2.1.1 避雷针

利用避雷针可以起到防雷击的目的，变电所建筑物在避雷针的作用下可以使其免受雷击的损坏，但对于避雷针所装设的位置也有一定的要求，需要装设在单独的杆塔上，不能利用变压器的门型构架来进行装设，这样一旦雷击发生时，所产生的过电压会导致变压器受损。

独立安装的避雷针的安装距离标准有以下两方面。

第一，地上由独立避雷针到配电装置的导电部分之间、变电所电气设备与构架接地部分之间的空气隙一般不小于5m。第二，地下由独立避雷针本身的接地装置与变电所接地网间最近的地中距离一般不小于3m。

2.1.2 避雷线、避雷器。防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，从而起到保护主变压器免受损坏。为此，要求此类避雷装置的安装，应尽量靠近主变压器。

对于35kv电力线路，为保护变电所附近线路上的变电设备免受雷电沿线路入侵波的危害，一般仅在变电所进出线1～2km段内装设避雷线，而不采用全线装设架避雷线的方法来进行直击雷防护，但是通常在架空避雷线的两端装设管型避雷器，限制沿保护段以外的线路进入变电所内的入侵波，其接地电阻不得大于10Ω。

对于电压35kv、容量3200kvA以下的一般负荷变电所，可采用简化的进出线段保护接线方式。

对于10kv以下的高压配电线路进出线段，只装设FZ型或FS型阀型避雷器，以保护其线路断路器及隔离开关。

2.2 内部防雷保护设备

外部防雷设施并没有办法防止侵入到变电所内的入侵波对变压器所带来的损害。因为尽管对于变电所的一些进出线段做了一些防雷措施，但雷电波在传输过程会发生衰减，这就导致其在侵入变电所内的设备时还会有一定的危害产生，所以还需要针对这部分入侵波进行防雷保护，以避免变电所内的设备受到损害。

2.2.1 阀型避雷器。通常在变压器母线上装设一组阀型避雷器进行保护。在6～10kv变电所中，阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离，一般不应大于5m。为使任何运行条件下变电所内的变压器都能够得到保护，对于分段母线的每段母线上都应装设阀型避雷器。

当变电所处于多雷区时，这时需要将阀式避雷器或金属氧化物避雷器装设在变压器中性点不接地的低压侧，从而起到保护作用，避免雷电波利用低压线路进入到变电所内，从而导致电力变压器的绝缘受到击穿，毁坏设备。在防雷系统中，需要用到各种钢材，为了起到更好的防雷效果，则需要采用镀锌防锈钢材，而利用焊接方法来进行联连。

另外在进行避雷针装设时，需要将照明线和电话线避开装有独立避雷针的杆塔上，这样就可以有效的避免雷电波借由导线传入到室内，使人身安全受到较大的威胁。而在行人经常通行的地方也不能进行独立避雷针和接地装置的安设，在装设时以保证其大于道路与出入口三米的距离为宜。

2.2.2 分流保护。分流保护是保护各种电子设备或电气系统的关键措施，是现代防雷技术迅猛发展的重点，所谓分流就是在包括电力电源线、数据线、电话线或天馈线等信号线等在内的所有从室外来的导体与防雷接地装置或接地线之间并联避雷器SPD，当直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻值急剧下降，近于短路状态，雷电电流由此处分流入地。雷电流在分流之后，仍会有少部份沿导线进入设备，危及不耐高压的微电子设备的安全，所以对于这类设备在导线进入机壳前，应进行多级分流，要求至少不低于三级防雷保护。

3 变电所的防雷接地

利用防雷接地可以有效的入侵到防雷系统内的闪雷引入到大地，避免雷电能量集中在某一处从而导致设备受到不同程度的破坏。通过设置良好的接地系统，可以有效的将雷电能量有效的泄放出去，使引线上的电压能够降低，避免由于电压高而产生反击。确保接地体的良好性，可以有效的避免二次反击雷的产生，有效的保证电子设备的安全性。因此对于牵引变电所在投入运行时，就要做好相应的接地设施，而且确保其接地要严重按照相应的规范要求来进行，同时还要定期对接地电阻进行检测，确保其时刻处于安全运行的水平内。

在对变电所进行防雷保护时，需要对不同区域内的设备系统进行等电位连接，同时电源也要进行防雷装置的安装，还要安装相应的电压保护装置，这就可以使变电所内处于不同层次的设备系统都具有统一的防雷效果。另外，还需要在变电所内敷设统一的接地网，这样可以有效的保证变电所内设备的安全，使其符合防雷的要求。

4 结束语

目前我国铁路已基本实现了电气化，而电气化铁路的运营则对牵引变电所的