牵引变电所防雷保护措施分析

牵引变电所防雷保护措施分析

近年来，铁路事业取得了飞速的发展，原来的燃气机车基本已全被电力机车所取代。电力机车的供电系统由牵引变电所负责提供，目前铁路的快速发展，牵引变电所也为了更好的为机车提供动力支持，无论变电所的容量和功能都得以大规模的提升，这就对其防雷保护有了更好的要求。本随着现代铁路的飞速发展，牵引变电所的容量日益增加，功能日益强大，对其防雷技术的要求也日益提高。文章从过电压的概念入手，对防雷保护的主要设备进行了分析，并进一步对变电所的防雷接地进行了具体的阐述。

标签：牵引变电所；防雷保护；设备；接地

前言

目前铁路已实现了电气化，电气化铁路的安全运行需要牵引变电所来保持供电的持续性和可靠性，作为铁路供电系统的核心，牵引变电所的安全事关铁路的正常运行。牵引变电所内有多种高压电气设备，这些设备的内部绝缘都是无法自动恢复的，所以一旦牵引变电所发生故障，特别是雷击事故，则会导致铁路运输的中断，使铁路的经济效益和运输的安全性受到较大的影响，所以为了确保牵引变电所能够进行正常的电力供应，则做好防雷保护措施是十分重要的事情。

1 过电压的概念

1.1 过电压的类型及产生

过电压是造成电力系统无法正常供电的主要因素，通常来讲，过电压又分内部过电压和外部过电压两种。内部过电压分为操作过电压和暂时过电压两种，这是在工作电压基础上，由于系统内部参数发生变化导致电磁能量振荡和积累所引起的。而外部过电压则是由于雷电所引发的，也可称为大气过电压和雷电过电压，是由于带电荷的雷云所引起的放电现象，即雷电，从而导致外部过电压的产生，命名电力设备的绝缘受到破坏，无法正常运行。

1.2 防雷保护的措施

牵引变电所在运行过程中，在以往的雷击事故中，通常都是雷电直接作用于变电所或是输电线路，从而使变电所内的设备受到损坏。所以在牵引变电所进行防雷保护时，不仅要做好防止直击雷的保护，同时还要对入侵变电所内的雷电进行预防。所以在进行防雷保护过程中通常都会采用避雷针和避雷线等相关避雷装置来防止直击雷及雷电波的入侵，避免高压设备内部产生过电压，这些避雷装置在长期应用过程中其防雷效果十分明显，具有安全可靠性。

2 防雷保护的主要设备

2.1 外部防雷保护设备

牵引变电所建筑在受到雷击时，其雷电的巨大能量会集中在闪击点上，从而对建筑的外部带来直接的损坏，所以在对外部进行防雷保护时，则需要利用金属接闪体来迎击雷电，然后利用下线将电流导向大地，从而保护建筑物的安全，使雷电无法突破防雷的第一道防线，确保了变电所的安全。

2.1.1 避雷针。利用避雷针可以有效的起到防雷的作用，所以在外部防雷时，可以将避雷针安装在建筑物外部的单独杆塔上，这样可以在雷击发生时，将雷电流引入到地下，从而避免雷击所对建筑物造成的损害，但不能装设在变压器的门型构架上，这样一旦有雷击发生，则会导致变压器受损。在进行避雷针安装时，则需要注意安装时的距离标准。

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。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

通过外部防雷保护则可以有效的防止直击雷对设备所造成的破坏，也可以有效的防止雷电入侵到变电所内，但还是很难避免雷电波沿着进出线侵入到变电所内的情况。目前对于变电所的进出线都采取了相应的防雷措施，同时雷电波在传输过程中也会呈现不断的衰弱，但如果其入侵到内部所产生的过电压还是会对主变压器带来较大的损害，所以还需要做好内部防雷保护措施，从而有效的对内部雷电入侵波和雷击感应过电压、操作过电压的防护作用。

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。

在多雷区，当变压器的低压侧中性点不接地时，其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙，用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。防雷系统的各种钢材，必须采用镀锌防锈钢材，联接方法要用焊接。圆钢搭接长度不小于6倍直径，扁钢搭接长度不小于2倍宽度。在装设避雷针时，应注意以下两点：第一，照明线或电话线不要架设在独立的避雷针上，防止雷击避雷针时雷电波沿导线传入室内，危及人身安全。第二，独立避雷针及其接地装置，不应装设在行人经常通行的地方，与道路或出入口的距离不应小于3m，否则应采取均压措施，或敷设厚度为50～80mm的沥青加碎石层。

2.2.2 分流保护。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

让雷电进入到防雷系统后，则需要变电所内的设备做好搪地，这样会引导雷击电流流入大地，不会对设备造成破坏，使雷电的能量得到有效的泄放，使引线上的电压保持在正常的范围内，避免发生反击的情况。所以在变电所内的防雷系统中，要具有良好的接地体，这是防雷的关键，可以有效的避免二次反击雷的产生，保护电子设备的安全。因此，牵引变电所要做好接地网，不仅在使接地网满足规范的要求，同时还要对接地电阻进行定期的检测，确保电阻能够满足安全运行的需要。所以需要在实际牵引变电所运行中，根据运行的情况，来对进行等电位连接、电源防雷装置及浪涌电压保护装置的安装和设置，从而使变电所内的所有设备都能够达到统一的防雷效果。而当变电所内所有设备都能够满足防雷保护要求后，则需要进行统一接地网的敷设，同时为了进一步确保防雷措施的安全性，则还需要在避雷针和接地体下增加接地体，而且还要单独对这些接地体进行敷设。

4 结束语

牵引变电所防雷保护与电气化铁路运行的安全性息息相关，所以需要进行全面、可靠的设置，确保防雷的各项措施都到位，以保证牵引供电气的供电系统运行的稳定性，为电气化铁路提供持续的电力供应。

参考文献

[1]林宝权.浅谈发电厂、变电所防雷设计图审的实践和认识[J].浙江气象，2006（2）.

[2]吴华丹.牵引变电所二次系统设计思路的探讨[J].城市建设理论研究，2011