牵引变电所的防雷保护

摘 要：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。本文从雷电的形成机理入手，从牵引变电所防雷措施及防雷接地两大方面论述了牵引变电所的防雷保护技术的应用现状。

关键词：牵引变电所 防雷保护

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0138-01

在现代化铁路运输中尤其是电气化铁路日益普及的今天，牵引变电所的防雷安全直接关系到铁路的安全运行。牵引变电所是防雷保护的重要环节，对包括二次系统在内的牵引变电所的防雷技术的要求越来越高，

1 过电压的概念

1.1 过电压的类型及产生

过电压按产生的原因，分为内部过电压和外部过电压两大类。

内部过电压是在电网工作电压的基础上产生的，它是由于系统内部参数发生变化时电磁能量的振荡和积累所引起的，它又分为操作过电压和暂时过电压两类。

外部过电压是由系统以外的雷电引起的，故称之为大气过电压或雷电过电压，通常简称为雷电。雷电是带电荷的雷云引起的放电现象，产生雷电的大气层是一个以水为溶剂与其它溶于水的微量物质为溶质组成的水溶液与气溶胶的混合体的水气云团，以及包围水气云团的绝缘空气组成。

1.2 防雷保护的措施

大量的研究及运行经验表明：变电所的雷击事故主要来自两个方面：一是雷直击于变电所；二是雷击输电线路后产生的雷电波侵入变电所。根据上述分析，防雷保护可以从外部和内部两个方面来考虑：一方采用避雷针和避雷线等避雷装置避免直击雷和防止雷电入侵变电所；另一方面采用避雷器、分流保护等设备技术消除入侵波和内部过电压，现场运行中通常采用下面不同的防雷设备，在实践中证明是安全可靠的。

2 防雷保护的主要设备

2.1 外部防雷保护设备

雷电破坏的主要方式是直接对建筑物或构筑物发生闪击，巨大能量集中在闪击点，直接损坏建筑物结构。外部防雷措施是利用金属接闪体迎击雷电，利用下线将电流导向大地，从而保护建筑物的安全。因此外部防雷是整体防雷中的第一道防线。

2.1.1 避雷针

装设避雷针可以保护整个变电所建筑物免受直接雷击。避雷针可以装设在单独杆塔、户外配电装置的构架或投光灯的杆塔，但不能装设在变压器的门型构架，否则雷击过电压有可能损坏变压器。

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5 m。

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3 m。

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35 kV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1～2 km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10 Ω。

对于电压35 kV、容量3200 kVA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10 kV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

变电所的进出线段虽已采取防雷措施，且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路侵入变电所内的部分，其过电压对内设备仍有一定危害。特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。而外部防雷设备只能防护雷电直击设备或雷电入侵变电所，针对内部雷电入侵波、雷击感应过电压以及系统操作过电压的防护，则必须采用内部防雷保护设备。

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6～10 kV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5 m。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3 m，否则应采取均压措施，或敷设厚度为50～80 mm的沥青加碎石层。

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

接地就是让已经内入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。良好的接地体是可靠防雷的基本条件，否则雷电将通过避雷针、避雷带等设备引入到接地体，产生二次反击雷，从而严重危害电子设备。所以，变电所接地网在变电所投入运行时，要确保接地电阻满足规范要求，并且要对电网的接地电阻定期进行检测，以确保接地电阻满足安全运行的要求。

由于根据变电所防雷的特点、条件和要求，采取相应雷电防护措施，因此对处在不同区域的设备系统，须进行等电位连接和安装电源防雷装置及浪涌电压保护装置，使得处在不同层次的设备系统达到统一的防雷效果。

变电所防雷保护满足要求以后，还需要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，并且在避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求。防雷装置的接地体通常单独敷设。

4 结论

为了满足现代电气化铁路的运营要求，牵引变电所的防雷保护措施必须全面可靠地适应不断提高的综合自动化技术的发展，以保证牵引供电系统的万无一失。

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（13）.

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