牵引变电所的防雷措施

牵引变电所的防雷措施

徐虎刚 摘要： 雷电的危害十分严重，牵引变电所的防雷是不可忽视的问题，此外我们还要不断总结经验教训，加强运行、检修、维护各环节的工作。确保牵引变电所的安全运行及供电的可靠性。

关键词： 牵引 变电所 防雷

Abstract: the harm of lightning is very serious, traction substation lightning protection is a problem that cannot be ignored, in addition we also need to constantly sum up experience lesson, strengthening every link of operation, repair and maintenance work. Ensure the safety of the traction substation operation and the reliability of power supply.

Keywords: traction substation lightning protection

引言：电是一种大气中的放电现象，雷电流也是电流，强大的雷电流所产生的热量，可烧断导线和烧毁电力设备；雷电产生的过电压能击穿电气绝缘，甚至引起火灾和爆炸，造成人身伤亡。雷电过电压分直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压是雷闪直接击中电气设备导电部分时所出现的过电压。感应雷过电压是雷闪击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电气设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。牵引变电所防护直击雷一般采取装设避雷针或采用沿牵引变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。而对雷电侵入波的感应雷过电压的保护主要是装设避雷器和抗雷线圈。

1、牵引变电所的雷电反应 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牵引变电所，也可通过线电线路入侵到牵引变电所内，导致牵引变电所发生雷击事故。变电站现有的防雷保护设置对距牵引变电所较远的侵入波，能很好地避免牵引变电所主要电气设备遭受雷击的损害。但对于雷击点发生在3#杆塔至牵引变电所门型架约1km 范围内的情况，牵引变电所电气设备，尤其是牵引变压器与电力变压器的保护裕度很小，在雷电流达到110kA 时甚至能够引发绝缘击穿。牵引变压器这种直接关系到铁道电网正常运行的电气设备，一旦遭受雷击受到干扰破坏后果不可估量，因此进一步研究降低电气设备的过电压仍很有必要。

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，雷击对牵引变电所有两种形式，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牵引变电所。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，可以有效的提高牵引变电所的安全可靠性。

2.1牵引变电所的外部防雷

（1）接闪器

接闪器是防直击雷接受雷电流的金属导体，其形式有避雷网(带) 、避雷针、金属屋面等。避雷网(带) 应沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设，并按牵引变电所的防雷等级在整个屋面组成。根据雷击牵引变电所部位的规律，在牵引变电所上装设避雷针(网、带) ，就能可靠吸引强雷和弱雷。屋面避雷网(带) 一般采用热镀锌的圆钢或扁钢及热镀

锌件，敷设应平正顺直、固定可靠，搭焊长度应满足规范要求。避雷网(带) 在经过沉降缝或伸缩缝时应做煨弯补偿处理，避雷带在女儿墙敷设时，一般敷设在女儿墙的中间，当女儿墙宽度较大时，应将避雷带移向女儿墙的外侧处为宜，因为女儿墙的外沿易受雷击。

（2）引下线

引下线的作用是将避雷网(带) 与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路，通常利用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。引下线的数量及布置直接影响分流效果。引下线数量多且间距较小时，雷电流在局部区域分布也就较均匀，引下线上电压降减小，反击危险也相应减少。引下线应沿牵引变电所四周均匀或对称布置，其间距不应大于规范的要求，应尽可能增加引下线的数量，适当减少引下线间距。

2.2牵引变电所内部防雷

(1)避雷针 避雷针是防直击雷的有效装置。它的作用是将雷电吸引到自身并泄放到大地中，从而保护其附近的建筑物、构筑物和电气设备等免遭雷击。避雷针的保护原理是：当雷云中的先导放电向地面发展，距离地面一定高度时，避雷针能使先导通道所产生的电场发生畸变，此时，最大电场强度的方向将出现在从雷电先导到避雷针顶端（接闪器）的连线上，致使雷云中的电荷被吸引到避雷针，并安全泄放入地。

(2)避雷线 避雷线是由悬挂在保护物上空的镀锌钢绞线（即接闪器，截面不得小35mm2）、接地引下线和接地体组成。

避雷线主要用于保护架空线路免受直接雷击。它由悬挂在被保护物上空的接地线（截面不小于35mm2的镀锌钢绞线）、接地引下线和接地体（接地电极）三部分组成。避雷线也是利用自身的高度将雷电引向自身，并将雷电流导入大地。如果避雷线挂的较低，离导线很近，雷电有可能绕过避雷线直击导线，挂的过高将给施工带来困难，一般要求避雷线与最外侧导线的连线与垂线之间的夹角应保持在20～30°范围内为宜。在牵引变电所110KV 进线悬挂一段避雷线。

(3)避雷器 避雷器是用来限制沿线路侵入的雷电压（或因操作引起的内过电压）的一种保护设备。避雷器主要作用是降低入侵的雷电波，使之能够达到电气系统设备绝缘强度允许值以内。我国主要的避雷器是采用金属氧化物避雷器。

（4）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。

2.3牵引变电所的防雷接地

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。

在对牵引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，这就可以使牵引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，还需要在牵引变电所内敷设统一的接地网，这样可以有效的保证牵引变电所内设备的安全，使其符合防雷的要求。

2.4抗雷线圈

抗雷线圈的作用是为防止雷电波沿接触线、馈电线袭击牵引变电所内的电气设备，常在冲击耐压绝缘水平较低的27.5KV 馈电线首端（27.5KV 馈线隔离开关外侧）装设与避雷器相配合的抗雷线圈。当陡波头雷电流通过抗雷线圈后，抗雷线圈的电感产生的感抗使雷电流不能突变，从而将雷电的电流波、电压波的波头拉平，使过电压（波）上升陡度减慢，并在避雷器配合下降低侵入波的幅值。因而可减小对所内电气设备的危害。

总结; 根据防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性, 及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途, 采取相应雷电防护措施。对处在不同区域的设备系统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。根据以上的分析, 牵引变电所的防雷是不可忽视的问题, 建设单位和设计部门都应认真考虑、加以重视, 只要采取必要的措施, 是可以做好防雷工作、降低雷击造成的损失的。

参考文献：

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[2]胡乃定. 民用电气技术与设计[M].北京：清华大学出版社，2002.

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