27.5kV牵引变电所防雷保护问题分析

王鲭权

西安铁路局安康供电段，陕西汉中 723000

1 雷电的基本形式

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高，可达20 公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是3 万安培，最大电流可达30 万安培。闪电的电压很高，约为1 亿至10 亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。 带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

2 27.5kV 牵引变电所遭受雷击的主要形式及防雷措施

27.5kV 变电所属于牵引供电系统的重要组成部分之一，在变电所遭遇经济突发雷击事故前提下，铁路系统面临着大面积的停电风险，严重危及到铁路运输系统的安全。因而必须对变电所采取一定的防雷保护措施。

变电所可能遭遇的雷击危险主要来自于两个方面：一是雷电发生时,雷电直接破坏变电所的电气设备；二是因架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压所形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此，对于雷电对变电所进线及变压器破坏的防护措施显得尤为重要。

1）变电所的直击雷防护。装设避雷针是直击雷防护的主要措施，它将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，有效保护到了电气设备、建筑物不受直接雷击；

2）变电所对侵入雷电波防护。在变电所的进、出线上装设阀型避雷器,当线路遭遇雷击时，将有行波沿导线向变电所运动，阀型避雷器限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度，从而保护了变电所设备免遭雷击。

3 27.5kV 牵引变电所遭受雷击问题分析

27.5kV 牵引变电所在实际运行过程中，由于防雷措施不到位缘故，发生雷击直接造成变电所设备烧损，影响牵引供电安全。主要存在几方面问题：

1）避雷针接地电阻不符合规范要求。对于变电所直击雷防护措施，避雷针装设一般能符合设计要求，但避雷针接地电阻由于变电所土壤电阻率等因素的影响不能达标，施工人员考虑施工难度大，可能偷工减料，提供避雷针接地电阻合格的虚假试验数据；

2）变电所进线线路避雷设施不全或不正确。由于变电所进线第一极杆塔至变电所线路属于铁路单位与地方供电局结合部设备，个别变电所进线第一极杆塔至变电所线路未架设避雷线，或者架设的避雷线直接连接变电所进线杆塔的接地线。

前一情况下，由于变电所设备绝缘水平与线路设备绝缘水平相比较低，特别是变电所进线备用时避雷器不能起到保护进线设备（绝缘子和进线隔开磁柱）作用时，一旦发生线路雷击，设备抗雷压力全部压在变电所进线设备上，导致变电所进线设备雷击损坏。如2011 年7 月，**变电所进线因无避雷线保护遭受雷击，造成变电所进线母线绝缘子（组合电器）击穿，变电所较长时间单电源供电，严重危及供电安全。

后一情况下，由于变电所进线杆塔接地线与变电所主地网相连，如果进线避雷线直接连接变电所进线杆塔的接地线，一旦进线避雷线导入雷电波，雷电波将向变电所运动，并导入变电所主地网中，可能对变电所电气设备造成反击事故；

3）变电所27.5kV 所用变向所外供电线路导入雷电造成变电所二次设备反击事故。由于生产的需要，变电所27.5kv 所用变有时向变电所附近路内生产部门进行供电，架设的线路一旦遭受雷击，雷电波沿所用变供电线路向变电所运动，除了造成变电所生产、生活电器设施损坏外，同时严重危及变电所直流系统设备以及变电所二次保护设备。如2012 年7 月，***变电所27.5kV 所用变供电线路遭受雷击，该变电所及供电生产部门的办公电脑烧损外，变电所控制、信号回路空气开关、保护装置也同时损坏。

4 采取的措施

防雷规范对不同接地网规定有不同的电阻值，在经济合理的前提下，应尽可能降低接地电阻，能够有效限制地电位的升高。

结合牵引变电所实际运行，为切实防止变电所因雷击产生严重的设备和人身事故，应采取以下措施：

1）严格按照设计和施工规范进行防雷设施施工。除了正确进行变电所避雷针安装外，避雷针的接地电阻必须符合规范的要求。（独立避雷针的接地电阻不得大于10 欧姆）；

2）加强与供电局沟通联系，对于变电所附近进线线路，必须架设完备的避雷线，进线避雷线连接变电所进线杆塔时，比如采用绝缘子隔断，防止雷电导入变电所主地网中；

3）加强变电所所用变供电的管理，对向所外供电线路进行防雷检查，可以采取电缆埋入地下或设置专门防雷设施的防雷保护措施，同时变电所应在直流系统交流充电回路中加装隔离变等保护设施，保护变电所直流系统免受雷击，影响变电所二次保护设备正常运行。

5 结论

变电所一旦遭受雷击，可能产生严重事故，因此变电所防雷保护工作必须高度重视。笔者从自身变电所运行管理中，分析讨论了几方面的问题，并提出了整治措施和方法，认识可能难免片面和狭隘，但希望通过本次讨论分析，对铁路变电所防雷保护有所帮助，进一步完善变电所防雷措施，确保铁路运输安全和社会稳定。