探究牵引变电所二次系统防雷措施

韩秀娟

（中国铁建电气化局集团北方工程有限公司，山西太原030000）

探究牵引变电所二次系统防雷措施

韩秀娟

（中国铁建电气化局集团北方工程有限公司，山西太原030000）

分析了牵引变电所被雷击的原因，就雷电侵入其二次系统的主要途径进行了探讨并给出行之有效的防雷措施。为进一步提升迁引变电所的防雷技术，保证牵引变电所安全、平稳的运行提供了保障。

牵引变电所；二次系统；防雷措施

引言

进入新世纪后，国内电子科技水平不断提升，电气化铁路牵引变电所拥有越来越高的自动化程度，在二次系统中的信号、保护、交通等装置中电子元件被大量的采用。这些微电子工作电压不高，耐电压和电流的水平有限，很容易遭受雷电的侵袭而无法平稳的工作，笔者在本文中就其防雷措施进行深入的探讨，以期进一步提升牵引变电所二次系统的防雷水平。

1　牵引变电所遭雷击的原因分析

1.1雷电的成因分析

之所以会出现雷电则是在特殊环境下大气和大地作用的结果，是一种正常的放电现象，在积雨云中很常见。大气的温度和气流处于动态之中，积雨云也会不断地运动，在运动的过程中相互磨察产生电子，导致云层带电。一般情况下，在下层的雷云会带负电荷，当其接近地面的时候会发生电荷感应，带上正电荷，由此会出现静电感应现象。这时，雷云和地面便形成电场。当电荷密度大到一定程度的时候，就会把空气击穿出现雷电现象。

1.2牵引变电所遭雷击的情况分析

1）感应过电压。雷电沿着架空线路侵入牵引变电所被称为感应过电压。当架空线路上方出现携带负电荷的雷云，在静电感应的作用下，正电荷在架空线路的某一处大量聚集。但是，雷雨向大地放电的过程中，架空线路里对正电荷的约束力会越来越弱，正电荷会越来越活跃，向导体的两端自由流动，此时产生的过电压会很高，从而威胁牵引变电所的运营安全。

2）直击过电压。牵引变电所的设备有时会被雷云直接的击中，产生的雷电流会特别大，设备的过电压会很高，把设备的绝缘击穿，让设备出现短路的情况。与此同时，物体中有雷电电流穿出现过热效应，把导线烧断。和变电所二次相连的设备被雷电直接击中后，因为二次电缆具有导流的特性，变电所二次设备面临被烧损的风险［1］。

2　雷电侵入牵引变电所二次系统的途径

2.1交直流电源系统引入雷电过电压

牵引变电所外部和内部的电源被雷击中，固然会经过多级避雷器处理，电压幅值显著下降，但是因为雷电波电压、能量都较高，仍有可能以脉冲形式经过变电器向交直流系统传递。这种电压不会危害高压设备，但是对二次设备来讲由于其的耐压值很低，经过电压破坏，轻者设备老化严重，重则导致系统损坏，无法正常、平稳的工作。除此之外，牵引变电所室内和室外控制电缆较多，也极有可能被感应雷过电压破坏。

2.2电压电流互感器引入雷电过电压

对电流互感器和电压互感器而言，他们是牵引变电所内接入高压的部分，很有可能承接来自高压线路上的过电压，然后再传至自动化设备，让计量装置、自投装置等遭受损坏。

2.3接地系统引入雷电过电压

目前接地电阻是牵引变电所接地网设计过程中考核的主要指标，而对接触电势和跨步电势关注度不高，让接触电压的效果不理想。当雷电击中牵引变电所的时候，在避雷针、避雷器的牵引下，雷电流会进入变电网的接地网而散流向大地。要是接地网没有较好的均压效果，由于雷电流过于强大会让接地网的局部电位过高，接地网不能均匀的分布电流，设备接地线会处于高电位，和设备外的通信、电源线路之间存在电位差，这些电位差会强加在设备上，损坏低压设备。

2.4通信线路引入雷电过电压

当前，光纤通信是牵引变电所和外部联系的主要方式，所以，GPS天线是牵引变电所中把雷电压引入综合自动化系统的主要设备。

3　牵引变电所二次系统防雷措施

3.1合理设计接地装置

对牵引变电站二次系统来讲，接地系统的优良与否直接决定其电压防护的优劣。在设计接地网时，不能仅仅重视接地电阻值，还需要对接触电势和跨步电势进行验算。笔者建议设计接地网的时候使用放空接地网，这样才能具有更好的均压效果；设置水平均压带之前要验算接触电势和跨步电势以及其仿真情况，导致在雷击的时候出现点位不均的情况，让二次系统被损坏。要尽量的把垂直的接地体布置在避雷器和避雷针所处的位置，可以让雷电流散泄的更快，保证不出现雷电流过大让局部电压过高的情况。建设接地网的时候，让主地网和设备接地线可靠地连接在一起［2］。

3.2屏蔽

所谓的屏蔽指的是让雷电电磁场浸入二次系统的通道阻断。就牵引变电所而言，采用的屏蔽措施主要是在二次设备外壳使用屏蔽材料，增强他们的抗干扰能力；在二次电缆上使用屏蔽电缆，因为不接地的情况下，屏蔽层不会屏蔽电场干扰，所以屏蔽层很有必要接地。为了让雷电电磁场对二次电缆的电磁干扰进一步降低，因此铺设二次电缆的时候使用辐射的形状效果会更好；电缆屏蔽层的接地点要尽量远离大雷电流。

3.3隔离

隔离开关和断路器的辅助接点处是牵引变电所综合自动化系统接入开关量、采集回路的地方，同时断路器和隔离开关所处的回路比较强，操作过电压或者雷电压会对其造成干扰，因此，笔者建议使用光耦隔离措施在回路接入综合自动化系统的时候进行隔离。

4　结语

我们不仅需要对其进行深化研究，更需要培养合格的人才，牵引变电所二次系统对牵引变电所安全、稳定的运行非常重要，由于其所处环境的限制经常会被雷击，这就要求我们必须加强其防雷措施的理论研究和利用。

［1］张诚，张纪元，周惠斌，等.京哈线铁路自闭贯通电能质量分析及治理方案［J］.电气化铁道，2014（2）:1-4.

［2］张威，何守胜，胡东波，等.浅析变电站二次系统过电压防护［J］.湖北电力，2010（3）:45-46；48.

（编辑：王慧芳）

Research on Lightning Protection Measures for the Two System of Traction Substation

Han Xiujuan
（North Engineering Company Limited of Chinese Railway Electrification Bureau Group，Taiyuan Shanxi 030000）

In this paper，the reason of the electric traction substation is analyzed firstly，then the main way of the second system is discussed，and finally the effective lightning protection measures are given.To further improve the lightning protection technology，it is necessary to ensure the safety and smooth operation of traction substation.

traction substation；two system；lightning protection measure

U224.3

A

2095-0748（2015）21-0023-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.21.10

2015-10-10

韩秀娟（1973—），女，山西汾西人，大专，毕业于重庆大学，助理工程师，研究方向：铁路电气化工程及其自动化。