楊官印
摘 要:近年來(lái),鐵路事業(yè)取得了飛速的發(fā)展,原來(lái)的燃?xì)鈾C(jī)車(chē)基本已全被電力機(jī)車(chē)所取代。電力機(jī)車(chē)的供電系統(tǒng)由牽引變電所負(fù)責(zé)提供,目前鐵路的快速發(fā)展,牽引變電所也為了更好的為機(jī)車(chē)提供動(dòng)力支持,無(wú)論變電所的容量和功能都得以大規(guī)模的提升,這就對(duì)其防雷保護(hù)有了更好的要求。本隨著現(xiàn)代鐵路的飛速發(fā)展,牽引變電所的容量日益增加,功能日益強(qiáng)大,對(duì)其防雷技術(shù)的要求也日益提高。文章從過(guò)電壓的概念入手,對(duì)防雷保護(hù)的主要設(shè)備進(jìn)行了分析,并進(jìn)一步對(duì)變電所的防雷接地進(jìn)行了具體的闡述。
關(guān)鍵詞:牽引變電所;防雷保護(hù);設(shè)備;接地
前言
目前鐵路已實(shí)現(xiàn)了電氣化,電氣化鐵路的安全運(yùn)行需要牽引變電所來(lái)保持供電的持續(xù)性和可靠性,作為鐵路供電系統(tǒng)的核心,牽引變電所的安全事關(guān)鐵路的正常運(yùn)行。牽引變電所內(nèi)有多種高壓電氣設(shè)備,這些設(shè)備的內(nèi)部絕緣都是無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)的,所以一旦牽引變電所發(fā)生故障,特別是雷擊事故,則會(huì)導(dǎo)致鐵路運(yùn)輸?shù)闹袛啵硅F路的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)輸?shù)陌踩允艿捷^大的影響,所以為了確保牽引變電所能夠進(jìn)行正常的電力供應(yīng),則做好防雷保護(hù)措施是十分重要的事情。
1 過(guò)電壓的概念
1.1 過(guò)電壓的類型及產(chǎn)生
過(guò)電壓是造成電力系統(tǒng)無(wú)法正常供電的主要因素,通常來(lái)講,過(guò)電壓又分內(nèi)部過(guò)電壓和外部過(guò)電壓兩種。內(nèi)部過(guò)電壓分為操作過(guò)電壓和暫時(shí)過(guò)電壓兩種,這是在工作電壓基礎(chǔ)上,由于系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化導(dǎo)致電磁能量振蕩和積累所引起的。而外部過(guò)電壓則是由于雷電所引發(fā)的,也可稱為大氣過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓,是由于帶電荷的雷云所引起的放電現(xiàn)象,即雷電,從而導(dǎo)致外部過(guò)電壓的產(chǎn)生,命名電力設(shè)備的絕緣受到破壞,無(wú)法正常運(yùn)行。
1.2 防雷保護(hù)的措施
牽引變電所在運(yùn)行過(guò)程中,在以往的雷擊事故中,通常都是雷電直接作用于變電所或是輸電線路,從而使變電所內(nèi)的設(shè)備受到損壞。所以在牽引變電所進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí),不僅要做好防止直擊雷的保護(hù),同時(shí)還要對(duì)入侵變電所內(nèi)的雷電進(jìn)行預(yù)防。所以在進(jìn)行防雷保護(hù)過(guò)程中通常都會(huì)采用避雷針和避雷線等相關(guān)避雷裝置來(lái)防止直擊雷及雷電波的入侵,避免高壓設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生過(guò)電壓,這些避雷裝置在長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中其防雷效果十分明顯,具有安全可靠性。
2 防雷保護(hù)的主要設(shè)備
2.1 外部防雷保護(hù)設(shè)備
牽引變電所建筑在受到雷擊時(shí),其雷電的巨大能量會(huì)集中在閃擊點(diǎn)上,從而對(duì)建筑的外部帶來(lái)直接的損壞,所以在對(duì)外部進(jìn)行防雷保護(hù)時(shí),則需要利用金屬接閃體來(lái)迎擊雷電,然后利用下線將電流導(dǎo)向大地,從而保護(hù)建筑物的安全,使雷電無(wú)法突破防雷的第一道防線,確保了變電所的安全。
2.1.1 避雷針。利用避雷針可以有效的起到防雷的作用,所以在外部防雷時(shí),可以將避雷針安裝在建筑物外部的單獨(dú)桿塔上,這樣可以在雷擊發(fā)生時(shí),將雷電流引入到地下,從而避免雷擊所對(duì)建筑物造成的損害,但不能裝設(shè)在變壓器的門(mén)型構(gòu)架上,這樣一旦有雷擊發(fā)生,則會(huì)導(dǎo)致變壓器受損。在進(jìn)行避雷針安裝時(shí),則需要注意安裝時(shí)的距離標(biāo)準(zhǔn)。
第一,地上由獨(dú)立避雷針到配電裝置的導(dǎo)電部分之間、變電所電氣設(shè)備與構(gòu)架接地部分之間的空氣隙一般不小于5m。第二,地下由獨(dú)立避雷針本身的接地裝置與變電所接地網(wǎng)間最近的地中距離一般不小于3m。
2.1.2 避雷線、避雷器。對(duì)于35kv電力線路,為保護(hù)變電所附近線路上的變電設(shè)備免受雷電沿線路入侵波的危害,一般僅在變電所進(jìn)出線1~2km段內(nèi)裝設(shè)避雷線,而不采用全線裝設(shè)架避雷線的方法來(lái)進(jìn)行直擊雷防護(hù),但是通常在架空避雷線的兩端裝設(shè)管型避雷器,限制沿保護(hù)段以外的線路進(jìn)入變電所內(nèi)的入侵波,其接地電阻不得大于10Ω。
對(duì)于電壓35kv、容量3200kvA以下的一般負(fù)荷變電所,可采用簡(jiǎn)化的進(jìn)出線段保護(hù)接線方式。
對(duì)于10kv以下的高壓配電線路進(jìn)出線段,只裝設(shè)FZ型或FS型閥型避雷器,以保護(hù)其線路斷路器及隔離開(kāi)關(guān)。
2.2 內(nèi)部防雷保護(hù)設(shè)備
通過(guò)外部防雷保護(hù)則可以有效的防止直擊雷對(duì)設(shè)備所造成的破壞,也可以有效的防止雷電入侵到變電所內(nèi),但還是很難避免雷電波沿著進(jìn)出線侵入到變電所內(nèi)的情況。目前對(duì)于變電所的進(jìn)出線都采取了相應(yīng)的防雷措施,同時(shí)雷電波在傳輸過(guò)程中也會(huì)呈現(xiàn)不斷的衰弱,但如果其入侵到內(nèi)部所產(chǎn)生的過(guò)電壓還是會(huì)對(duì)主變壓器帶來(lái)較大的損害,所以還需要做好內(nèi)部防雷保護(hù)措施,從而有效的對(duì)內(nèi)部雷電入侵波和雷擊感應(yīng)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓的防護(hù)作用。
2.2.1 閥型避雷器。通常在變壓器母線上裝設(shè)一組閥型避雷器進(jìn)行保護(hù)。
在6~10kv變電所中,閥型避雷器與被保護(hù)的變壓器間的電氣距離,一般不應(yīng)大于5m。為使任何運(yùn)行條件下變電所內(nèi)的變壓器都能夠得到保護(hù),對(duì)于分段母線的每段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。
在多雷區(qū),當(dāng)變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí),其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)間隙,用來(lái)防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。防雷系統(tǒng)的各種鋼材,必須采用鍍鋅防銹鋼材,聯(lián)接方法要用焊接。圓鋼搭接長(zhǎng)度不小于6倍直徑,扁鋼搭接長(zhǎng)度不小于2倍寬度。在裝設(shè)避雷針時(shí),應(yīng)注意以下兩點(diǎn):第一,照明線或電話線不要架設(shè)在獨(dú)立的避雷針上,防止雷擊避雷針時(shí)雷電波沿導(dǎo)線傳入室內(nèi),危及人身安全。第二,獨(dú)立避雷針及其接地裝置,不應(yīng)裝設(shè)在行人經(jīng)常通行的地方,與道路或出入口的距離不應(yīng)小于3m,否則應(yīng)采取均壓措施,或敷設(shè)厚度為50~80mm的瀝青加碎石層。
2.2.2 分流保護(hù)。所謂分流就是在包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電話線或天饋線等信號(hào)線等在內(nèi)的所有從室外來(lái)的導(dǎo)體與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)避雷器SPD,當(dāng)直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí),避雷器的電阻值急劇下降,近于短路狀態(tài),雷電電流由此處分流入地。雷電流在分流之后,仍會(huì)有少部份沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備,危及不耐高壓的微電子設(shè)備的安全,所以對(duì)于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前,應(yīng)進(jìn)行多級(jí)分流,要求至少不低于三級(jí)防雷保護(hù)。
3 變電所的防雷接地
讓雷電進(jìn)入到防雷系統(tǒng)后,則需要變電所內(nèi)的設(shè)備做好搪地,這樣會(huì)引導(dǎo)雷擊電流流入大地,不會(huì)對(duì)設(shè)備造成破壞,使雷電的能量得到有效的泄放,使引線上的電壓保持在正常的范圍內(nèi),避免發(fā)生反擊的情況。所以在變電所內(nèi)的防雷系統(tǒng)中,要具有良好的接地體,這是防雷的關(guān)鍵,可以有效的避免二次反擊雷的產(chǎn)生,保護(hù)電子設(shè)備的安全。因此,牽引變電所要做好接地網(wǎng),不僅在使接地網(wǎng)滿足規(guī)范的要求,同時(shí)還要對(duì)接地電阻進(jìn)行定期的檢測(cè),確保電阻能夠滿足安全運(yùn)行的需要。所以需要在實(shí)際牽引變電所運(yùn)行中,根據(jù)運(yùn)行的情況,來(lái)對(duì)進(jìn)行等電位連接、電源防雷裝置及浪涌電壓保護(hù)裝置的安裝和設(shè)置,從而使變電所內(nèi)的所有設(shè)備都能夠達(dá)到統(tǒng)一的防雷效果。而當(dāng)變電所內(nèi)所有設(shè)備都能夠滿足防雷保護(hù)要求后,則需要進(jìn)行統(tǒng)一接地網(wǎng)的敷設(shè),同時(shí)為了進(jìn)一步確保防雷措施的安全性,則還需要在避雷針和接地體下增加接地體,而且還要單獨(dú)對(duì)這些接地體進(jìn)行敷設(shè)。
4 結(jié)束語(yǔ)
牽引變電所防雷保護(hù)與電氣化鐵路運(yùn)行的安全性息息相關(guān),所以需要進(jìn)行全面、可靠的設(shè)置,確保防雷的各項(xiàng)措施都到位,以保證牽引供電氣的供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,為電氣化鐵路提供持續(xù)的電力供應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
[1]林寶權(quán).淺談發(fā)電廠、變電所防雷設(shè)計(jì)圖審的實(shí)踐和認(rèn)識(shí)[J].浙江氣象,2006(2).
[2]吳華丹.牽引變電所二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的探討[J].城市建設(shè)理論研究,2011(13).
[3]張志竟.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行分析上冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社,1995.