賈亨強(qiáng)

（滬昆鐵路客運專線貴州有限公司，貴陽550002）

1 引言

對于電氣化鐵路而言，牽引供電系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，其直接決定著電氣化鐵路的安全穩(wěn)定運行。在牽引供電系統(tǒng)當(dāng)中，高壓電氣設(shè)備是牽引供電設(shè)備安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)也是關(guān)鍵所在。但是，大部分的牽引供電設(shè)備都處于戶外，容易受到不同季節(jié)自然環(huán)境的影響，尤其是在夏秋季雷雨季節(jié)，如果沒有建立起完善的防雷措施，這樣就容易導(dǎo)致牽引供電設(shè)備遭受雷擊而出現(xiàn)損壞的情況[1]。同時，在高空環(huán)境當(dāng)中產(chǎn)生的高壓、高電流等最終會傳入到地面的變電所當(dāng)中，很容易對高壓設(shè)備造成損毀，導(dǎo)致整體的牽引供電系統(tǒng)無法正常有效運行。

2 防雷與接地

1）鋼結(jié)構(gòu)的避雷針在牽引變電所等中實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。

2）在分區(qū)所等母線上按照要求全部增加了氧化鋅避雷器等，提高抗雷避雷基本能力。

3）牽引變電所等接地系統(tǒng)依托接地箱這一平臺，全部納入到全線綜合接地系統(tǒng)當(dāng)中，之后就是按照相關(guān)要求進(jìn)行接地線引入操作。

3 氧化鋅避雷器劣化的原因

從實際上看，當(dāng)前電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)實際運行中，在防范雷擊問題上，主要是通過安裝避雷器來有效地防范雷擊，實踐證明，使用效果還是非常明顯的，其可以對來自高空大氣當(dāng)中的高電壓、直擊雷等進(jìn)行有效的防范。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種類型的避雷器不斷出現(xiàn)，其中，氧化鋅避雷器的應(yīng)用效果最為明顯，這種避雷器自身具有非常好的非線性性能，在放電性上表現(xiàn)也非常好，在今后的電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)實際防雷工作中必將會被廣泛應(yīng)用。但是，受到實際制作工藝等影響，氧化鋅避雷器還是存在著許多問題與不足。

結(jié)合以往使用的氧化鋅避雷器來看，導(dǎo)致避雷器出現(xiàn)問題的原因可以總結(jié)為以下幾點。

3.1 受潮

從基本組成上看，封殼在氧化鋅避雷器上發(fā)揮著重要作用，硅橡膠是其最基本的組成材料，這種材料隨著使用時限的增長，會受到來自外部環(huán)境各種因素的影響，容易導(dǎo)致出現(xiàn)質(zhì)量等方面的問題，最直接的結(jié)果就是其封閉性效果的降低。結(jié)合以往來看，也有一些避雷器在最初制作的時候，使用的工藝相對粗糙，這樣就容易讓水分等滲透到其中，從而對內(nèi)部的絕緣部分構(gòu)成影響，對于電阻片的損壞具有極大影響，進(jìn)而會直接降低氧化鋅避雷器的實際防雷避雷等效果。

3.2 老化

在實際運行中，氧化鋅避雷器的各個部位都會隨著時間的延長出現(xiàn)老化的情況，絕緣子片的老化對其產(chǎn)生的影響非常嚴(yán)重，會導(dǎo)致參考電壓值明顯下降，而且還會導(dǎo)致阻性電流等明顯增加。受到電網(wǎng)電壓相對恒定的影響，氧化鋅避雷器當(dāng)中的絕緣子片自身的荷電率會持續(xù)變高，自身的實際負(fù)擔(dān)會逐步加重，這樣絕緣子的老化現(xiàn)象會進(jìn)一步加快，最終的結(jié)果就是導(dǎo)致避雷器自身出現(xiàn)明顯的發(fā)熱現(xiàn)象，這些對于氧化鋅避雷器實際作用的發(fā)揮都會構(gòu)成直接影響。

3.3 抗沖擊能力差

從制作氧化鋅避雷器的基本過程中可以看出，其基本的制造工作非常復(fù)雜，包含的環(huán)節(jié)比較多，在各個控制點上的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)存在著明顯的不統(tǒng)一現(xiàn)象，這樣也無形中降低了絕緣子片抗沖擊電壓的基本能力，而且在實際運行中，絕緣子片實際損壞的情況在逐步加快。牽引供電系統(tǒng)在實際運行中容易出現(xiàn)接觸網(wǎng)斷線的情況，在一系列綜合作用影響之下，就會導(dǎo)致氧化鋅避雷器在實際避雷等操作中出現(xiàn)故障[2]。

3.4 過電壓防護(hù)能力差

如果過電壓自身的能量相對有限，如雷電過電壓，避雷器通過電流的泄露可以體現(xiàn)出非常好的限壓保護(hù)的基本作用。如果過電壓自身的能量是無限的，這種情況下就會導(dǎo)致避雷器反復(fù)地處于動作狀態(tài)，自身的熱量會不斷加劇，最終對氧化鋅避雷器帶來直接性的損壞影響。

3.5 安裝錯誤

從基本尺寸上看，氧化鋅避雷器自身的形狀比較小，在實際施工作業(yè)中很難引起足夠的重視，這樣，就容易出現(xiàn)避雷器在安裝當(dāng)中不受重視的情況，導(dǎo)致安裝不符合規(guī)定要求。一旦來到雨水季節(jié)，避雷器容易受到雨水積水等影響，出現(xiàn)爬弧持續(xù)放電的情況，對于避雷器而言也會導(dǎo)致一定的損壞現(xiàn)象。同時，有些施工單位在安裝避雷器的時候，在脫離器的安裝上存在錯誤，這也限制了脫離器作用的發(fā)揮。

4 氧化鋅避雷器劣化的預(yù)防手段

4.1 預(yù)防性試驗

為了確保避雷器能始終處于正常狀態(tài)，需要在每年的雨水季節(jié)之前對避雷器進(jìn)行相關(guān)的高壓實驗，重點是將避雷器拆開，對其自身的絕緣電阻等進(jìn)行測試。這有助于提前發(fā)現(xiàn)避雷器可能出現(xiàn)的損壞情況，但整體的成本投入比較大，且需要專業(yè)技術(shù)人員參與到其中。

4.2 在線監(jiān)測

通過在線監(jiān)測，可以對避雷器是否存在劣化現(xiàn)象進(jìn)行有效發(fā)現(xiàn)，重點是對避雷器在實際運行中是否存在著泄露電流的情況進(jìn)行檢查。但是，在實際監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，泄露電流量是比較小的，很難被有效監(jiān)測到，而在能夠監(jiān)測到的時候，避雷器可能就已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的毀損，并且這種監(jiān)測方法在實際實施上非常不方便，操作難度比較大。

4.3 避雷器脫離裝置

在避雷器的實際組成中，脫離器是一個重要的配套裝置，其與避雷器相互串聯(lián)配合發(fā)揮作用。通常情況下，脫離器不會出現(xiàn)動作脫離的情況，但如果是受到了雷擊的影響，避雷器不能正常運行，脫離器就會進(jìn)行相關(guān)動作，這樣就能夠把避雷器與牽引供電系統(tǒng)有效隔離開。

4.4 脫離裝置對比

4.4.1 熱熔式脫離裝置

從基本工作原理上看，熱熔式脫離裝置將一部分強(qiáng)度大、焊點低的合金和避雷器進(jìn)行串聯(lián)從而實現(xiàn)有效焊接。焊點受到溫度的影響，在避雷器出現(xiàn)損壞的情況下，會出現(xiàn)熔化的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致脫離器進(jìn)行相關(guān)動作。這種類型的脫離裝置對于制造技術(shù)的要求非常高，而且對于環(huán)境特別敏感，在運行上難度比較大。

4.4.2 熱爆式脫離裝置

熱爆式脫離裝置就是在避雷器運行出現(xiàn)問題的時候，在一系列放電、加熱等推動下，熱爆管自身的溫度會持續(xù)上升，直到溫度達(dá)到400℃的時候，脫離器自身就會動作。這種脫離裝置，在實際運行中存在著誤動作的情況。

4.4.3 分頻分流式脫離裝置

分頻分流式脫離裝置在實際運行中，對于高壓系統(tǒng)操作過電流可以起到非常好的耐受作用，且具有很多特殊的設(shè)計，有效避免了脫離器誤脫離或者損壞情況的出現(xiàn)，提高了工作的可靠性。對于一些雷擊比較嚴(yán)重的區(qū)域，一般是選用該類型的脫離裝置，但其實際成本投入比較高，并且技術(shù)應(yīng)用非常復(fù)雜[3]。

4.5 避雷線、避雷器

對于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1km～2km 段內(nèi)裝設(shè)避雷線，而不采用全線架設(shè)避雷線的方法來進(jìn)行直擊雷防護(hù)，但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，其接地電阻應(yīng)≤10Ω。對于電壓35kV、容量摘要kV·A 以下的一般負(fù)荷變電所，可采用簡化的進(jìn)出線段保護(hù)接線方式。對于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關(guān)。

4.6 避雷針

利用避雷針可以有效起到防雷的作用，所以在外部防雷時，可以將避雷針安裝在建筑物外部的單獨桿塔上，在雷擊發(fā)生時，將雷電流引入到地下，從而避免雷擊對建筑物造成損壞。需注意的是，避雷針不能裝設(shè)在變壓器的門型構(gòu)架上，這樣一旦有雷擊發(fā)生，則會導(dǎo)致變壓器受損。此外，在進(jìn)行避雷針安裝時，需要注意安裝時的距離標(biāo)準(zhǔn)：（1）地上由獨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≥5m；（2）地下由獨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≥3m。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著電氣化鐵路的增多，牽引供電系統(tǒng)在其安全運行上發(fā)揮的作用在逐步加大，如何有效地進(jìn)行防雷避雷成為必須要面對和思考的問題。本文通過綜合分析，對避雷器等有了較為深刻的認(rèn)識，尤其是對氧化鋅避雷器的了解進(jìn)一步加深，這對于強(qiáng)化防雷避雷等相關(guān)工作起到了非常好的作用。