牽引變電所接地防雷系統分析

蔡東杰

中國鐵路上海局集團有限公司徐州供電段， 江蘇徐州 ?221000

摘要：牽引變電所接地防雷系統的設計與實現，可為變電所建立防護機制，以此來保證在惡劣的環境下，牽引變電所可進行穩定化操控?；诖?，文章對雷擊危害與成因進行分析，對變電所接地設計的重要性進行論述，從浪涌保護器以及接地系統，對牽引變電所接地防雷系統進行研究。

關鍵詞：牽引變電所;接地技術;防雷系統

引言：雷電對電力供應系統帶來的危害是巨大的，產生的瞬時電流值，將擊穿供電設備，令整個供電系統無法實現正常運轉。為此，電力供應系統在實際設計中，必須依據外界環境以及系統自身的工作屬性，對其進行接地處理，及時將電力供應系統受到的瞬時電流進行導出，以此來保證變電所的正常運行。

1 雷擊危害與成因分析

當變電所遭受雷擊侵害時，雷電直接作用于電力設備上，令設備產生瞬時電壓，如此類電壓值超出設備本身極限承受能力時，瞬時電壓則將對設備內的電子元件造成擊穿影響，令設備面臨著無法修復的損失。雷擊所產生感應電流，將對設備內通信線路造成一定影響，當不同電子元件呈現出較大的電位差時，則高電流將直接作用于承受能力相對較小的通信接口處，對于設備的串行通信設置來講，電位差效應將對通信設備的主操控板造成損害。

從既定的雷擊防護手段來看，接地設計是最全面、效用價值最高的防雷措施。然而，部分變電所的接地設計存在一定的不規范性，導致雷擊產生的感應電動勢或直擊雷形成一定的電位差，影響電力系統內一次設備、二次設備的正常運行。此外，如果接地網絡中某一類線路布局不規范，則將加大不同線路之間的耦合幾率，進而產生較高的電壓干擾影響，令設備無法進行正常工作。

2 變電所接地設計的重要性

接地設計是電力設備的一種安全防護基準，可有效對雷擊所產生的感應雷、直擊雷等影響因素進行規避，及時將設備內存在的瞬時電流導入到大地中，以此來保證系統內部的電流平衡。要想最大限度的提高電力設備對雷擊的防護能力，必須針對接地形式來設定完整的規劃措施，保證接地技術與電子設備可更好的契合在一起。從設備避雷機理來看，接地裝置的應用是在設備與大地之間建立一個電流導通環境，然后通過設備本身參數的界定，分析出設備正常與非正常工作狀態下的參數異常特性。當設備本身承受的電流值呈現出瞬時增大的現象時，則接地設備將依據信息反饋機制自動觸發內部接閃器，進而令設備內的大量電荷及時導通向大地，實現電荷的中和。

變電所作為電能輸送的中樞系統，其內部工作機制以及電氣設備之間的聯動影響較為復雜，接地網絡應全面覆蓋到變電所的工作系統中。通過對全站設定相應的防護系統，以令電力系統本身規避雷擊所造成的電荷擊穿風險。接地網絡在相關參數界定時，必須對網絡內所關聯的電氣設備進行電阻值分析。由于不同設備的電力供應參數以及阻值參數等具有較大差異性，而當接地網絡電阻值參數的設定高于或低于某一類電氣設備固有的運行值時，則必然造成電力網絡內電位無法實現均等分配，造成局部電位低于相關基準值，進而造成電子設備無法繼續運行，影響電力輸出質量。

3 牽引變電所接地防雷系統研究

3.1浪涌保護器

浪涌保護器是目前變電所防雷設備的主要防護裝置之一，可為電子設備及儀器儀表等提供全方位的防護手段，一旦電子線路內受到外界環境干擾而產生瞬時電流與電壓值時，浪涌保護裝置將在瞬時將突發的電流進行導通，以此來將電流值分化，防止其涌入到相關電子設備內，對設備本身造成損害。

在牽引變電所接地防雷系統中加裝浪涌保護裝置時，應先對整個電源系統、線路通訊形式、交直流系統等進行分析。充分考慮到整體系統在電力傳輸過程中所能容納的最大電流值，然后再將浪涌保護器置入到電流值承受較低的區域電子設備內。一般來講，變電所防雷接地系統中浪涌保護器的最佳安裝位置為交直流系統以及各類通訊接口部位。一旦電力系統受到外界雷擊影響，產生瞬過電壓，則浪涌保護器由高阻抗變為低阻抗，允許雷電通過。將瞬時電壓控制在電子設備所能容納的最大電壓值之內，進而保證整個電路系統中的電流值符合設備的運行。

從目前牽引變電所二次配置模式來看，為最大限度的發揮出浪涌保護裝置的應有作用，第一，應在交流屏的電源進線以及母線處安裝浪涌保護裝置，可有效保證在整個設備受到電擊時，將電壓入侵阻止在交直流系統之外，然后將雷擊產生的瞬時電流及時導入到大地中，進而對變電所內二次系統進行防護。第二，在牽引變電所的電源以及通訊模塊處設定保護裝置，以此來提高電源系統的電壓抗擊能力。同時此類裝置也可有效對變電所自身的異常運行行為所產生的瞬時值進行有效抑制，例如，雷擊對設備所產生的感應電動勢影響、電源合閘時過壓影響。浪涌保護裝置對牽引變電所二次系統具有極高的防護效果，但在實際安裝中，應針對變電所本身電子元件以及線路布局來正確擇定浪涌保護器的安裝位置。

3.2 接地系統

接地系統是浪涌保護器、避雷針設備以及各類防雷措施的重要實現載體，此類防雷系統在實際應用過程中，主要是設計與安裝方面具有一定的繁瑣度，每一項工作程序必須嚴格遵循基準參數來執行，以保證系統外部受到雷擊時，可及時將大量電荷進行有效導通，以此來提高系統的防護能力。目前，牽引變電所中常用的防雷接地措施可分為三類。第一，保護接地，此類接地形式屬于二次電力防護的一類，其主要是對人員及設備進行初級防護，通過對金屬設備進行接地處理，并設定相應的電阻值，來加大系統對電荷的運輸及處理能力，以此來最大限度發揮出應用防護職能。第二，防雷接地。此類接地系統是在外部直擊雷、感應雷所造成的電動勢，進行相關的電力導通，以防止電力系統內各類電子設備形成電位差，此類接地設計與設備的保護接地相類似，其均是在電子設備之上進行相關電力導通，以此來實現設備與大地之間電力過渡，令設備本身可規避點擊風險。第三，工作接地。此類接地設計是保證電力系統運行的重要基礎，其是對各類電子設備之間存在的耦合性來建立防護結構，其實現的前提是保證系統內設備的正常運行，且不會因為阻值差的影響，令系統內設備存在電位值差異性的現象，進而保證系統可在雷雨環境中正常運行。

4 結語

綜上所述，牽引變電所的接地防雷系統是保證內部電子設備正常運行的基礎保障，為最大限度提高系統本身的防雷質量，必須依據系統工作屬性以及各類電子設備之間存在的電力耦合性進行分析，然后設計出精準的接地方案，以提高牽引變電所的運營質量。

參考文獻

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