雷擊對牽引供電設(shè)備的危害

祝慶科

摘 要：2006年該局第一條電氣化鐵路開通至今已有8年，隨著電氣化鐵路營運(yùn)里程的增加，雷擊引起牽引變電所饋線斷路器跳閘的情況越來越多，雷擊接觸網(wǎng)引起絕緣子閃絡(luò)是其中一個(gè)重要因素。隨著電氣化鐵路向高速、重載方向發(fā)展，在現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)防雷研究的基礎(chǔ)上，分析雷擊對牽引供電設(shè)備的危害，提高牽引供電系統(tǒng)的防雷水平，減少雷擊引起的牽引供電系統(tǒng)停電，維護(hù)正常的運(yùn)輸秩序，具有重要的意義和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電氣化 牽引供電 防雷

中圖分類號(hào)：U223.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）-0035-01

隨著鐵路向節(jié)約能源、高速、重載方向的發(fā)展，電氣化鐵路的優(yōu)越性被認(rèn)可，電氣化鐵路的營運(yùn)里程越來越多，牽引供電系統(tǒng)是電氣化鐵路的重要組成部分。牽引供電系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著機(jī)車牽引供電、列車照明、空調(diào)及各種開關(guān)設(shè)備的供電，供電中斷不但影響列車的正常運(yùn)行，同時(shí)會(huì)造成乘車環(huán)境的惡化。

1 影響供電系統(tǒng)中斷供電的原因

影響供電系統(tǒng)中斷供電的原因較多，其中雷擊引起牽引變電所饋線斷路器跳閘，中斷供電是最主要的原因。2013年1月1日-12月31日該段管內(nèi)共發(fā)生107次牽引變電所饋線斷路器跳閘，其中因雷擊引起的有58次，占比為54.21%，充分說明雷擊對牽引供電設(shè)備的危害已經(jīng)占到了所有危害的最主要方面。統(tǒng)計(jì)圖見圖1。

該段管內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備約1 300條公里，發(fā)生雷擊跳閘58次，100條公里接觸網(wǎng)在1年的時(shí)間內(nèi)平均遭受4.4次雷電沖擊。

2 雷擊對牽引供電設(shè)備的危害

雷擊對牽引供電設(shè)備的危害主要有兩種，一是雷擊引起牽引變電所饋線斷路器跳閘，中斷供電，影響正常運(yùn)輸秩序。二是雷擊牽引供電設(shè)備，引起牽引供電設(shè)備損壞。

2013年6月17日22時(shí)27分，該段管內(nèi)甲牽引變電所Ⅰ供電臂因雷擊造成甲牽引變電所215斷路器電流速斷保護(hù)跳閘，23時(shí)00分送電成功，停電時(shí)間33min。2013年8月10日0時(shí)06分，該段管內(nèi)甲牽引變電所Ⅰ供電臂因雷擊造成甲牽引變電所215斷路器電流速斷保護(hù)跳閘，1時(shí)58分送電成功，停電時(shí)間112min。此供電臂因?yàn)闋恳冸娝伨€重合閘未投入，在出現(xiàn)跳閘后，需巡視接觸網(wǎng)設(shè)備確定不影響送電后，由電調(diào)進(jìn)行送電，從而增加了停電時(shí)間。

2013年8月10日02時(shí)11分，該段管內(nèi)乙牽引變電所13#饋線避雷器因雷擊燒毀，同時(shí)引起乙牽引變電所213斷器路電流速斷保護(hù)跳閘。

雷擊接觸網(wǎng)承力索將產(chǎn)生幾百到幾千kV過電壓。接觸網(wǎng)用絕緣子雷電沖擊耐受電壓≥290KV，雷擊接觸網(wǎng)后，仍會(huì)有絕緣子發(fā)生閃絡(luò)。雷擊接觸網(wǎng)設(shè)備時(shí)接觸網(wǎng)上產(chǎn)生過電壓，過電壓值達(dá)到接觸網(wǎng)支持絕緣子的沖擊放電電壓時(shí)形成絕緣子閃絡(luò)，雷電流經(jīng)支柱、接地線、鋼軌等入地，過電壓隨之降低。

2013年8月8日22時(shí)00分，該段管內(nèi)丙牽引變電所Ⅱ上行供電臂因雷擊造成丙牽引變電所214斷路器電流速斷保護(hù)跳閘，經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)A至B區(qū)間上行126#支柱平腕臂絕緣子發(fā)生閃絡(luò)有放電。2013年8月10日0時(shí)26分，該段管內(nèi)甲牽引變電所Ⅲ下行供電臂因雷擊造成甲牽引變電所213斷路器電流速斷保護(hù)跳閘，經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)C至D區(qū)間下行005#支柱斜腕臂絕緣子發(fā)生閃絡(luò)有放電。

3 牽引供電系統(tǒng)防雷對策

目前防止雷擊燒壞牽引供電設(shè)備主要采用避雷器，避雷器不能避免牽引供電系統(tǒng)遭受雷擊后牽引變電所斷器路發(fā)生跳閘。設(shè)置避雷器可以減少其保護(hù)范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，對提高接觸網(wǎng)設(shè)備的防雷擊有一定作用。但是接觸網(wǎng)安裝避雷器存在不足之處，在整個(gè)牽引供電系統(tǒng)中避雷器防雷保護(hù)是有局限性的。目前接觸網(wǎng)常用的避雷器為帶脫離器的氧化鋅避雷器，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓有效值為27.5kV，額定電壓有效值為42kV，持續(xù)運(yùn)行電壓有效值為34kV，陡波沖擊電流殘壓≤138kV，雷電沖擊電流殘壓≤120kV，操作沖擊電流殘壓≤98kV。

一次雷擊有多次放電，持續(xù)時(shí)間約為100～200ms，目前牽引變電所饋線電流速斷保護(hù)時(shí)間整定為40ms，重合閘時(shí)間為2 000ms。發(fā)生雷擊時(shí)，在雷電流放電時(shí)間100～200ms，其電流值超過了牽引變電所饋線電流速斷的保護(hù)定值，放電時(shí)間超過了40ms的整定值，牽引變電所饋線斷路器會(huì)發(fā)生跳閘。跳閘發(fā)生后2 000ms，牽引變電所饋線斷路器自動(dòng)重合閘，此時(shí)雷電流已放電結(jié)束，線路上無故障時(shí)，重合閘成功，牽引變電所正常供電。

牽引供電系統(tǒng)防雷對策，牽引供電系統(tǒng)防雷包括牽引變電所防雷及接觸網(wǎng)防雷。牽引變電的防雷主要采用避雷針，牽引變電所設(shè)置4個(gè)避雷針，因牽引變電所的防雷系數(shù)高，發(fā)生雷擊燒壞牽引變電所設(shè)備的概率小。雷擊接觸網(wǎng)設(shè)備后，由接觸網(wǎng)設(shè)備將雷電流傳導(dǎo)至牽引變電所，存在燒壞牽引變電所設(shè)備的可能。接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)線路長，遭受雷電襲擊的機(jī)率大，容易受雷擊導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞。同時(shí)只在電分相、隔離開關(guān)、隧道口等關(guān)鍵設(shè)備處設(shè)備避雷器，保護(hù)附近設(shè)備，其他處所的接觸網(wǎng)設(shè)備處于無保護(hù)的狀態(tài)。提高接觸網(wǎng)設(shè)備的防雷水平，一是加強(qiáng)對絕緣子進(jìn)行清掃，保證絕緣子的清潔，實(shí)現(xiàn)絕緣子本身抗閃絡(luò)能力。二是對雷擊集中區(qū)段，增加避雷器或避雷線。三是將回流線、加強(qiáng)線等附加導(dǎo)線抬升，令其高度超過承力索，起到保護(hù)承力索、接觸線及接觸網(wǎng)其他設(shè)備的目的。

4 結(jié)語

隨著電氣化鐵路營運(yùn)里程的不斷增加，電氣化鐵路向高速、重載方向的發(fā)展，對牽引供電系統(tǒng)安全、可靠、不間斷供電提出了更高要求。在保持接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)一定的條件下，架設(shè)避雷線、抬高回流線及增加避雷器數(shù)量，是目前可行的防雷方法。

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