牽引變電所接地防雷系統(tǒng)分析

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中國鐵路上海局集團(tuán)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(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可為變電所建立防護(hù)機(jī)制，以此來保證在惡劣的環(huán)境下，牽引變電所可進(jìn)行穩(wěn)定化操控?；诖?，文章對(duì)雷擊危害與成因進(jìn)行分析，對(duì)變電所接地設(shè)計(jì)的重要性進(jìn)行論述，從浪涌保護(hù)器以及接地系統(tǒng)，對(duì)牽引變電所接地防雷系統(tǒng)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：牽引變電所;接地技術(shù);防雷系統(tǒng)

引言：雷電對(duì)電力供應(yīng)系統(tǒng)帶來的危害是巨大的，產(chǎn)生的瞬時(shí)電流值，將擊穿供電設(shè)備，令整個(gè)供電系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，電力供應(yīng)系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計(jì)中，必須依據(jù)外界環(huán)境以及系統(tǒng)自身的工作屬性，對(duì)其進(jìn)行接地處理，及時(shí)將電力供應(yīng)系統(tǒng)受到的瞬時(shí)電流進(jìn)行導(dǎo)出，以此來保證變電所的正常運(yùn)行。

1 雷擊危害與成因分析

當(dāng)變電所遭受雷擊侵害時(shí)，雷電直接作用于電力設(shè)備上，令設(shè)備產(chǎn)生瞬時(shí)電壓，如此類電壓值超出設(shè)備本身極限承受能力時(shí)，瞬時(shí)電壓則將對(duì)設(shè)備內(nèi)的電子元件造成擊穿影響，令設(shè)備面臨著無法修復(fù)的損失。雷擊所產(chǎn)生感應(yīng)電流，將對(duì)設(shè)備內(nèi)通信線路造成一定影響，當(dāng)不同電子元件呈現(xiàn)出較大的電位差時(shí)，則高電流將直接作用于承受能力相對(duì)較小的通信接口處，對(duì)于設(shè)備的串行通信設(shè)置來講，電位差效應(yīng)將對(duì)通信設(shè)備的主操控板造成損害。

從既定的雷擊防護(hù)手段來看，接地設(shè)計(jì)是最全面、效用價(jià)值最高的防雷措施。然而，部分變電所的接地設(shè)計(jì)存在一定的不規(guī)范性，導(dǎo)致雷擊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或直擊雷形成一定的電位差，影響電力系統(tǒng)內(nèi)一次設(shè)備、二次設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，如果接地網(wǎng)絡(luò)中某一類線路布局不規(guī)范，則將加大不同線路之間的耦合幾率，進(jìn)而產(chǎn)生較高的電壓干擾影響，令設(shè)備無法進(jìn)行正常工作。

2 變電所接地設(shè)計(jì)的重要性

接地設(shè)計(jì)是電力設(shè)備的一種安全防護(hù)基準(zhǔn)，可有效對(duì)雷擊所產(chǎn)生的感應(yīng)雷、直擊雷等影響因素進(jìn)行規(guī)避，及時(shí)將設(shè)備內(nèi)存在的瞬時(shí)電流導(dǎo)入到大地中，以此來保證系統(tǒng)內(nèi)部的電流平衡。要想最大限度的提高電力設(shè)備對(duì)雷擊的防護(hù)能力，必須針對(duì)接地形式來設(shè)定完整的規(guī)劃措施，保證接地技術(shù)與電子設(shè)備可更好的契合在一起。從設(shè)備避雷機(jī)理來看，接地裝置的應(yīng)用是在設(shè)備與大地之間建立一個(gè)電流導(dǎo)通環(huán)境，然后通過設(shè)備本身參數(shù)的界定，分析出設(shè)備正常與非正常工作狀態(tài)下的參數(shù)異常特性。當(dāng)設(shè)備本身承受的電流值呈現(xiàn)出瞬時(shí)增大的現(xiàn)象時(shí)，則接地設(shè)備將依據(jù)信息反饋機(jī)制自動(dòng)觸發(fā)內(nèi)部接閃器，進(jìn)而令設(shè)備內(nèi)的大量電荷及時(shí)導(dǎo)通向大地，實(shí)現(xiàn)電荷的中和。

變電所作為電能輸送的中樞系統(tǒng)，其內(nèi)部工作機(jī)制以及電氣設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)影響較為復(fù)雜，接地網(wǎng)絡(luò)應(yīng)全面覆蓋到變電所的工作系統(tǒng)中。通過對(duì)全站設(shè)定相應(yīng)的防護(hù)系統(tǒng)，以令電力系統(tǒng)本身規(guī)避雷擊所造成的電荷擊穿風(fēng)險(xiǎn)。接地網(wǎng)絡(luò)在相關(guān)參數(shù)界定時(shí)，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備進(jìn)行電阻值分析。由于不同設(shè)備的電力供應(yīng)參數(shù)以及阻值參數(shù)等具有較大差異性，而當(dāng)接地網(wǎng)絡(luò)電阻值參數(shù)的設(shè)定高于或低于某一類電氣設(shè)備固有的運(yùn)行值時(shí)，則必然造成電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電位無法實(shí)現(xiàn)均等分配，造成局部電位低于相關(guān)基準(zhǔn)值，進(jìn)而造成電子設(shè)備無法繼續(xù)運(yùn)行，影響電力輸出質(zhì)量。

3 牽引變電所接地防雷系統(tǒng)研究

3.1浪涌保護(hù)器

浪涌保護(hù)器是目前變電所防雷設(shè)備的主要防護(hù)裝置之一，可為電子設(shè)備及儀器儀表等提供全方位的防護(hù)手段，一旦電子線路內(nèi)受到外界環(huán)境干擾而產(chǎn)生瞬時(shí)電流與電壓值時(shí)，浪涌保護(hù)裝置將在瞬時(shí)將突發(fā)的電流進(jìn)行導(dǎo)通，以此來將電流值分化，防止其涌入到相關(guān)電子設(shè)備內(nèi)，對(duì)設(shè)備本身造成損害。

在牽引變電所接地防雷系統(tǒng)中加裝浪涌保護(hù)裝置時(shí)，應(yīng)先對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)、線路通訊形式、交直流系統(tǒng)等進(jìn)行分析。充分考慮到整體系統(tǒng)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(hù)器置入到電流值承受較低的區(qū)域電子設(shè)備內(nèi)。一般來講，變電所防雷接地系統(tǒng)中浪涌保護(hù)器的最佳安裝位置為交直流系統(tǒng)以及各類通訊接口部位。一旦電力系統(tǒng)受到外界雷擊影響，產(chǎn)生瞬過電壓，則浪涌保護(hù)器由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，允許雷電通過。將瞬時(shí)電壓控制在電子設(shè)備所能容納的最大電壓值之內(nèi)，進(jìn)而保證整個(gè)電路系統(tǒng)中的電流值符合設(shè)備的運(yùn)行。

從目前牽引變電所二次配置模式來看，為最大限度的發(fā)揮出浪涌保護(hù)裝置的應(yīng)有作用，第一，應(yīng)在交流屏的電源進(jìn)線以及母線處安裝浪涌保護(hù)裝置，可有效保證在整個(gè)設(shè)備受到電擊時(shí)，將電壓入侵阻止在交直流系統(tǒng)之外，然后將雷擊產(chǎn)生的瞬時(shí)電流及時(shí)導(dǎo)入到大地中，進(jìn)而對(duì)變電所內(nèi)二次系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。第二，在牽引變電所的電源以及通訊模塊處設(shè)定保護(hù)裝置，以此來提高電源系統(tǒng)的電壓抗擊能力。同時(shí)此類裝置也可有效對(duì)變電所自身的異常運(yùn)行行為所產(chǎn)生的瞬時(shí)值進(jìn)行有效抑制，例如，雷擊對(duì)設(shè)備所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)影響、電源合閘時(shí)過壓影響。浪涌保護(hù)裝置對(duì)牽引變電所二次系統(tǒng)具有極高的防護(hù)效果，但在實(shí)際安裝中，應(yīng)針對(duì)變電所本身電子元件以及線路布局來正確擇定浪涌保護(hù)器的安裝位置。

3.2 接地系統(tǒng)

接地系統(tǒng)是浪涌保護(hù)器、避雷針設(shè)備以及各類防雷措施的重要實(shí)現(xiàn)載體，此類防雷系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要是設(shè)計(jì)與安裝方面具有一定的繁瑣度，每一項(xiàng)工作程序必須嚴(yán)格遵循基準(zhǔn)參數(shù)來執(zhí)行，以保證系統(tǒng)外部受到雷擊時(shí)，可及時(shí)將大量電荷進(jìn)行有效導(dǎo)通，以此來提高系統(tǒng)的防護(hù)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(hù)接地，此類接地形式屬于二次電力防護(hù)的一類，其主要是對(duì)人員及設(shè)備進(jìn)行初級(jí)防護(hù)，通過對(duì)金屬設(shè)備進(jìn)行接地處理，并設(shè)定相應(yīng)的電阻值，來加大系統(tǒng)對(duì)電荷的運(yùn)輸及處理能力，以此來最大限度發(fā)揮出應(yīng)用防護(hù)職能。第二，防雷接地。此類接地系統(tǒng)是在外部直擊雷、感應(yīng)雷所造成的電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)行相關(guān)的電力導(dǎo)通，以防止電力系統(tǒng)內(nèi)各類電子設(shè)備形成電位差，此類接地設(shè)計(jì)與設(shè)備的保護(hù)接地相類似，其均是在電子設(shè)備之上進(jìn)行相關(guān)電力導(dǎo)通，以此來實(shí)現(xiàn)設(shè)備與大地之間電力過渡，令設(shè)備本身可規(guī)避點(diǎn)擊風(fēng)險(xiǎn)。第三，工作接地。此類接地設(shè)計(jì)是保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，其是對(duì)各類電子設(shè)備之間存在的耦合性來建立防護(hù)結(jié)構(gòu)，其實(shí)現(xiàn)的前提是保證系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的正常運(yùn)行，且不會(huì)因?yàn)樽柚挡畹挠绊?，令系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備存在電位值差異性的現(xiàn)象，進(jìn)而保證系統(tǒng)可在雷雨環(huán)境中正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

綜上所述，牽引變電所的接地防雷系統(tǒng)是保證內(nèi)部電子設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，為最大限度提高系統(tǒng)本身的防雷質(zhì)量，必須依據(jù)系統(tǒng)工作屬性以及各類電子設(shè)備之間存在的電力耦合性進(jìn)行分析，然后設(shè)計(jì)出精準(zhǔn)的接地方案，以提高牽引變電所的運(yùn)營質(zhì)量。

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