牵引变电所接地防雷系统分析

蔡东杰

中国铁路上海局集团有限公司徐州供电段， 江苏徐州  221000

摘要：牵引变电所接地防雷系统的设计与实现，可为变电所建立防护机制，以此来保证在恶劣的环境下，牵引变电所可进行稳定化操控。基于此，文章对雷击危害与成因进行分析，对变电所接地设计的重要性进行论述，从浪涌保护器以及接地系统，对牵引变电所接地防雷系统进行研究。

关键词：牵引变电所;接地技术;防雷系统

引言：雷电对电力供应系统带来的危害是巨大的，产生的瞬时电流值，将击穿供电设备，令整个供电系统无法实现正常运转。为此，电力供应系统在实际设计中，必须依据外界环境以及系统自身的工作属性，对其进行接地处理，及时将电力供应系统受到的瞬时电流进行导出，以此来保证变电所的正常运行。

1 雷击危害与成因分析

当变电所遭受雷击侵害时，雷电直接作用于电力设备上，令设备产生瞬时电压，如此类电压值超出设备本身极限承受能力时，瞬时电压则将对设备内的电子元件造成击穿影响，令设备面临着无法修复的损失。雷击所产生感应电流，将对设备内通信线路造成一定影响，当不同电子元件呈现出较大的电位差时，则高电流将直接作用于承受能力相对较小的通信接口处，对于设备的串行通信设置来讲，电位差效应将对通信设备的主操控板造成损害。

从既定的雷击防护手段来看，接地设计是最全面、效用价值最高的防雷措施。然而，部分变电所的接地设计存在一定的不规范性，导致雷击产生的感应电动势或直击雷形成一定的电位差，影响电力系统内一次设备、二次设备的正常运行。此外，如果接地网络中某一类线路布局不规范，则将加大不同线路之间的耦合几率，进而产生较高的电压干扰影响，令设备无法进行正常工作。

2 变电所接地设计的重要性

接地设计是电力设备的一种安全防护基准，可有效对雷击所产生的感应雷、直擊雷等影响因素进行规避，及时将设备内存在的瞬时电流导入到大地中，以此来保证系统内部的电流平衡。要想最大限度的提高电力设备对雷击的防护能力，必须针对接地形式来设定完整的规划措施，保证接地技术与电子设备可更好的契合在一起。从设备避雷机理来看，接地装置的应用是在设备与大地之间建立一个电流导通环境，然后通过设备本身参数的界定，分析出设备正常与非正常工作状态下的参数异常特性。当设备本身承受的电流值呈现出瞬时增大的现象时，则接地设备将依据信息反馈机制自动触发内部接闪器，进而令设备内的大量电荷及时导通向大地，实现电荷的中和。

变电所作为电能输送的中枢系统，其内部工作机制以及电气设备之间的联动影响较为复杂，接地网络应全面覆盖到变电所的工作系统中。通过对全站设定相应的防护系统，以令电力系统本身规避雷击所造成的电荷击穿风险。接地网络在相关参数界定时，必须对网络内所关联的电气设备进行电阻值分析。由于不同设备的电力供应参数以及阻值参数等具有较大差异性，而当接地网络电阻值参数的设定高于或低于某一类电气设备固有的运行值时，则必然造成电力网络内电位无法实现均等分配，造成局部电位低于相关基准值，进而造成电子设备无法继续运行，影响电力输出质量。

3 牵引变电所接地防雷系统研究

3.1浪涌保护器

浪涌保护器是目前变电所防雷设备的主要防护装置之一，可为电子设备及仪器仪表等提供全方位的防护手段，一旦电子线路内受到外界环境干扰而产生瞬时电流与电压值时，浪涌保护装置将在瞬时将突发的电流进行导通，以此来将电流值分化，防止其涌入到相关电子设备内，对设备本身造成损害。

在牵引变电所接地防雷系统中加装浪涌保护装置时，应先对整个电源系统、线路通讯形式、交直流系统等进行分析。充分考虑到整体系统在电力传输过程中所能容纳的最大电流值，然后再将浪涌保护器置入到电流值承受较低的区域电子设备内。一般来讲，变电所防雷接地系统中浪涌保护器的最佳安装位置为交直流系统以及各类通讯接口部位。一旦电力系统受到外界雷击影响，产生瞬过电压，则浪涌保护器由高阻抗变为低阻抗，允许雷电通过。将瞬时电压控制在电子设备所能容纳的最大电压值之内，进而保证整个电路系统中的电流值符合设备的运行。

从目前牵引变电所二次配置模式来看，为最大限度的发挥出浪涌保护装置的应有作用，第一，应在交流屏的电源进线以及母线处安装浪涌保护装置，可有效保证在整个设备受到电击时，将电压入侵阻止在交直流系统之外，然后将雷击产生的瞬时电流及时导入到大地中，进而对变电所内二次系统进行防护。第二，在牵引变电所的电源以及通讯模块处设定保护装置，以此来提高电源系统的电压抗击能力。同时此类装置也可有效对变电所自身的异常运行行为所产生的瞬时值进行有效抑制，例如，雷击对设备所产生的感应电动势影响、电源合闸时过压影响。浪涌保护装置对牵引变电所二次系统具有极高的防护效果，但在实际安装中，应针对变电所本身电子元件以及线路布局来正确择定浪涌保护器的安装位置。

3.2 接地系统

接地系统是浪涌保护器、避雷针设备以及各类防雷措施的重要实现载体，此类防雷系统在实际应用过程中，主要是设计与安装方面具有一定的繁琐度，每一项工作程序必须严格遵循基准参数来执行，以保证系统外部受到雷击时，可及时将大量电荷进行有效导通，以此来提高系统的防护能力。目前，牵引变电所中常用的防雷接地措施可分为三类。第一，保护接地，此类接地形式属于二次电力防护的一类，其主要是对人员及设备进行初级防护，通过对金属设备进行接地处理，并设定相应的电阻值，来加大系统对电荷的运输及处理能力，以此来最大限度发挥出应用防护职能。第二，防雷接地。此类接地系统是在外部直击雷、感应雷所造成的电动势，进行相关的电力导通，以防止电力系统内各类电子设备形成电位差，此类接地设计与设备的保护接地相类似，其均是在电子设备之上进行相关电力导通，以此来实现设备与大地之间电力过渡，令设备本身可规避点击风险。第三，工作接地。此类接地设计是保证电力系统运行的重要基础，其是对各类电子设备之间存在的耦合性来建立防护结构，其实现的前提是保证系统内设备的正常运行，且不会因为阻值差的影响，令系统内设备存在电位值差异性的现象，进而保证系统可在雷雨环境中正常运行。

4 结语

综上所述，牵引变电所的接地防雷系统是保证内部电子设备正常运行的基础保障，为最大限度提高系统本身的防雷质量，必须依据系统工作属性以及各类电子设备之间存在的电力耦合性进行分析，然后设计出精准的接地方案，以提高牵引变电所的运营质量。

参考文献

[1]王晓伟.浅析牵引变电所接地防雷系统[J].城市建设理论研究（电子版），2017（25）：66-67.

[2]孟海军.高速公路防雷接地系统的检测与维护[J].中外企业家，2017（08）：196-197.

[3]白贺.对某110kV变电所防雷接地设计的探讨[J].电子制作，2014（04）：260.