牵引变电所二次设备的防高压侵入技术

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摘要 近些年以来，有关部门正在着手修建电气化铁路，而与之相应的铁路建设规模也在迅速获得扩大。电气化铁路如果要顺利实现全过程的顺利运行，那么必须为其配置牵引变电所。依照当前现有的高铁设计规程，针对牵引变电所如果要着眼于全面进行优化设计，那么有必要致力于健全其中涉及到的各类二次设备，确保其能够防控高压侵入给二次设备带来的伤害性。因此可见，对于防高压入侵措施应当能够全面适用于牵引变电所的设计与建设，确保密切结合牵引变电所的基本特征来选择与之相适应的防高压入侵措施，避免二次设备频繁遭受高压带来的损害。

【关键词】牵引变电所 二次设备 防高压侵入技术

在当前状况下，多数牵引变电所都己配置了完善度较高的接地设计以及防雷设计，其能够辅助实现高铁的顺利运行。但是不应当忽视，凭借现有技术措施仍然很难从源头入手来防控烧毁二次设备的不良现象。在情况严重时，欠缺高压入侵防控的二次设备还将会停止正常运行，进而干扰到了整个变电所的运转。因此从防控高压电入侵的视角来看，对于铁路线路如果要优化布置牵引变电所，那么必须着眼于接地网、供电线防雷以及电源回路防雷的相关举措，对于某些潜在性的二次设备威胁要素都要着手进行深层次的探析。在此前提下，通过全面适用防控高压入侵的举措来提升牵引变电所具备的综合效能，保障高铁线路应有的稳定性以及安全性。

1 防高压入侵技术的基本特征

通常情况下，各地牵引变电所都应当配置针对二次设备以及一次设备的防控过压模式，对于上述的过压防控模式予以全面的优化设计。具体而言，防高压入侵指的是针对变电所中的各类二次设备以及其他设备设置相应的雷击防护，对于布置在室外空间中的所有二次设备都应当配置高压入侵的防控设施，其中典型为避雷针。在整个牵引变电所的范围内，应当将独立避雷针安装于变电所的相应位置上，针对其中的牵引变压器侧、电源进线侧以及馈线侧都要妥善防控雷电直击引发的威胁性。

除此以外，技术人员还需要将氧化锌制成的避雷器安装于分区所的进馈线侧，以此来全面防控过电压以及其他雷电波给其带来显著的高压入侵威胁。通过运用上述的举措，应当能够在根源上全面优化抗干扰性能。对于防涌流保护应当将其安装于控制室的特定位置上，确保能够显著提升防雷击的电位。

从当前现状来看，牵引变电所在设置复合接地体时，通常都要将其限制于水平接地体的位置上。与此同时，应当至少控制于0.8米以内的埋设接地网深度。对于处理短路电流而言，应当密切关注设备闪络以及电阻短路的两类典型现象，确保接地网能够连接水平接地体，其中包含端子箱的外壳、扁钢以及铜绞线、接地回流箱与其他相关设施。在紧密连接接地网的前提下，对于综合接地应当确保其能够衔接至铜芯电缆。为了保障避雷针与其他设施具备的安全性，应当至少保持lOQ以内的接地电阻以及3米以上的接地网与避雷针距离。

2 防高压技术全面适用于二次设备的重要意义

高铁如果处在正常运营的状态中，则会可能突然遭受暴雨气候或者雷电气候等各種不良气候，而产生问题。一旦出现上述气候，那么将会烧毁变电所内现有的某些二次设备。在情况严重时，有关部门对此需要耗费相对较长时间来恢复上述设备，进而威胁到了根本性的高铁运输安全，对于当前现有的整体运输能力也进行了全面减损。探究其中的根源，应当在于二次保护遭受摧毁。这是因为，侵入变电所内部的雷电将会引发持续性的工频电流，针对电气绝缘进行击穿，进而引发了保护失效，对于工频电流很难迅速予以切断处理。

（1）变电所导线如果突然遭受雷电击打，那么将会损毁避雷器或者炸裂绝缘子。在较短的时间里，二次设备将会受到显著的威胁，同时也将会显著抬升原有的地电位。通常来讲，牵引变电所都配备了特定型号的避雷针，其本身具备防控直接性雷击的作用，因此雷电并不会直接击穿变电所范围内的某些设备。但遇到特殊状况时，雷电流呈现较大的强度，因此外供电线将不再能够受到保护，雷电入侵波因而将会击毁出口馈线位置上的避雷器。

（2）对于架空回流线而言，端子箱与接地箱可能会迅速集中回流的雷电流，因此提升了周围区域的地电位，在此前提下威胁到某些二次设备。接触开关如果突然遭受线路闪络或者外界雷击的干扰，那么内部设备就可能突然被烧毁，以至于迅速抬高隔离开关原有的电位。在二次电缆的作用下，所内某些设备也将会被击穿。

（3）受到电磁耦合带来的影响，某些处于周边区域的变电设备将会表现为较强的感应电压。如果回路电源表现为失压的现象，则可能引发整体上的保护失效。遇到严重情况时，次生灾害也将会由此而产生，如果要消除上述故障那么将会消耗较长时间。

3 具体的技术运用

通过上述分析可以得知，针对防控高压入侵可以选择多种类型的防控措施，其中关键在于杜绝雷电波沿着特定的渠道进入变电所。因此可见，如果能够在外部线路的特定位置上泄露雷电能量，那么有益于提升整体上的防控雷击能力，对于损毁设备的范围也能予以显著缩小。除此以外，有关部门还需要增设应急性的电源保护，对于工频续流应当能够迅速予以切断。通过开展上述综合性的防控入侵保护，就能妥善退出整体运行，进而全面杜绝了某些设备遭受高压入侵的隐患。具体在实践中，防高压入侵运用于牵引变电所应当包含如下的要点：

3.1 将避雷线安装于接触网与架空供电线上

牵引变电所如果要全面防控入侵二次设备的高压雷电，则有必要将避雷线适当安装于变电所接触网或者变电所架空供电线的相应位置上。这是因为，变电所的周边位置上通常都会设置较大规模的接触网以及供电线;上述装置一旦遭受了雷电击打，那么将会迅速波及出口位置的避雷器并且损毁其他装置。针对上述的不良现象如果要妥善进行化解，那么应当将特定长度的避雷线布置在变电所周边的相应位置上。通过安装避雷线，避雷器就能及时提醒超出峰值的雷电流状态。雷击点在产生负电压以前，系统就能够全面接收避雷器的告警信号。如图2所示。

因此可见，如果能够将避雷线设置在特定的馈线长度范围内，则能够全面避免某些馈出线遭受直接性的雷击。一般情况下，应当将其限制于700米以内的馈出线长度。此外对于进线段而言，对其如果要计算相应的避雷线长度那么也要关注波速与雷击点距离等要素。在实现上述改进的前提下，系统即便遭受雷击，那么波阻抗作用也能够显著降低其幅值与入侵波的长度，进而避免表现为过于强烈的冲击电晕。如果将平均的线路高度设计为h，整年的雷暴天数设计为T，那么线路遭受雷击的次数可以依照N=0.015Th的公式予以计算。

3.2 优化直流电源的性能

在目前状况下，针对变电所设置的直流电源正在全面予以改造，确保电源能够符合更高层次的可靠性。近些年来，有关部门针对当前各种类型的直流电源都在着手加以相应的改造，对其改编成环状的分组供电、辐射状供电以及其他供电方式。依照综合自动化的基本运行原理，如果选择了辐射状的直流电源，那么应当致力于保障各条供电回路。在某个时间段，系统如果突然表现为失电现象，则应当有效保护其他与之相关的测控盘，避免失电范围得以迅速扩大。

一般来讲，变电所控制室应当能够容纳保护测控盘与直流盘，因此整体上呈现相对较低的电源故障频率。与之相比，如果选择了环状的分组供电模式，那么应当紧密结合环状供电以及辐射供电各自具备的优势，确保针对系统馈线予以实时性的监控。对于所内监控、主变保护测控以及馈线保护而言，都应当为其配置相应的高压入侵防控措施。从现状来看，很多牵引变电所都倾向于分组环状供电，这是因为其设置了较少的电源回路，因此简化了整体上的操作流程并且提升了可靠性。如图3所示。

3.3 强化隔离开关与接触网的接地保护

接触网应当配置隔离开关，对其有必要强化电源保护以及开关接地。对于接地网来讲，应当在控制装置的两侧位置上安装必要的隔离开关，通常应当运用两侧接地连接的措施对其加以相应的处理。在实现上述接地保护的前提下，对于短路电流就能有序实现减少，同时也全面保护了其中现有的二次设备。与此同时，对于整个系统可以将其视为等电位体，进而有效保障了二次设备在各个时间段的安全运行。在这其中，接地电阻可以表示为R，最大故障对应的电流值表示为I，那么R≤ 2000/1。

4 结束语

经过综合分析可知，针对二次回路如果要着眼于防控雷电入侵，则有必要密切关注综合性的高压入侵防控措施。对于整个牵引变电所来讲，技术人员应当将防控高压入侵的关键点集中于设备隔离、设备屏蔽、设备接地、均压措施以及其他相关措施。在上述的各项举措中，核心举措就在于完善现有的接触网性能，确保将隔离变压器布置于接触网的相应位置上。通过运用上述的综合性措施，应当能够获得更高层次的高压入侵防控效应。与此同时，通过设置应急保护的举措来妥善保护进线电源，避免其表现为不良的运行退出方式。在未来的相关实践中，技术人员还需更多关注全方位的高压入侵防控措施，对于变电所内部的各类二次设备予以妥善保护。

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