10 kV铁路电力线路感应雷击防跳闸措施

10 kV铁路电力线路感应雷击防跳闸措施

孙福霖

中国铁路济南局集团有限公司青岛供电段，山东省青岛市，266000

摘要：10 kV铁路电力线路多为中性点不接地绝缘水平很低很难承受直击雷和过高感应雷的过电压冲击．当架空线路遭受雷击时几千安的工频续流电弧由于电动力的作用会沿导线向负荷方向移动直至变电站跳闸或损坏电力设备．10 kV线路大部分是水泥杆和铁塔沿线均不架设接地线且由于采用绝缘水平较高的瓷横担故杆塔不接地．在生产和生活实际中配电线路上直击雷占20％感应雷占80％．对于大于80 kV的感应过电压即感应过电压与线路工频电压之和大于绝缘子50％的放电电压时10kV线路绝缘子就会发生闪络引起线路跳闸。

关键字：10 kV铁路线路；感应雷击；防跳闸

1、前言

我国是电气化铁道大国，2008 年电气化铁路总里程已排至世界第二。牵引网绝大部分以架空线为主，由于线路里程长、跨越范围大、跨度广、地形比较复杂，而且经过一些雷电高发区，雷电活动往往造成较大损失。牵引网无避雷线，不能有效地防止直击雷，架空地线（或回流线）虽然有一定防雷作用，但仅能起到电力部门采取的架设耦合地线的作用，因其架设高度没有达到有效防止直击雷的高度，从而线路遭受雷电侵害的几率较大，且耐雷性能偏弱。雷击往往导致接触网设备和沿途信号设备毁坏，接触网上产生的雷电过电压还可能引起电力机车的车顶绝缘放电，侵入牵引变电所会导致所内避雷器动作，甚至电气设备损坏。雷电是造成牵引网的绝缘故障、跳闸停电等事故的主要原因之一。因此，必须加强对牵引网的雷电防护，目的就是要减少雷害事故的次数和造成的损失。

随着近年来我国高速铁路的迅猛发展，对牵引网的防雷提出了新的要求：在低速铁路条件下，防雷的重点是防止雷电过电压对电气设备的损坏；在高速铁路条件下，牵引网防雷还要求降低因雷击造成的跳闸停电次数和停电时间，确保高速机车（动车组）的顺利运行。

输电线路遭受雷击的情况可分为两类：感应雷击和直接雷击。感应雷击是指线路附近地面落雷时，由于空间电磁感应在线路上产生的雷害；直接雷击包括雷击线路和雷击杆塔(支柱)等情况。

2、10kV铁路电力线路感应雷击防跳闸技术分析

2.1雷电侦测和监测技术的应用

针对10kV铁路电力线路的感应雷击问题，采用雷电侦测和监测技术是一项重要策略。通过在电力线路沿线设置雷电感应设备和监测仪器，能够实时监测雷电活动的情况，及时获取相关数据和信息。这样可以有效判断雷电风险，预警感应雷击的可能性，并及时采取相应的防护措施，降低感应雷击带来的风险和影响。雷电侦测和监测技术可结合雷电定位系统、雷电流监测装置和雷电影响分析系统等设备进行应用。雷电定位系统利用多个雷电感应器，通过测量不同位置雷电信号的时间差来确定雷电的方向和距离。雷电流监测装置可以实时测量电力线路上的雷电流大小和波形，为感应雷击防护提供重要的参考数据[1]。

2.2防雷装置的合理布置和优化设计

防雷装置的主要作用是分散和引导雷电电荷，减少雷电对电力线路产生的干扰和损害。通过合理布置和优化设计，可以最大程度地保护铁路电力线路免受感应雷击的影响。需要确保防雷装置的全面覆盖和连续性。在电力线路的塔杆、变电站、隧道入口等易受雷击的位置设置避雷针、避雷网和接地装置等，形成雷电保护系统。同时，还需要将铁路设备的金属外壳和地网等进行有效接地，以提高电力线路的屏蔽和防护能力。需要根据电力线路的特点和真实的雷电活动情况，优化防雷装置的设计。考虑到电力线路的长度和形状，合理安排避雷针和避雷线的布置，确保雷电电荷能够有效分散和引导，避免集中冲击电力线路的敏感部位。

2.3感应雷击防护技术的应用

感应雷击防护技术是一种用于防护电力设备和电力线路免受雷击影响的技术。具体的感应雷击防护技术应用包括：雷电定位系统：这种系统通过安装雷电探测设备和相关算法进行实时监测和定位雷电的位置和方向[2]。当感应到雷电活动时，可以给出预警信号，进而采取相应的防护措施。避雷器和避雷装置：避雷器是一种能够吸收和分散雷电能量的设备，能够在雷击时将电流引导到接地系统中，从而保护电力设备和电力线路免受雷击的影响。在10kV铁路电力线路中安装避雷器的合适位置，可以有效地减少雷击对线路的影响。接地系统：良好的接地系统对于防止雷击将电流传导到大地中起着重要作用。10kV铁路电力线路中的接地系统需要进行适当的设计和建设，以确保良好的接地效果，减少雷击对线路的影响，并确保操作人员和公众的安全。

3、10kV铁路电力线路感应雷击防跳闸技术的管理措施

3.1健全感应雷击防跳闸技术管理体系

该管理体系应包括技术标准、操作规程、设备维护和监察等方面的内容，以确保防雷措施的有效实施和维护。需要制定相应的技术标准和规范。这些标准和规范应包括防雷设备的选型和安装要求、雷电侦测和监测技术的应用要求、防雷装置的布置和优化设计准则等。通过制定明确的标准和规范，可以统一管理和指导各项防雷工作，并提高技术的可靠性和标准化水平。需要建立有效的操作规程。操作规程应包括感应雷击防跳闸技术的使用、维护和检修等方面的规定。针对不同的防雷设备和技术措施，制定相应的操作程序，并明确责任人和操作人员的职责和权限

[3]。操作规程的制定和执行，有助于规范操作行为，确保技术保持在最佳状态，减少故障和事故的发生。

3.2加强人员培训和技能提升

加强10kV铁路电力线路感应雷击防跳闸技术的管理，需要加强人员培训和技能提升。只有具备相关知识和技能的专业人员，才能有效应对感应雷击问题，确保防雷措施的有效实施和运行。需要开展感应雷击防跳闸技术培训，培养相关人员的专业知识和技术能力。培训内容可以包括感应雷击的原理和机制、防雷装置的选择和布置、操作规程的执行要求等方面的知识。通过培训，提高人员的防雷意识和技术水平，增强其应对感应雷击问题的能力。需要定期组织技术交流和培训活动，促进人员之间的学习和分享。可以邀请专家学者和行业技术专家进行讲座和培训，介绍最新的感应雷击防跳闸技术和实践经验[4]。

3.3加强感应雷击防跳闸技术的监测和评估

通过及时监测和评估，可以发现问题并及时采取相应的措施进行修复和改进，确保防雷措施的有效性和稳定性。需要建立感应雷击监测系统，对感应雷击的风险和影响进行实时监测和评估。可以采用雷电定位系统、雷电流监测装置和雷电影响分析系统等设备，获取相关数据和信息。通过对雷电活动的监测和分析，了解感应雷击的发生频率和程度，评估感应雷击对电力线路的影响和风险。需要定期开展感应雷击的检测和评估工作。通过定期巡检和检测，检查防雷设备和防护系统的完好性和运行状况。可结合现场检查和数据分析，评估防雷措施的有效性和特定部位的防护能力。根据评估结果，及时采取相应的改进和维护措施，保障防雷措施的稳定运行[5]。

4、结束语

尽管目前对10kV铁路电力线路感应雷击的防跳闸技术已经取得了一定的成果，但仍然需要进一步深入研究和实践，不断完善和创新相关技术和设备。相信在不久的将来，随着科学技术的不断进步和应用，10kV铁路电力线路感应雷击防跳闸技术将得到更广泛的应用，为铁路交通的安全运行做出更大的贡献。

参考文献

[1]金钧,许帅.10kV铁路电力线路感应雷击防跳闸技术分析[J].大连交通大学学报,2018,31(05):67-70.

[2]王鹏飞,张磊.10kV铁路电力线路感应雷击防跳闸技术研究[J].震旦科技大学学报,2017,30(02):43-48.

[3]崔东升.高铁电缆感应雷击防护技术研究[D].北京交通大学,2019.

[4]赵涛.10kV铁路供电系统感应雷击监测与保护技术研究[J].河北工程大学学报,2016,29(06):55-59.

[5]李江华,魏皓旭.基于光纤的高速铁路感应雷击监测及其分析研究[J].激光与红外,2017,47(01):78-81.