轨道交通高压设备检测和试验课件：变电所防雷保护

变电所防雷保护目录变电所雷害的主要来源变电所防雷保护设计变电所防雷原则01020301变电所雷害的

主要来源变电所供电系统在正常运行时,电气设备的绝缘处于牵引供电系统额定电压作用之下,但是由于雷击的原因,牵引供电系统中某些部分的电压会大大超过正常状态下的数值。通常情况下变电所雷击有两种情况:一是雷直击于变电所的设备上;二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。其具体表现形式如下:(一)直击雷过电压雷云直接击中电力装置时,形成强大的雷电流，雷电流在电力装置上产生较高的电压，雷电流通过时，将产生有破坏作用的热效应和机械效应。(二)感应过电压当雷云在架空导线上方,由于静电感应，在架空导线上积聚了大量的异性束缚电荷，在雷云对大地放电时，线路上的电荷被释放,形成的自由电荷流向线路的两端，产生很高的过电压，此过电压会造成危害。变电所雷害的主要来源

02变电所防雷原则针对变电所的特点，防雷原则是将绝大部分雷电流直接引入地下泄散(外部保护)；阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波(内部保护及过电压保护)；限制被保护设备上浪涌过压幅值(过电压保护)。这三道防线相互配合，各行其责，缺一不可。应从单纯一维防护(避雷针引雷入

地———无源防护)至三维防护，包括:防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应等多方面系统加以分析。变电所防雷原则

避雷针或避雷带、避雷网引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。为了实现内部防雷，需要对进出保护区的电缆，金属管道等都要连接防雷及过压保护器，并实行等电位连接。

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防雷等电位连接为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差,就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过电压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，各个局部等电位连接棒互相连接,并最后与主等电位连接棒相连。变电所防雷原则

外部防雷和内部防雷103变电所防雷保护

设计

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变电所直击雷防护架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施，避雷针是防护电气设备、

建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针身

上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备的效果。变电所

装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内，此外，还应变电所遭受的雷击是下行雷，雷直击在变电所的电气设备上，或架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此，避免直击雷和雷电波对变电所进线及变压器产生破坏就成为变电所雷电防护的关键。变电所防雷保护设计

采取措施,防止雷击避雷针时的反击事故。要限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度就必须对变电所进线实施保护。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电所运动，其幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电所设备的冲击耐压要高很多。因此,在接近变电所的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如不架设避雷线，当遭受雷击时，势必会对线路造成破坏。变电所进线线路上方架设一段避雷线(一般为1~2km)，以降低沿线路侵入的雷电波的陡度。其作用:避免雷电直击保护线路，使侵入的雷电波流经此段时被减弱；限制流过避雷器的冲击电流。通常在架空避雷线两端装设管型避雷器。避雷线由悬挂在被保护物上空的接地线、接地引下线和接地体(接地电极)三部分组成。避雷线与最外侧导线的连线与垂线之间的夹角应保持在20°~30°范围内。如果避雷线挂的较低，离导线很近，雷电有可能绕过避雷线直击导线

，挂的过高将给施工带来困难。变电所防雷保护设计

变电所进线防护23

变电所馈线侧防护u抗雷线圈抗雷线圈的作用是防止雷电波沿接触线、馈电线袭击变电所内电气设备，常在27.5kV馈线隔离开关外侧装设与避雷器相配合的抗雷线圈。当陡波头雷电流通过抗雷线圈后，抗雷线圈的电感产生的感抗使雷电流不能突变,从而将雷电的电流波、电压波的波头拉平，使过电压(波)上升陡度减慢，并在避雷器配合下降低侵入波的幅值。u避雷器避雷器一般装设在27.5kV网隔的电源侧，与线路并联。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙(阀型避雷器)被击穿，或由高电阻变为低电阻，使过电压对大地放电(其放电电压低于被保护设备绝缘的耐压值)，从而防止雷电产生的过电压侵入变电所内。变电所防雷保护设计

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变电所内部防雷保护u牵引变压器保护对于双绕组牵引变压器，由于变压器绕组中的雷电过电压可以从一个绕组传递到另一个绕组，因此应该在其高压与低压绕组处都安装避雷器。对于三绕组牵引变压器，应在其低压绕线组任一出线端加装一个避雷器来保护。在多雷区，当变压器的低压侧中性点不接地时，其中性点可装设避雷器或保护间隙。变电所防雷保护设计

u避雷针在出口线附近安装独立避雷针，防止雷电直击馈线或接触网。u直击雷防护防直击雷的有效方法之一便是在变电所安装避雷针。避雷针能对雷电场产生附加电场，使雷电场畸变,从而将雷

云放电通道，由原来可能向保护物体发展的方向,，吸引到避雷针本身，然后经与避雷针相连的引下线和接地装置将雷电流流到大地中。避雷针通常由避雷针主体(接闪器)、接引下线和接地装置(接地电极)组成。接闪器(针头)为直径10~12mm、长1~2m的镀锌圆钢或镀锌钢管，起引雷作用；接地引下线通常采用6mm的圆钢，将雷电流安全导入埋于地中的接地体，接地引下线应保证在强大雷电流通过时不熔化；接地体是埋于地下与土壤直接接触的金属物体，其电阻值一般不大于10Ω。变电所装设的避雷针一般为20~30m。35kV及以下部分的避雷针要独立装设。110kV及以上部分，因为配电装置绝缘水平较高,可以将避雷针装设在配

电装置构架上。但此构架应装设辅助接地装置,该接地装置与变电所接地网的连接点,距主变压器的接地装置与变电所的接地网的连接点的电气距离不应小于15m，以免造成变压器反击事故。变电所防雷保护设计

u母线保护分段母线的每段母线都应装设避雷器。u变电所防雷接地变电所具备各种防雷条件后要敷设接地网，然后增设接地体。接地装置包括水平接地极和垂直接地极，水平接地极采用50mm×5mm扁钢,垂直接地极采用50mm×50mm

角钢。垂直接地极的间距应在5~6m之间。主接地网接地装置电阻和独立避雷针接地电阻应分别低于0.5

Ω和10Ω。u变压器中性点的防护变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。

装设避雷器时,要尽量接近变压器，并尽量减少连线的长度,以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时,避雷器的接地线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样就有效减少了雷电对变压器破坏的机会。变电所防雷保护设计

思政融入雷击发生后，数十至数百kA的雷电电流瞬间