电气化铁路10kV贯通线系统绝缘遭雷击损坏的研究和预防

1、电气化铁路10kV贯通线系统绝缘遭雷击损坏的研究和预防摘要：文章介绍了电气化铁路10kV贯通线系统遭受雷击的表现形式，分析了10kV贯通线系统遭受雷击的原因，提出了防止10kV贯通线雷击损坏的研究与预防。关键词：10kV贯通线系统；雷击损坏；研究与预防Abstract:thearticleintroducesthe10kVtransfixionofelectrifiedrailwaylinesystemshockforms,analyzesthe10kVbreakthroughlinesystemshockreasonsandputsforwardthepreventing10kVbreakt

2、hroughlineofresearchandpreventionlightningdamage.Keywords:10kVbreakthroughlinesystem;Lightningdamage;Researchandprevention中图分类号：F407.6文献标识码：A文章编号：内蒙古境内高原起伏、地势起伏不平，雷电活动强烈，电气化铁路处于高、强雷区，10kV贯通线系统经常遭受雷电袭击，造成配电所跳闸停电、击毁10kV贯通线支柱等供电故障，严重影响铁路行车安全，因此加强10kV贯通线系统绝缘遭雷击损坏的研究和预防具有重要意义。一、10kV贯通线系统遭受雷击的现象电气化铁路10kV贯

3、通线是户外供电装置，经常遭受风、雨、雷击等恶劣气候条件的影响，一旦受到雷电侵入，将对10kV贯通线造成严重的危害性，具体现象为：雷电击穿10kV贯通线高压绝缘子，使10kV贯通线故障停电。引起10kV配电所跳闸，中断供电使铁路运输无信号而瘫痪。在隧道中，由于10kV贯通线用电缆敷设，一旦遭雷击查找故障特别困难，因而造成停电时间较长，致使铁路运输很难及时恢复。二、雷击10kV贯通线的特点雷击10kV贯通线包括直接雷击和感应雷击等。直接雷击是指雷电直接作用于贯通线上，使其产生直击雷过电压，过电压叠加后其峰值可达上千千伏甚至更高，导致10kV贯通线设备烧损。感应雷击是指雷电作用于10kV贯通线附近，

4、雷击对地放电后，空气中迅速变化的电磁场在10kV贯通线上产生感应过电压。感应过电压一般为数百千伏，引发10kV贯通线跳闸事故较多，但比直接雷击危害性较小。三、10kV贯通线系统遭受雷击的原因（一）避雷器性能不佳以前电气化铁路10kV贯通线所使用的各种避雷器，其性能指标不仅不高，而且稳定性也很差，需要进一步提高，像作为主要性能指标的“避雷器失效率”一直以来都是一个问题。避雷器一旦失效，不仅需要让使用方立即察觉，而且需要保证其呈开路状态，否则将带来无法估量的损失。因此我们不选用常规阀型避雷器和氧化锌避雷器，而采用最先进的自托式氧化锌避雷器进行放电预防。（二）接地电阻较大，从而降低10kV贯通线耐雷

5、水平电气化铁道沿线为实线性黄土，土壤电阻率普遍较高，尤其是大准铁路唐公塔清水河、丹州营黍地沟，多处于岩石地段，因此制作低电阻地网十分困难，而且投入很大；使用常规方法作成地网后，其接地电阻大都随着时间的推移而不断增高，而且随一年四季气候的变化而不断变化。用常规方法做成的地网，其常规金属接地极很容易被酸、碱、盐和土壤中污染物所腐蚀，在腐蚀过程中不仅其接地电阻不断增加，而且其寿命都很短，一般不超过3年。（三）10kV贯通线的接地数量不足大准铁路全线264km，10kV贯通线的隔离开关、电缆头、变电台及部分杆塔都有接地装置，但多年来，被铁路沿线村民偷盗严重，有部分丢失，已经起不到接地作用，因此10kV

6、贯通线的接地数量应及时补足。四、10kV贯通线系统绝缘遭雷击损坏研究与预防的分析经过实地了解和查看设计10kV配电所在输入端已安装有额定电压10kV的高压避雷器；输出端都装有额定电压10kV的避雷器。根据多年的运行情况来看，配电所遭受雷击损坏的设备概率很低，可以说配电所的前后两级避雷器已经很好地起到了防雷保护的作用。但是各地反应在配电所两端架空10kV贯通线上，每年多次发生因雷击而造成10kV贯通线绝缘子被击穿损坏，从而造成故障停电中断行车的事故屡见不鲜。10kV贯通线绝缘子所能承受的绝缘耐压约为35kV，而雷电直接击中10kV贯通线某点上，雷电流从落雷点沿10kV贯通线向两端传输过程中产生的

7、冲击电压约为1500kV，是10kV贯通线绝缘耐压的42.8倍多，将击穿10kV贯通线的绝缘子。其冲击电压按下式计算：U=Ldi/dt式中：L为10kV贯通线的冲击电感，通常取L1.5/mdi取10kAdt取10sU=Ldi/dt=1500106（10103/10106）=1.5106V距落雷点不同距离D的冲击电压由下表可知：因此，我们可以得出一个简单的结论：10kV配电所10kV侧的避雷器，只能保护10kV配电所本身的所用变压器和开关设备，对于稍远一点的10kV贯通线上某点（如配电所几百米）遭直接雷击，由于在传输过程中感抗的作用，由（U=Ldi/dt）产生的高脉冲电压将击穿10kV贯通线支柱

8、的绝缘子，根本起不到保护作用。五、电气化铁路10kV贯通线系统防雷方法及预防措施10kV贯通线雷电防护的重点是在铁路沿线设备上安装避雷器，使雷电通过避雷器经泄流流入大地，从而达到保护10kV贯通线支持装置中绝缘子的目的。根据各地运行情况分析，10kV贯通线雷电预防的具体措施是：（1）10kV贯通线在电缆头、变电台上安装10kV自托式氧化锌避雷器。根据10kV贯通线受雷击原因和概率分析，在常遭雷击的多雷区段（如大红城鸡鸣驿段），在10kV架空线路上各2公里安装1组自托式氧化锌避雷器。强雷区（如外西沟新店子951电源线）安装等距离的架空地线；（2）在隧道出、入口两端的电缆终端头上各装设一组自托式氧

9、化锌避雷器；在10kV贯通线关键设备上（如分段开关、隔离开关等处）应分别装设一组自托式氧化锌避雷器。（3）由于10kV贯通线的操作过电压较高，一般是工作电压的2.52.8倍，因此避雷器在选择时，应考虑避雷器标称放电电流值足够大，保护水平（残压峰值）应低于10kV贯通线绝缘子的耐压。（4）在电气化铁路沿线10kV贯通线杆塔每隔1公里做一地网与10kV贯通线杆塔横担或水泥柱可靠接地，使每组地网的接地电阻符合要求。原有地网接地电阻10的不做补充地网。如土壤电阻率1000m以下地区，接地电阻10。若土壤电阻率1000m以上地区，接地电阻20，应补充地网，采用长效降阻接地极和长效降阻剂制作接地网，从而降低接地电阻值，使接地网长期处于低电阻状态，达到防止