地铁高压供电系统防雷设施的建设探讨

地铁高压供电系统防雷设施的建设探讨

邓刚

长沙市轨道交通运营有限公司，湖南 长沙 410000

摘要：雷电已成为城市轨道交通安全运行的较大威胁。一旦地铁供电系统遭受雷击，雷电产生的瞬态脉冲过电压将会导致地铁的供电系统故障和电子设备失效，危及地铁正常运行甚至造成重大的人员伤亡和巨大经济损失。因此，解决雷击对地铁高压供电系统的影响，保证地铁车站的安全运行，是地铁建设和运营过程中面临的一项重要任务。

关键词：地铁；高压供电系统；防雷设施；建设分析

1 地铁高压供电系统发生雷击事故的原因

高压供电系统雷击事故的产生将在很大程度上影响地铁高压供电系统的正常运行，高压供电系统发生雷击事故的原因有很多，具体体现在以下几个方面。首先高压供电系统杆塔存在问题，接地效果不佳，这种情况就会加大与地面接触的电阻阻值，从而为高压供电系统埋下安全隐患，导致雷击事故的发生。其次，高压供电系统雷击事故的产生原因中还包括缺乏健全的绝缘配置，绝缘配置在高压供电系统的运行时具有防止电流回流的作用，如果绝缘配置出现问题将会引起雷击跳闸事故的发生，并且随着时间的积累，高压供电系统的绝缘配置极易出现老化，这也在一定程度上为高压供电系统跳闸事故的发生埋下了安全隐患。最后，在避雷线的使用上存在问题，避雷线是高压供电系统用来防雷的重要举措，在雷击发生时，避雷线可以有效的隔断雷电与线路之间的联系，从而有效的减少雷击事故的发生概率，但是现阶段设计师在进行避雷线的设计上，并没有重视杆塔保护角度的设计，使得避雷线不能发挥其良好的避雷效果。

2 地铁变电站的防雷设施建设分析

2.1 直击雷过电压的保护措施

对于直击雷过电压的保护主要在主变电站的设备上使用一些独立的避雷针，同时为了的达到更好的防雷效果，直接性地击中变电系统中的变电设备及其附属设施，冲击接地电阻，一般要控制在12欧以内。为了避免避雷针可能发生的落雷现象，减少反击事故对变电站的安全性造成的不利影响。在安装独立避雷针的过程中与配电装置架构之间的距离，保持在6m以内。独立避雷针当中使用的接地装置，与接地网在地面上之间的距离，也应该在4m以内。根据这一要求，地铁主变电站在安装避雷针的过程中，应该注意两点：第一，在高压供电系统当中，应该严格按照要求安装独立避雷针，然后将高压供电系统结构当中的一个支柱直接性的柱钢筋，作为一个下线形成一个完成的接地，形成一个直接防雷接地措施。第二，变电站的主变压器也应该安装独立的避雷针。第三，每个电压等级的母线桥，应该与其它设备的防雷措施结合起来，也要使用独立的避雷针。第四，由于主变电站的主控室一般在地上的室内，在主控室的变配电装置当中也应该使用钢筋焊接，形成一个有效的接地网，在保证安全性的基础上可以接地。第五，变电所110kV侧建议采用线路变压器组接线。

2.2 一般性的雷电侵入波的过电压保护

一般性的雷电侵入波虽然不像直击雷危害大，但是对于地铁安全运行依然会造成极大的影响。对于一般性的雷电侵入波的过电压保护主要措施有两个：第一，在主变电站主要设备上安装一般性的阀型避雷器，这种装置能够将一般性的雷电侵入波引入到避雷器当中，通过避雷器中的电阻有效的减缓雷电波的陡度，最终将雷电波化解，能够有效的防止一般性的雷电侵入波对线段的危害，是一种非常有效的防雷措施。第二，安装避雷器，这是地铁主变电站在建设过程中的基本要求，只有严格按照要求安装了避雷器才能达到有效的阻止雷电波产生的过电压对变电站的安全性造成的不利影响。目前地铁使用的高压供电系统当中，主要有110kV和35kV，在使用这两种高压供电系统的时候，在离变电站2000左右的进线位置，安装避雷线，为了到了理想的避雷效果，应该达到30kA和75kA，保护角设定在25°和30°之内，每个车站应单独设置一个综合接地网。综合接地装置的接地电阻值应≤0.5Ω，当土壤电阻率较高时，接地电阻值可适当放宽，但应满足弱电系统的接地要求（接地电阻值应≤1Ω），同时应满足接触电压和跨步电压的要求。同时，现在地铁变电站当中所使用的变压器主要是一般性的双绕组变压器，这种变压器也容易受雷击的影响，为了达到防雷的效果，应该在低压一侧选择一个相绕，在上面安装一个完整的避雷器。主变压器的中性点是防雷的重要环节，在中性点的设计上可以采取直接性接地措施，实现变压器的分级绝缘。如果绝缘水平处在35kV等级当中，就应该在中性点上安装避雷器。

2.3 避雷器和避雷针的配置

避雷器的配置当中，应该注意五个方面的内容：第一，安装在主变电站进出线的外侧；第二，安装在主变电站的母线上；第三，安装在主变压器的高压侧，靠近主变压器的地方；第四，安装在主变压器的低压侧，一般为B相；第五，安装在主变压器的中性点上，此时应该感觉绝缘水平选择适当的避雷器。在安装避雷线的过程中应该注意三点：第一，如果使用的是110kV以上的线路应该全长架设避雷线；第二，使用35kV高压线的如果是在雷击比较多的地区，也应该全长假设避雷线；第三，对于35kV以下的线路应该适当的选择1-2km假设避雷线，以保护变电站的安全。

3 地铁高压配电装置及其平面布置的防雷

3.1 配电装置防雷设施建设的一般性要求

对于地铁主变电站当中所使用的配电装置类型，应该与地铁建设要求结合起来，由于地铁是一项范围非常大的建设工程，主变电站往往不止一个，在变电站的设计及建设过程中应该与周边环境结合在一起，严格进行经济技术对比分析，确定最佳的建设方案。其中，应该注意两点：第一，节约用地，这一点在这里就不做累述。第二，是运行安全和操作巡视方便，变电站内的配电装置布置要整齐清晰，尤其是要达到防雷的基本要求。其要求就是保证配电设备的安全运行，雷击对配电线路造成的损坏。

3.2 配电装置主要防雷措施

在高压配电当中，采用的防雷措施当中主要应该注意以下几点：第一，110kV配电装置，应该采用双母线分段带旁路母线接线方式，同时线路应该设置在室外，这样就可以不受土地面积的限制，同时从开率成本及防雷效果的角度，可以选择普通中型朴质方式，这种方式将配电装置当中的所有的电气设备都安装在统一水平平面上，安装的高度也基本一致，但是母线的位置要高于配电黄纸的水平，高度一般在10m以上。第二，对于35kV配电装置，在主接线上也应该使用双母线分段带旁路母线接线方式，其它与110kV基本一致，但是在加高上有所差异，采用单列布置的，加高应该在7m左右，母线结构在5.5m，间隔在5.2m左右。采用这种配电布置的方式，能够形成相对比较独立的，在遭受雷击的时候，即便是一个配电装置被破坏，不会影响到其它装置的运行，达到一定的防雷效果。

结语

综上所述，地铁高压供电系统是地铁电力系统中重要的环节，同时也是电路传输的一个关键载体。选择合适的地理位置安置避雷针，并运用耦合地埋线手段架设避雷线、预先放置电棒和负角保护针、杆塔防雷措施等防雷措施，避免输电线路受到雷云袭击，有效降低由于雷击而产生的安全隐患。

参考文献

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