（北京铁路局北京供电段北京100036）
摘要：牵引供电系统中二次设备防过电压侵入能力较弱，雷击过电压入侵二次设备将会导致二次系统瘫痪，严重影响牵引供电一次设备安全运行，本文通过分析雷击过电压入侵二次设备的主要途径给出了行之有效的防高压侵入措施，有效保障了牵引变电所的运行安全。
关键词：牵引变电所；二次设备；防高压；侵入技术
1概述
1.1牵引变电所防过电压设计
牵引变电所的防过电压设计包含一次方面和二次方面。一次方面在牵引变电所场坪内设独立避雷针，作为室外电气设备的直击雷防护。牵引变电所电源进线侧、牵引变压器27.5kV侧、27.5kV馈线侧，开闭所、分区所27.5kV进馈线侧均设置氧化锌避雷器，作为雷电侵入波的防护和操作过电压的防护。牵引变电所、分区所、开闭所、AT所控制室二次回路装设防浪涌保护单元，进一步提高二次设备防雷击、抗干扰能力。
1.2牵引变电所接地
牵引变电所接地选用以水平接地体为主的复合接地体方式，接地网埋深不小于0.8m(若有冻土层则执行有关规范要求)，接地电阻按有关短路或设备闪络故障导致的接地短路电流核算，水平接地体选用铜绞线或扁钢，架构、设备、端子箱外壳、接地回流箱外壳选用接地引下线，与接地网相连。高速铁路所内接地网选用2根截面70mm2或35mm2的铜芯电缆与归纳地线衔接。独立避雷针的接地装置与所内接地网地中间隔不小于3m，接地电阻不大于10Ω。
2对二次设备影响的主要因素
近几年来，铁路发生了几回雷雨暴风天气下牵引变电所设备大面积烧损的情况，对铁路运行影响极大。每起烧损的牵引变电所需要一两个月才能恢复运行，不仅影响了了铁路运量，对运行安全也构成了严重威胁。从技能层面剖析，致使设备烧损的直接因素，一是雷电击穿电气绝缘发生的工频续流，二是雷电侵入牵引变电所首先损毁的是二次保护，致使牵引供电系统保护失效，然后不能及时切断工频续流。雷电影响牵引变电所设备的因素主要有以下几种。直击雷落在牵引变电所内导线或架构上，致使一次设备如绝缘子迸裂、避雷器爆炸等损坏，也将使地电位抬升，影响二次设备的安全运行。因为牵引变电所内设有防直击雷的避雷针，这种直击雷落在牵引变电所内的概率很小。雷击所外供电线，假如雷电流强度较大，损坏馈线出口避雷器，失掉对雷电侵入波的防护。雷击所外架空回流线，致使雷电流经过回流电缆进入所内会集接地箱或端子箱，致使周围地电位的抬升，影响二次设备的安全运行。所外接触网隔离开关遭雷击或发生闪络，致使隔离开关机构箱电位增加，烧损设备，经过二次电缆引进所内，进而影响所内二次设备的安全。雷击邻近区域，因为电磁耦合效果，发生感应电压，影响二次设备的安全运行。牵引变电所综合自动化系统二次回路电源失压，致使保护失效，引起二次灾害。
3处理办法
一是降低雷电波从一、二次侵入牵引变电所的概率，力求将雷电发生的能量释放在线路上;二是加强变电所二次设备抗击雷电侵入，才能减小二次设备的损坏规模，保证二次设备不能悉数失效;三是增加电源应急维护，当牵引变电所维护全体失效时，牵引变电所电源回路断电，全体退出运行，既切断了可能发生的工频续流，也保证了一次设备不被烧损。
3.1近所亭端架空供电线或接触网加设避雷线
经过前面的分析，假如雷击发生在变电所邻近的供电线或接触网，则雷电侵入波很容易损坏牵引变电所馈线出口避雷器。要解决这个问题，就得在牵引变电所邻近加装一段避雷线，以保证雷击在避雷线外，当雷电流经避雷器动作后，使发生的负电压折回到雷击点又在该点发生负反射波抵达避雷器时，避雷器的雷电流现已过了峰值。因此，要求雷电波在这个区段来回一次的时间要大于雷电波的波峰。依据文献资料，经过观测，约有85%的雷电波波峰时间在1～5μs之间，平均为2.6μs，波峰时间变化不大。雷电波在导线上来回一次的时间为
式中，l为雷击点离变电所的距离，v为波速。即需满足
式(2)中，当v值取3×108m/s时，可以得到:l＞750m，即牵引变电所馈出线至少在750m的范围内应架起避雷线。进线段的长度也可按约束雷电进行波陡度的要求进行计算。该范围加装避雷线后，直击雷只能落在该规模以外的接触网导线上。当发生雷击时，会因为进线段导线的波阻抗，使流进避雷器的雷电流幅值受到约束，一起在进线段内导线上冲击电晕的影响将使侵入波陡度和幅值下降。
3.2接触网隔离开关接地和电源加强办法
(1)接触网隔离开关接地与牵引变电所地网为独立的接地系统，将使在隔离开关处的地电位抬升加于两边操控设备，处理这一现象的最佳办法是将两边接地进行衔接，这么做的优点是当隔离开关发生闪络或短路接地时，减弱入地短路电流，使得短路电流有一个极好的回流通路，从而降低地电位的抬升，使两边的操控设备处于一个等电位体中，防止烧损二次设备。隔离开关的接地设备与牵引变电所主接地网在地中衔接线宜选用裸导线，埋在地中的长度不该小于15m。
(2)接触网隔离开关交流电源回路设置防雷阻隔办法为增加接触网隔离开关操作电源供电回路的过电压保护，交流电源选用隔离办法，设置隔离变压器。隔离变压器安装于空气开关的馈出侧，接隔离变压器的二次线圈，由隔离变压器的一次线圈馈出电源至接触网隔离开关，浪涌过电压由一次线圈侵入时完成隔离，隔离变压器两边均不接地。
3.3加强综合自动化系统直流电源供电可靠性
3.3.1选用辐射状供电
学习电力行业标准以及电力行业现在的设计方案，将综合自动化系统各个保护操作装置模块分开选用辐射供电方法，任一保护测控盘发生失电故障，不会影响到别的供电回路。关于各保护测控盘，虽然只要一路电源，因为直流盘一般和保护测控盘都安装在控制室内，一路电源发生故障的概率较低，可以保证供电可靠性。
3.3.2选用分组环状供电
结合环状供电和辐射状供电两种方案的优点，对综合自动化系统各个保护操作装置模块分开选用分组环状供电方法，可分为两个区域:主变保护测控和所内监控部分、馈线保护测控部分。
3.3.3计划对比
分组环状供电方法，对综自系统供电可靠性的增强效果显著，并且直流盘馈线电源回路数增加不多，实施较容易，适合即有牵引变电所的改造，只需使用直流盘2个预留回路，辐射状供电在电力行业的110kV及以上变电站使用较为广泛，可靠性高，但会增加直流盘馈线电源，更适用于新建牵引变电所。
4结论
本文简要分析了雷击过电压入侵二次设备对牵引供电系统造成的严重危害性，探讨了高压侵入二次设备的主要途径并给出了行之有效的防雷措施，进一步提升牵引变电所二次系统防雷能力，保证了牵引变电所设备安全平稳的运行。
参考文献：
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[2]邓武，杨鑫华，赵慧敏.牵引变电所综合自动化系统的设计与实现[J].铁道工程学报，2006（8）：93-95.