电气化铁道牵引变电所防雷保护研究

《高速铁路牵引供电系统雷电防护措施探讨》2023-10-26•引言•高速铁路牵引供电系统概述•雷电防护措施•雷电防护设备及技术要求目•雷电防护效果评估及改进措施•结论与展望录01引言•高速铁路作为国家重要的交通方式，其安全运行关系到广大乘客的生命财产安全。

雷电作为常见的自然灾害，对高速铁路牵引供电系统的安全运行具有重大威胁。

因此，对高速铁路牵引供电系统的雷电防护措施进行深入研究，对于保障高速铁路的安全运行具有重要意义。

研究背景与意义•目前，国内外学者已经对雷电防护措施进行了广泛研究，提出了许多有效的防护措施。

然而，随着高速铁路技术的不断发展，牵引供电系统的复杂性和集成度不断提高，雷电防护面临的技术难题也越来越多。

因此，需要进一步深入研究雷电防护技术，提高高速铁路牵引供电系统的安全性和可靠性。

同时，随着科技的不断进步，雷电防护技术也将不断发展和完善，为保障高速铁路的安全运行提供更加可靠的技术支持。

研究现状与发展趋势02高速铁路牵引供电系统概述牵引供电系统由牵引变电所、馈电线、接触网、回流线等组成。

牵引变电所是牵引供电系统的核心，负责将电力系统的电能转换为适合铁路牵引系统的电能。

馈电线负责将电能从牵引变电所输送到接触网，接触网负责将电能提供给列车，回流线则负责将列车产生的回流电流导入牵引变电所。

牵引供电系统构成雷电对牵引供电系统的危害雷电可能导致牵引变电所设备损坏，影响整个牵引供电系统的正常运行。

雷电可能通过接触网传导到列车上，危及列车和乘客的安全。

03雷电防护措施安装避雷针、避雷带等外部防雷装置，以引雷、分流等方式防止直击雷对牵引供电系统的危害。

外部防雷装置建立完善的接地系统，包括垂直接地极、水平接地极等，以迅速将雷电电流引入大地，降低地电位差，避免雷电反击。

接地系统直击雷防护措施屏蔽措施采用金属屏蔽、电磁屏蔽等措施，减少雷电电磁场对牵引供电系统的干扰。

浪涌保护器在容易受到感应雷击的设备前安装浪涌保护器，以吸收雷电过电压、过电流能量，保护设备免受损坏。

铁路牵引供电接触网雷电防护措施探讨摘要：随着我国铁路行业的飞速发展，人们的生活越来越离不开高速的铁路运输方式，同时对其安全性提出了较高的要求。

电气化铁路是以电能为牵引动力作为一种现代化交通运输工具，在其设备维护过程中，牵引供电系统是否正常运行十分重要，如果被雷击中损失巨大，所以雷击是引起牵引供电系统故障的主要原因之一。

对此，本文就对铁路牵引供电接触网雷电防护措施进行深入探讨。

关键词：铁路；牵引；供电；雷电一直以来，我国在铁路牵引供电系统防雷技术方面的研究力度和强度都没有停止过。

这主要是由于铁路牵引供电系统防雷技术对于铁路安全和发展具有重要影响。

有学者对铁路牵引供电系统在缺乏避雷线的情况下展开了研究，研究结果表明，此种情况下，雷电特性主要表现为雷击次数翻倍增长，与此同时，在高架桥平均高度达到一定数值后，感应电压会非常小，进而引发铁路安全事故。

然而，近年来，随着我国铁路建设规模的不断扩大，也伴随高架桥高度的不断增高，感应雷以及直击雷所引发的绝缘闪络次数也呈现出快速增长的趋势。

因此，铁路牵引供电系统防雷技术研究力度和强度还应不断加强。

1、铁路牵引供电系统防雷体系相关理论概述1.1防雷体系概念铁路牵引供电设备主要包括变电设备、接触网设备以及远动系统设备。

其中，变电设备主要包括变电所、开闭所以及分区所三种。

铁路牵引供电设备的作用是确保不间断行车可靠性供电，也就是说，铁路牵引供电能力只有在与线路运输能力相匹配时，方能满足列车密度、运行速度以及重量的具体要求。

现阶段，尽管我国变电所的防雷技术已经相对比较完善，但在安装避雷装置方面，却仅在一些关键部位进行了安装，如隧道口两端以及线路变电所的入口等。

铁路一般常用高架桥的方式跨越谷地或者河流。

而高架桥上的接触网支柱却均是通过桥墩内部的钢筋结构接地等，也就是说，在此种情况下，接地电阻存在一定的不合格，进而出现绝缘闪络。

由此可见，避雷设施还应安装在高架桥的两端。

1.2防雷体系的重要性铁路牵引供电系统一旦被雷击中，不仅会中断列车供电，还会影响列车的正常运行，更会导致列车安全事故的发生，严重者将会导致人员伤亡和经济损失。

27.5kV牵引变电所防雷保护问题分析摘要为确保变电所防雷措施可靠完备，现就变电所防雷保护应注意的问题从几个方面进行了分析讨论，从而防止变电所因雷击产生严重事故。

关键词变电所；防雷；保护中图分类号tm63 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）86-0009-021 雷电的基本形式雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。

雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。

积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。

冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。

云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。

因此，云的上、下部之间形成一个电位差。

当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。

闪电的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。

闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。

一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。

放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。

带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。

在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。

这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

2 27.5kv牵引变电所遭受雷击的主要形式及防雷措施27.5kv变电所属于牵引供电系统的重要组成部分之一，在变电所遭遇经济突发雷击事故前提下，铁路系统面临着大面积的停电风险，严重危及到铁路运输系统的安全。

因而必须对变电所采取一定的防雷保护措施。

变电所可能遭遇的雷击危险主要来自于两个方面：一是雷电发生时，雷电直接破坏变电所的电气设备；二是因架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压所形成的雷电波沿线路侵入变电所。

因此，对于雷电对变电所进线及变压器破坏的防护措施显得尤为重要。

1）变电所的直击雷防护。

装设避雷针是直击雷防护的主要措施，它将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，有效保护到了电气设备、建筑物不受直接雷击；2）变电所对侵入雷电波防护。

牵引变电所的防雷保护毕业设计本文档旨在介绍牵引变电所的防雷保护毕业设计的背景和目的。

牵引变电所作为铁路电气化系统的重要组成部分，具有重要性和保障铁路运行的必要性。

然而，受自然环境和气候的影响，牵引变电所常常面临雷电灾害的威胁，因此，进行有效的防雷保护是至关重要的。

防雷保护设计旨在保护牵引变电所、设备和人员免受雷电击穿、感应电压和电磁辐射等可能产生的危害。

通过合理的设计和安装防雷装置，可以降低雷电对牵引变电所造成的损害，并确保设备的正常运行。

因此，深入研究牵引变电所的防雷保护是一项具有重要意义的毕业设计。

本文将探讨牵引变电所防雷保护的相关理论基础和设计方法，以及实际应用中可能遇到的问题和解决方案。

通过研究和分析，将提出一套有效的防雷保护方案，以保障牵引变电所的安全运行。

请注意，本文所涉及的内容均为普遍性原则和方法，具体实施需参考相关法规和标准。

本节将概述与牵引变电所防雷保护相关的理论知识，包括雷电起因、防雷保护原理等内容。

以下是对一些有权威性的文献或理论的引用支持：雷电起因：雷电是由云层内部产生的强电场引起的自然现象。

其形成过程是云内部的正电荷和负电荷沿云内的气流分离，形成巨大的电位差。

当这个差异变得足够大时，会产生放电现象，即雷霆和闪电。

防雷保护原理：牵引变电所的防雷保护主要通过以下几个原理来实现：均压原理：通过引入导体，使其与地电位趋于相等，以达到防雷保护的目的。

屏蔽原理：利用金属导体屏蔽电磁波的传播，阻止雷电等电磁波进入牵引变电所内部。

涌流原理：通过合理设计接地系统和导体连接方式，将雷电的沿地电流导入地下，防止损害设备和结构。

动作原理：采用避雷装置和电气设备的动作机构，及时引导和分散雷电沿着合适的路径传递，避免对设备和系统造成严重的影响。

以上是牵引变电所防雷保护毕业设计相关理论的简要概述。

在实施毕业设计时，可以进一步深入研究和应用这些理论，以保证牵引变电所的安全防雷措施的有效性和可靠性。

设计一个符合牵引变电所的特点和要求的防雷保护方案。

3：电气化铁道牵引网的防雷保护1．1: 研究背景与动机最近几年来我国高速、重载电气化铁路获得了迅猛发展，成渝、郑西等客运专线接踵竣工，至 2012年我国将建成客运专线 42条，总里程达到 1．3万公里，届时全国高速铁路将形成“四纵四横”的格局。

牵引网作为电气化铁道牵引供电系统中的重要构成部分，其工作状况直接关系到电气化铁路的安全与稳固。

我国电气化铁道散布广阔，门路地域的气象条件差异较大，并且牵引网又是裸露于自然环境中没有备份，易遇到自然环境特别是雷电的影响，所以需要采纳必需的大气过电压防备举措。

假如缺乏防备举措或举措不妥则可能惹起绝缘子闪络、造成线路的烧损、跳闸、直接影响电气化铁路的营运；同时雷击产生的过电压将经过牵引网侵入到牵引变电所，进而惹起所内电气设备的破坏，造成更大事故的发生，所以对于牵引网防雷保护的研究是我们亟待要解决的课题之一。

当前对于牵引网的防雷举措主要有：安装避雷器、装备自动重合闸、架设避雷线、线路分段、要点防备等举措，此中以安装避雷器最为常用；可是对于避雷器的设置数目与各项防备举措的防备成效并无进行深入的研究剖析，并且对于 AT供电方式下悬挂导线的雷击剖析也较为缺乏。

所以针对些问题，经过模拟雷击牵引网的方式来对避雷器的防备成效与 AT供电方式下悬挂导线的耐雷水平睁开剖析。

1．2研究现状与实现门路1．2．1 研究现状因为牵引网是牵引供电系统中的一部分，而针对这一部分睁开研究常常受多方面要素的影响，加之适当的防雷举措又与当地的地理相貌、气象环境相关，所以对于牵引网的防雷研究工作是一项复杂工程。

当前国内外工程人员与研究学者依据本国状况权衡各样要素，成立了合用于本国国情的牵引网防雷规范和研究方法。

依据我国《铁路电力牵引供电设计规范》 TBl0009 ．98中的规定，针对牵引网的大气过电压保护原则有：“ (1) 吸流变压器的原边应设避雷装置。

(2) 重雷区及超重雷区，以下要点地点应设避雷装置：①分相和站场端部的绝缘锚段关节：②长度 2000m及以上地道的两头；③供电线或 AF线连结到接触网上的接线处”。

对牵引变电所二次系统防雷措施的研究摘要：强雷电流通过高铁牵引变电所二次系统侵入，造成整所保护失效，进而引起一次设备烧损的次生灾害，在雷电频发区域时有发生且危害极大。

分析牵引变电所二次系统雷电入侵的主要途径，研究防雷方案及改造效果，确保设备安全运行。

关键词：牵引变电所；二次设备；防雷措施0引言我国电气化铁路的运营里程不断增加，同时向高速、重载铁路发展，这对牵引变电所供电可靠性提出更高要求。

目前牵引变电所高压设备的防雷接地设计已比较完善，变电所四周设有独立避雷装置，高压线路均设有相应等级的氧化锌避雷器，以防止雷击危害。

但在二次侧的控制、通信各个环节中，各种设备应用了大量半导体元器件，容易遭受雷电或工频过电压等强电危害。

二次设备烧损的事故仍有发生，影响到牵引变电所的安全运行，因此，有必要对牵引变电所二次系统防雷措施展开研究。

1雷电侵入的方式1.1交直流电源系统引入雷电过电压牵引变电所内外供电线路虽然安装有避雷器，可以对击到线路的雷电进行削峰，使其电压幅值下降，但雷电有时会以幅值较高的尖峰脉冲形式通过所内的变压器到交直流系统。

直击雷落在牵引变电所内导线或架构，导致一次设备如绝缘子炸裂、避雷器爆炸等损坏，也将使地电位抬升。

雷击所外供电线，如果雷电流强度较大，损坏馈线出口避雷器，失去对雷电侵入波的防护。

雷击所外架空回流线，导致雷电流通过回流电缆进入所内集中接地箱或端子箱，引起周围地电位的抬升。

1.2互感器引入雷电过电压牵引变电所内有电压和电流互感器，互感器的一次侧接高压部分，二次侧接所内综合自动化设备，可能将雷电过电压耦合到二次侧，导致保护测控装置损坏。

1.3接地系统引入雷电过电压牵引变电所由于接地网均压效果不好，会使强大的雷电流在通过避雷针、避雷器的引下线流入变电所接地网时局部电位升高，接地网电位分布不均匀，导致设备接地线可能处于高电位，使设备外接电源产生电位差，损坏低压设备。

1.4通信信号电缆引入雷电过电压信号线路包括微波天线、音频线、GPS天线、监控视频线、光纤加强筋或屏蔽层等，这些信号电缆自带金属线可能将雷电压引入综合自动化系统，或通过综合自动化系统传导至各子系统，并直接导致接口损坏。

铁路牵引变电所遭受雷击的原因分析及预防措施探讨摘要】：铁路牵引变电所是电气化铁路供电系统的一项重要组成部分。

其作用是将来自地方电力系统的三相高压电 (110kV或 220 kV)经降压和分相后，变成27.5 kV单相交流电供电力机车使用。

牵引变电所在电气化铁路供电系统中具有极为重要的作用，一旦发生雷击事故，将会造成大面积停电，严重危害铁路运输的安全。

因此，铁路牵引变电所必须具备非常可靠的雷击过电压防护措施。

本文基于现有的电气化铁路防雷措施，结合实际的电气化铁路变电所安装过程的施工经验，探讨进一步增强电气化铁路防雷功能的部分措施。

【关键词】：电气化铁路；牵引变电所；雷击目前，我国电气化铁路牵引供电系统在接地、防雷和过电压方面已形成较为成熟的标准。

但是铁路牵引供电系统运行过程中，仍然经常会发生各类雷击跳闸的问题，而且由于变电所所处环境及设备安装模式与接触网和电力线路有所不同，故铁路牵引变电所雷击问题需要单独分析探讨。

1. 铁路牵引变电所遭受雷击的原因分析1.1铁路牵引变电所所内一次侧设备因遭受直击雷导致事故为避免变电所遭受直接雷击伤害，目前最常见的防治手段就是变电所架设多个独立避雷针，防护范围完全覆盖整个变电所，有效实现户外设备的雷电防护。

牵引变电所 220 kV 或 110kV进线侧、牵引变压器27.5 kV进线侧和馈线侧，10kV所用变压器进线侧都设置避雷器。

但是这些避雷措施及设备一旦设计安装存在问题或者日常保养维护工作未做到位也会导致事故发生。

1.1.1铁路牵引变电所所内避雷器保护范围存在盲区牵引变电所在建设时一般所内四个角落均会安装四台大型避雷器以防止直击雷，而且在主变压器附近也会装设有氧化锌避雷器，这些可以有效保护牵引变压器免受雷电侵入波的损害，但上述防雷设备的防雷保护范围存在一定的盲区，一旦施工之初未合理安装，就会为接下来变电所设备遭受雷击带来巨大隐患。

1.1.2实例说明①事故经过：2018 年07月04曰20时56分45秒558毫秒，由于夏季雷雨天气急剧增加，AG变电所遭受雷击导致所内绝缘子击穿，牵引主变差动保护动作跳闸。

避雷器在牵引变电所的应用与探讨摘要在电力系统当中变电所是核心的节点，当出现有雷击情况发生时，就会导致大部分断电，并且电气装置的内绝缘会遭到破坏，同时绝大部分是不可以得到自我复原的。

所以，要有效得使用避雷装置设施，从而能够保障电气设备可以安全正常运行。

防雷和接地是很关键的工程，在此策划设计中，依据每个地方的具体现实状况，并同时将防雷和接地整体考虑，做好避雷方法实施，以防变电所出现雷击情况，从而保障变电所可以正常安全运行。

雷击情况在电力系统整体事故中占据了百分之五十以上，瑞典和日本具有百分之五十以上的上述事故都是由雷击而引发的：根据相关部门的全面统计说明：美国和加拿大等一系列十二个国家，当使用电压为275至500千伏的输电线时，雷击引发的事故占所有事故总合的百分之六十。

输电线电压级别越高，越有可能受到相应事故的发生，从而增加事发概率。

全国变电所，若受到雷击，将会出现频发停电、设施损坏，致使运输的停滞、交通事故、更甚出现人员伤亡情况。

关键词：变电所；防雷；接地；避雷器1 绪论雷电现象是雷云中伴有闪电和雷鸣的一种放电现象。

电荷在雷云中的布局方位都是不均衡的，是积累并开成级性，所以不同位置的情况下所发生的电力强度就是不一样的。

当电荷的汇集的紧密度强度在25至30千伏/厘米时，就会出现去放电至地面的过程，正式进到放电进程，在剧烈的电荷中和情况下伴随着电闪和打雷。

在此过程结束后，雷去中剩下的电荷会延续通道向地面方向流淌，此状况叫做余光阶段。

因为在云中也许会一起存有多个电荷中心，所以雷电的发生通常是多样性的。

在此文中详细叙述了经常使用的避雷针在变电所的使用，描述了避雷器的品种，阐述了避雷器是为了在供电系统中让其它电气设施不受到电压损害而起到保护作用的电气产物。

从一九八五年开始，我国应用的避雷器是碳华硅开式的；自一九八五年以后，为了让避雷器的功能大幅提高，在此产品中采用了氧化锌阀片。

可以运用于牵引变电的避雷器种类有多样，每一种类的数据基数都存在着许多不一样的地方。

高铁牵引变电所的防雷保护浅述摘要：牵引变电所是铁路供电系统中重要的组成部分。

但是因为牵引变电所中有较多的高压电气设备，所以，一旦其受到雷击就很有可能会被摧毁，从而使得供电中断，对铁路的正常运输造成影响，所以将铁路牵引变电所的防雷保护措施做好意义重大。

基于此，本文就探讨了高铁牵引变电所的防雷保护措施，以供参考。

关键词：高铁；牵引变电所；防雷保护；铁路供电系统；高压电气设备引文：在变电所中，其防雷主要就是指的雷电侵入波防护、直击雷防护等。

因为牵引变电所中的电气设备均对自我恢复的能力不具备，所以会被雷击所影响，如果其保护措施不到位就会损坏电气设备，从而就会有大面积停电的情况出现，为了使雷害避免初选，需要将牵引变电所的防雷保护措施充分做好。

1雷击产生的原因以及入侵途径1.1产生雷击的原因1.1.1直击过电压导致的雷击事故。

有时对牵引变电所的电缆设备会被雷云直接击中，因此就会有很大的电流产生，从而使得设备电压过大，击穿绝缘设备，从而有电气短路的情况出现。

与此同时，从物体穿过时，雷电会有热效应产生，并且还会烧断导线。

另外，变电所的二次设备在连入时会受到雷击后出现二次电缆导流，也会破坏二次设备。

因为在变电所交汇多条输电线路均，并且多在郊外架设线路，有较大的受雷击概率，所以造成雷击的主要因素就是直击过电压。

1.1.2感应过电压导致的雷击事故。

当从架空线路上方经过时，带有负电荷的雷云受被静电感应影响到，从而在架空线路的上方使得大量的正电荷聚集，当雷云向大地放电以后，这些位于架空线路上方的正电荷会丧失约束力，并再次获得自由，从而流动到导线两侧，使较大的过电压产生，对牵引变电所运行的安全性造成严重的影响。

1.2雷击入侵途径1.2.1门型架雷电波入侵途径。

（1）站在地线间气隙击穿、雷击引起导电的角度来说，对避雷线造成的危害最大的就是雷击点位于档距中间时；（2）从近区雷击干塔塔顶，顺着杆塔、避雷线等雷击线路产生的绝缘子串闪络。

电气化铁道接触网防雷与改造研究随着社会的不断发展，交通运输作为国民经济发展的重要支柱，其建设与维护也成为了重中之重。

在铁路交通建设中，电气化铁道接触网是不可或缺的一部分，它为列车提供了电力供应，推动了铁路交通的发展。

在电气化铁道交通中，接触网受雷击事件频发，给行车安全和铁路设备带来了严重的安全隐患。

急需进行接触网防雷改造研究，提高铁路交通的运行可靠性和安全性。

一、接触网防雷原理与现状分析1. 接触网防雷原理由于铁路位于户外环境中，经常遭受雷击，而雷击危害铁路接触网、牵引供电设备、信号设备和通信装备的正常运行。

接触网的防雷设计与安装是十分重要的。

接触网防雷的主要目标是降低雷击对设备和人员造成的伤害，同时保护设备不受损坏，确保列车正常运行。

2. 接触网防雷现状分析在目前的铁路接触网防雷设计中，主要采用了接触网绝缘支柱、接触线、线缆等材料具有一定的防雷性能进行施工和安装，以此来减少雷击对接触网设备的影响。

由于雷电环境的不断变化以及设备的老化等原因，目前的接触网防雷设计存在很多问题，比如对于不同地域和气候条件下的雷电特性了解不足，设备的防雷性能不强，不能有效地抵御雷击对设备造成的损害。

二、接触网防雷改造研究方向1. 接触网防雷性能评价在接触网防雷改造研究中，首先需要对接触网的防雷性能进行评价。

针对不同地域和气候条件下的雷电特性，采用雷电击打试验、雷电模拟试验等方式，分析接触网设备的受雷情况，评估其防雷性能。

通过性能评价，可以为接触网防雷改造提供科学依据，确定改造的重点和方向。

2. 接触网材料和设备改良在接触网防雷改造研究中，需要对接触网的材料和设备进行改良。

通过采用高强度绝缘材料、导电性能优良的导电材料、耐高温、耐老化的材料等，提升接触网的防雷性能，延长设备的使用寿命，减少设备损坏。

3. 接触网防雷监测与预警系统针对接触网受雷情况，可以设计接触网防雷监测与预警系统，通过雷电探测设备、监测传感器等设备，对接触网设备进行实时监测，及时发现异常情况，并采取相应的措施进行处理，以保障列车正常运行和设备的安全。