接触网上避雷器的应用一些探讨:绝缘子和避雷器区分
时间：2019-04-18 03:27:49 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：根据防雷规程的规定，指出接触网上安装避雷器的理由，讨论利用避雷器减少接触网绝缘闪络的条件。计算接触网上避雷器的保护距离，分析接触网避雷器在运行中的作用及影响，评价接触网避雷器的利弊，提出在接触网上不可高密集地安装避雷器。
关键词：接触网；避雷器；雷电过电压
Abstract: according to the provisions of the lightning protection rules, and points out that the reason for online installation contact arresters, discuss using lightning arrester reduce insulation overhead contact the purpose of shem conditions. Calculation of the distance contact online lightning arrester protection, this paper analyzes the operation of the lightning arresters in catenary role and influence, the evaluation of catenary lightning arrester advantages and disadvantages and puts forward the Internet do not contact with high closely lightning arrester installation.
Keywords: overhead contact; Lightning arrester; Lightning overvoltage
中图分类号： U224.2+5 文献标识码：A文章编号：
1前言
为了提高接触网防雷性能，减少雷击跳闸，有人提出了在接触网上密集安装避雷器的办法，对此发表一些看法以供参考。
2接触网上安装避雷器的理由和方法
2.1接触网上安装避雷器的理由
在雷电活动强烈的区段，落雷概率比较大的山顶、峡谷和山地风口区段、土壤电阻率高且降低支柱接地电阻困难的区段，雷击接触网可能频繁地引起短路、跳闸；在人员密集的、重要的站场等，雷击引起接触网的闪络可能构成对人员、信号设施、可燃物资的威胁。因此在这些地方的接触网上可安装适量的避雷器。只要其冲击放电电压低于接触网绝缘或电力机车车项保护电器的冲击放电电压，雷击时接触网上的避雷器放电动作，将先于以上保护电器的放电发生，从而避免了以上保护电器动作，则避雷器动作后就不再引起变电所的断路器跳闸，即降低了接触网雷击跳闸率，提高了供电可靠性。同时，雷电通过具有切断工频续流能力的避雷器入地，对附近的人员、信号设施、可燃物资威胁会大为减小。
2.2接触网上安装避雷器的特殊要求
避雷器应体积小、重量轻，安装在现有接触网上不会明显增加支柱的机械负荷；避雷器应结构紧凑、安装方式简单，便于现场安装和更换；避雷器的保护水平应与接触网的绝缘水平配合良好，特别是带间隙避雷器的50％冲击放电电压应与接触网绝缘子的放电特性一致，且正、负极性的分散性要小；避雷器的保护距离应尽可能大；由于接触网上安装的避雷器大多位于山区，避雷器的维护和更换不便，对避雷器的密封性、防爆性、机械强度、可靠性都要求更高。
2.3接触网上安装避雷器的位置选择
对于有确切记录雷击事故发生的区间或支柱，应选择在该区间的山顶、风口等相对突出的支柱上，或雷害支柱及其相邻范围中位置突出的支柱上安装避雷器；有雷害事故或雷击跳闸发生，但巡线未发现故障点的区间，应选择在其中地形地貌相对突出且接地电阻较大的支柱上安装避雷器；在接触网闪络时可能构成对人员、信号设施、可燃物资威胁的支柱上应安装避雷器；为能够利用电磁暂态仿真程序对接触网全线进行分析计算，应选择在其中耐雷水平低的支柱上安装避雷器。
2.4接触网避雷器的工作条件
(1)只有在接触网上避雷器的冲击放电电压低于接触网绝缘的冲击放电电压，以及低于电力机车保护电器的冲击放电电压时才能够发挥作用。
(2)接触网上的避雷器如果不具有切断工频续流的能力，则需要变电所跳闸才能够切断动作后的工频续流；当避雷器具有切断工频续流的能力时，才能降低接触网雷击跳闸率。
(3)避雷器接地电阻应足够小，一般不超过1Ω，否则，避雷器动作时接地电阻上的电压降与避雷器的残压叠加，将导致避雷器保护水平下降，使得避雷器保护作用失效。
(4)接触网上安装的避雷器只能防止其保护范围内的接触网绝缘闪络、电力机车车顶保护电器动作，由于保护范围有限，它只是牵引供电系统限制雷电过电压措施的一种补充。
3接触网避雷器的保护范围
规程规定接触网空气间隙困难值为240mm，其冲击放电电压为150kV；电力机车车顶保护间隙为110mm，其冲击放电电压为90kV，电力机车车项避雷器(型号：TQE142)直流1mA下的动作电压为58-~60kV。接触网中出现雷电过电压时，首先将击穿电力机车车顶上的保护间隙或车顶避雷器。因此，接触网上安装的避雷器如果能够保护到电力机车，则全线就可得到保护。以接触网上安装MOA避雷器为例，其限制过电压的保护距离可用图1来分析。假设t=0时雷电直击接触网上电力机车所在点J，取雷电流波形为斜角波，则根据彼德逊法则，可得雷击点的电压
(1)
式中，z为接触网波阻抗；a为雷电流陡度， ；I为雷电流幅值。
图1雷击接触网示意图
雷击电压以v=300m／μs向雷击点两边的接触网传播，在接触网上形成雷电(前行)波μq=Uj1经过时间l/v到达距雷击点为l距离的MOA避雷器所在点A，该点的电压
(2)
若t=t1时刻，UA达到MOA避雷器动作电压： ,则雷电过电压被限制。忽略避雷器残压，近似认为雷电前行波电压μq在A点发生全反射，则反射电压Uf=-UA1。又经过l/v时间后反射电压Uf到达J点，则电力机车所在J点电压
（3）
要使MOA避雷器动作后，电力机车车顶上的保护间隙或避雷器不发生放电击穿，由式(3)可得接触网上MOA避雷器保护距离
（4）
取接触网波阻抗z=400Ω，接触网本身的耐雷水平I=2.3kA，若电力机车车顶保护电器为l10mm间隙(放电电压90kV)，则MOA避雷器保护距离l≈152m；若电力机车车顶保护电器为MOA避雷器(放电电压58kV)，则MOA避雷器保护距离l≈98m。
4对接触网上安装避雷器的评价
一般直线接触网的支柱间跨距为60m，如果要全线防止雷击引起电力机车车顶保护电器(例如车顶避雷器)动作，几乎需要在每根支柱上都安装一台避雷器。如此高密集地在接触网上安装避雷器，不仅不会取得预期的效果，还可能造成一些不良影响，这可从以下几方面来说明。
(1)高密集安装避雷器，则每年的预防试验和维修工作量极大，维修费用也将大大增加。根据地方10kV电网采用避雷器的情况，结果表明：每年的避雷器事故很高，增加了维护费用。因此，绝不能认为，电力系统的输电线安装了避雷器，接触网就应该安装避雷器。
(2)接触网与电力系统的输电线虽都是供电线路，但承担的任务完全不同。接触网所带负荷仅仅是电力机车，牵引变电所都设置有自动重合闸，即使雷击引起接触网跳闸，1～2s后自动重合闸就可恢复供电。对电力机车运行影响不大，不需要在接触网上高密度安装避雷器保护来避免这种情况发生。
(3)接触网用MOA避雷器大都采用带串联间隙的结构。这种结构的复合绝缘子长度短，污秽条件下的工频电压耐受能力低。这样的避雷器大量安装在接触网上，必然增加污闪事故率。
(4)避雷器电阻片的质量、本体密封性、可靠性等总会存在一定故障率，高密集地在接触网上安装避雷器可能导致接触网故障增加。
综上所述，接触网上绝不需要高密集地安装避雷器；接触网上避雷器的保护距离和发挥的作用有限，只能作为牵引供电系统防雷技术措施的一种补充。在接触网上安装避雷器时，应根据具体线路和具体情况，充分分析安装避雷器后的利弊，综合考虑，适量安装。
5结束语
(1)在雷电活动强烈、落雷概率比较大的山顶、峡谷和山地风口区段、土壤电阻率高且降低支柱接地电阻困难的区段，人员密集的、重要的站场等地方的接触网上安装避雷器，其冲击放电电压必须低于接触网绝缘或电力机车保护电器的冲击放电电压，才可防止避雷器保护范围内的接触网绝缘闪络或电力机车车顶保护电器动作。
(2)在接触网安装避雷器有利也有弊，避雷器的保护距离和发挥的作用有限，只能作为牵引供电系统防雷技术措施的一种补充，不可高密集地大量安装。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准TB10009．98铁路电力牵引供电设计规范[s]．
[2]陈永明等．110kV输电线采用氧化锌避雷器提高耐雷水平的研究[J]．中国电力，1998(11)．
[3]中华人民共和国行业标准TB10208—98铁路电力牵引供电施工规范IS]．
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
