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摘要:雷雨季节雷击事件较为频繁,容易对城市轨道交通高架段设备造成损坏的情况。防雷技术的应用,可对接触网系统起到有效的防护作用,避免因雷击造成设备烧损,跳闸等故障。目前高架段接触网系统的防雷措施主要为架空地线及避雷器设备的应用。本文主要概述了架空地线以及避雷器的工作原理,以及如何使用两线法对避雷器接地电阻进行测量,确保避雷器接地电阻参数保持在标准值范围内;
关键词:避雷器;架空地线;防雷;接地电阻;两线法
1、高架接触网系统遭受雷击类型高架接触网系统遭受的雷击主要分为直击雷和感应过
电压: (1)直击雷:当雷电击中高架段接触网系统时,雷电通过直击的方式在接触网系统内产生过电压。
(2)感应雷:当雷电击中高架段附近建筑物或地面时,雷击电流通过电磁耦合在接触网系统内产生感应过电压。
两种不同类型的雷击产生的过电压,均会在接触网系统设备内产生过电流,若无有效的防雷措施将过电压产生的电流引入大地,雷击电流将对接触网系统造成破坏,严重时将影响线路供电及列车的形式安全;
2、架空地线防雷原理
架空地线常见于地面段或高架段柔性接触网系统中,主要用于防止短路电流的产生对接触网系统产生的危害。在地铁线网中,架空地线每隔 200m需设置一处火花间隙,当接触网系统遭受雷击产生过电压时,火花间隙将被击穿,从而将接触网系统的雷击过电流通过架空地线导入大地;通过研究表明,在地铁线网高架区段中,安装有避雷器设备或架空地线设备的接触网系统比没有防雷设施的接触网系统的耐雷水平要高。
3、避雷器的工作原理
用于高架段接触网系统防雷的避雷器主要为直流氧化锌避雷器,由避雷器本体、脱扣装置、安装底座、计数器等组成,避雷器箱体外壳采用厚度不小于 2mm的不锈钢板制造。避雷器正极段通过电力电缆与接触网 /轨设备相连,负极与接地网相连;
在正常运行情况下,避雷器处于高阻状态,避雷器内部只有微弱的电流通过,其电阻具有非线性特性,如下图所示:
当与避雷器正极连接的接触网 /轨设备遭受雷击产生过电压时,避雷器内部将处于低阻状态,电流通过避雷器正极 -避雷器本体 -避雷器负极流入大地,从而起到保护与避雷器并联的设备,地铁高架段一般在接触网上网位置及洞口位置处设置避雷器设备,从而对高架接触网设备起到有效防雷作用;
通过避雷器工作原理分析可以得知,避雷器的接地电阻值的大小,是影响避雷器将雷击电流导入大地的一个重要参数,其测量值一般应小于 10Ω,由于高架段附近均为水泥地等密封无法打接地桩的地区,高架段避雷器接地电阻测量可采用“两线法”进行测量:
(1)测量仪器可采用电子接地电阻测量仪,以下以型号为 HT GEO416的接地电阻测量仪进行介绍:
(2)选择 3处或 3处以上位置相距较近的接地极作为测量对象,若现场仅有 1处接地极,另外两处测量对象可选择接地极附近的接地扁铝及防雷扁钢;
(3)一一配对仪器孔位的颜色及接线的颜色,将连接线的一端与仪器连接;
(4)假设现场需测量的接地极分别为 A、B、C,每次测量选择两处接地极作为测量对象,其中“ ES”、“E”端接线共同接一处接地极,“S”、“H”端接线共同接另外一处接地极:
(5)点击“ enter”健旁边的左右箭头键选择“ MOD”,然后点击上下箭头键选择“2W”选项;
(6)完成选项设置后,点击“ GO”健,仪器开始测量,屏幕上显示“MEASURING……”字体;
(7)当测量结束,仪器发出一个双重的声音信号,表明测量正确,测量数据有效;
(8)测量所得的电阻值为两接地极或接地体的接地电阻之和;
(9)用同样的方式,两两匹配测量,假设测得结果分别为 Rx=RA+RB、Ry=RA+RC、Rz=RB+RC,则根据等式换算,所测得的三处接地极接地电阻分别为 RA=(Rx+ Ry- Rz)/2、 RB=(Rx+ Rz- Ry)/2、RC=(Rz+ Ry- Rx)/2
四、总结
防雷设施的应用对于城市轨道交通的安全可靠运行是非常重要的,因此对地铁的防雷研究是有必要。本文主要研究了地铁高架段接触网的防雷技术应用,概述了目前在地铁防雷方面架空地线及避雷器作用的原理,从而分析两种设备如何有效地减少接触网设备遭受雷击的伤害,利用两线法测量接地电阻的方式,能够有效地解决高架区域无法打水泥桩的问题;
五、参 考文献
1.高速铁路路基段综合接地系统的接地性能分析 [D].北京:中国铁道 2011.
MA Jiuyang.The characteristic analysis of the high speedrailway roadbed section is integrated grounding system [D].Beijing:China Academy of Railway Sciences,2011
2. 何金良,曾嵘 .电力系统接地技术 [M].北京:科学出版社,2007:144-159.
HE Jinliang,ZENG Rong.Powe system grounding technology[M].Beijing:Science Press,2007:144-159.
3.铁路客运专线接触网防雷研究 [J].铁道工程学报,2008(8):80-83.
FANHaijiang,LUO Jian.Research on the lightning protection of OCS inpassenger Dedicated Lines[J].Journal of RailwayEngineering Society,2008(8):80-83.
4. [21]汪仁根 .根据标准对金属氧化物金属氧化物避雷器的特性进行选择 [J].电瓷避雷器,1992(2):58-64.
WANG Rengen.According to the standard,the characteristics of metal oxide surge arresters are selected[J].Insulators andArresters,1992(2):58-64.
作者簡介:刘国迎(1993.11),男,广东省广州市,广州地铁集团有限公司,城市轨道交通供电助理工程师。研究方向 :接触网运维。
关键词:避雷器;架空地线;防雷;接地电阻;两线法
1、高架接触网系统遭受雷击类型高架接触网系统遭受的雷击主要分为直击雷和感应过
电压: (1)直击雷:当雷电击中高架段接触网系统时,雷电通过直击的方式在接触网系统内产生过电压。
(2)感应雷:当雷电击中高架段附近建筑物或地面时,雷击电流通过电磁耦合在接触网系统内产生感应过电压。
两种不同类型的雷击产生的过电压,均会在接触网系统设备内产生过电流,若无有效的防雷措施将过电压产生的电流引入大地,雷击电流将对接触网系统造成破坏,严重时将影响线路供电及列车的形式安全;
2、架空地线防雷原理
架空地线常见于地面段或高架段柔性接触网系统中,主要用于防止短路电流的产生对接触网系统产生的危害。在地铁线网中,架空地线每隔 200m需设置一处火花间隙,当接触网系统遭受雷击产生过电压时,火花间隙将被击穿,从而将接触网系统的雷击过电流通过架空地线导入大地;通过研究表明,在地铁线网高架区段中,安装有避雷器设备或架空地线设备的接触网系统比没有防雷设施的接触网系统的耐雷水平要高。
3、避雷器的工作原理
用于高架段接触网系统防雷的避雷器主要为直流氧化锌避雷器,由避雷器本体、脱扣装置、安装底座、计数器等组成,避雷器箱体外壳采用厚度不小于 2mm的不锈钢板制造。避雷器正极段通过电力电缆与接触网 /轨设备相连,负极与接地网相连;
在正常运行情况下,避雷器处于高阻状态,避雷器内部只有微弱的电流通过,其电阻具有非线性特性,如下图所示:
当与避雷器正极连接的接触网 /轨设备遭受雷击产生过电压时,避雷器内部将处于低阻状态,电流通过避雷器正极 -避雷器本体 -避雷器负极流入大地,从而起到保护与避雷器并联的设备,地铁高架段一般在接触网上网位置及洞口位置处设置避雷器设备,从而对高架接触网设备起到有效防雷作用;
通过避雷器工作原理分析可以得知,避雷器的接地电阻值的大小,是影响避雷器将雷击电流导入大地的一个重要参数,其测量值一般应小于 10Ω,由于高架段附近均为水泥地等密封无法打接地桩的地区,高架段避雷器接地电阻测量可采用“两线法”进行测量:
(1)测量仪器可采用电子接地电阻测量仪,以下以型号为 HT GEO416的接地电阻测量仪进行介绍:
(2)选择 3处或 3处以上位置相距较近的接地极作为测量对象,若现场仅有 1处接地极,另外两处测量对象可选择接地极附近的接地扁铝及防雷扁钢;
(3)一一配对仪器孔位的颜色及接线的颜色,将连接线的一端与仪器连接;
(4)假设现场需测量的接地极分别为 A、B、C,每次测量选择两处接地极作为测量对象,其中“ ES”、“E”端接线共同接一处接地极,“S”、“H”端接线共同接另外一处接地极:
(5)点击“ enter”健旁边的左右箭头键选择“ MOD”,然后点击上下箭头键选择“2W”选项;
(6)完成选项设置后,点击“ GO”健,仪器开始测量,屏幕上显示“MEASURING……”字体;
(7)当测量结束,仪器发出一个双重的声音信号,表明测量正确,测量数据有效;
(8)测量所得的电阻值为两接地极或接地体的接地电阻之和;
(9)用同样的方式,两两匹配测量,假设测得结果分别为 Rx=RA+RB、Ry=RA+RC、Rz=RB+RC,则根据等式换算,所测得的三处接地极接地电阻分别为 RA=(Rx+ Ry- Rz)/2、 RB=(Rx+ Rz- Ry)/2、RC=(Rz+ Ry- Rx)/2
四、总结
防雷设施的应用对于城市轨道交通的安全可靠运行是非常重要的,因此对地铁的防雷研究是有必要。本文主要研究了地铁高架段接触网的防雷技术应用,概述了目前在地铁防雷方面架空地线及避雷器作用的原理,从而分析两种设备如何有效地减少接触网设备遭受雷击的伤害,利用两线法测量接地电阻的方式,能够有效地解决高架区域无法打水泥桩的问题;
五、参 考文献
1.高速铁路路基段综合接地系统的接地性能分析 [D].北京:中国铁道 2011.
MA Jiuyang.The characteristic analysis of the high speedrailway roadbed section is integrated grounding system [D].Beijing:China Academy of Railway Sciences,2011
2. 何金良,曾嵘 .电力系统接地技术 [M].北京:科学出版社,2007:144-159.
HE Jinliang,ZENG Rong.Powe system grounding technology[M].Beijing:Science Press,2007:144-159.
3.铁路客运专线接触网防雷研究 [J].铁道工程学报,2008(8):80-83.
FANHaijiang,LUO Jian.Research on the lightning protection of OCS inpassenger Dedicated Lines[J].Journal of RailwayEngineering Society,2008(8):80-83.
4. [21]汪仁根 .根据标准对金属氧化物金属氧化物避雷器的特性进行选择 [J].电瓷避雷器,1992(2):58-64.
WANG Rengen.According to the standard,the characteristics of metal oxide surge arresters are selected[J].Insulators andArresters,1992(2):58-64.
作者簡介:刘国迎(1993.11),男,广东省广州市,广州地铁集团有限公司,城市轨道交通供电助理工程师。研究方向 :接触网运维。