《城市軌道交通電氣設(shè)備測試（第2版）》 課件05城軌防雷裝置

《城軌防雷裝置》雷電種類及城軌避雷保護(hù)目錄01城軌避雷線防護(hù)效果02避雷線防護(hù)03城軌架空地線設(shè)置04城軌避雷線防護(hù)效果01城軌避雷線防護(hù)效果城軌避雷線防護(hù)效果城軌避雷線防護(hù)效果1.1直擊雷

直擊雷是云層與地面凸出物之間的放電形成的，直擊雷過電壓可達(dá)到數(shù)千甚至數(shù)萬千伏，其電流可達(dá)數(shù)百kA，往往造成停電和設(shè)備損壞等重大事故，嚴(yán)重威脅供電系統(tǒng)的安全，巨大的雷電流流入地下，在雷擊點連接的金屬部分產(chǎn)生極高的對地電壓，可能直接導(dǎo)致接觸電壓或跨步電壓的觸電事故，直擊雷可在瞬間造成人員傷亡。城軌避雷線防護(hù)效果1.2感應(yīng)雷

雷電感應(yīng)分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種。靜電感應(yīng)是由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應(yīng)出大量異性電荷，放電后凸出物頂部的電荷失去束縛，以雷電波形式沿突出物極快地傳播。電磁感應(yīng)是由于雷擊后，巨大雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強大磁場所致。這種磁場能在附近的金屬導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電壓，造成對人體的二次放電，從而損壞電氣設(shè)備。感應(yīng)雷過電壓雖然較直擊雷過電壓低，但其值亦達(dá)300～400

kV，這對設(shè)計絕緣沖擊閃絡(luò)電壓為75

kV的10

kV變電所仍然是一個很大的威脅。城軌避雷線防護(hù)效果1.3雷電侵入波

雷電沖擊波是由于雷擊在架空線路上或金屬管道上，產(chǎn)生沖擊電壓沿線路迅速傳播的雷電波。雷電可毀壞電氣設(shè)備的絕緣，使高壓竄入低壓，造成嚴(yán)重的觸電事故。例如，雷雨天室內(nèi)電氣設(shè)備突然爆炸起火或損壞，人在屋內(nèi)使用電器或打電話時突然遭電擊身亡都屬于這類事故。城軌避雷線防護(hù)效果1.4球形雷

球形雷是一種球形、發(fā)光的火球，運動速度大約為2

m/s。球形雷能從門、窗、煙囪等通道侵入室內(nèi)，尤其對油庫等場所，是極其危險的爆炸源。

不管雷電直接雷擊高架線路，還是雷擊線路附近產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓，都可能引起線路絕緣子的閃絡(luò)，使供電系統(tǒng)發(fā)生損壞，甚至癱瘓。防雷設(shè)計要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，確定當(dāng)?shù)氐睦纂娀顒忧闆r，根據(jù)保護(hù)對象要求，確定防雷等級，再根據(jù)所需防雷等級，制定防雷措施。

高壓輸電線遭受雷擊的事故主要與四個因素有關(guān)：線路絕緣子的50%放電電壓、有無架空地線、雷電流強度、桿塔的接地電阻。02避雷線防護(hù)避雷線防護(hù)2.1城軌防雷系統(tǒng)設(shè)計

城軌防雷以防直擊雷為主。城軌采用架空地線兼作雷電防護(hù)作用時，架空地線應(yīng)可靠接地，使雷電流就近泄入大地，以減少雷電過電壓作用范圍。但由于城軌供電系統(tǒng)是以架空接觸網(wǎng)為正極、機車走行的鋼軌為負(fù)極的不直接接地系統(tǒng)，所以從雜散電流防護(hù)角度上，要求架空地線不能直接接地。避雷線防護(hù)2.2防雷策略差異

為了避免雜散電流泄漏入大地對系統(tǒng)以外設(shè)施形成電流腐蝕，城軌工程要求高架橋橋梁和敷設(shè)鋼軌的道床可靠連接并與大地電氣隔離，構(gòu)成雜散電流收集網(wǎng)，雜散電流經(jīng)引線匯集至牽引變電所集中收集。由于接觸網(wǎng)安裝用的鋼支柱與橋梁鋼筋是可靠連接的，如果架空地線直接接地，則雜散電流將通過鋼柱、架空地線、接地極泄漏，造成雜散電流就近入地。所以城軌防雷與鐵路防雷的處理方式不同。避雷線防護(hù)2.3接觸網(wǎng)避雷措施

城軌高架段接觸網(wǎng)沿線架設(shè)架空地線，且架空地線通過金屬抱箍與接觸網(wǎng)下錨底座、支持裝置等共支柱安裝，架空地線在兩側(cè)車站直接引至牽引變電所的接地母排上，同時在區(qū)間每200

m通過地電位均衡器連接地極；接觸網(wǎng)各類絕緣子接地端的金屬底座、開關(guān)底座、腕臂底座等均與架空地線可靠連接；在高架橋梁設(shè)計中，接觸網(wǎng)支柱沒有有效接地；高架橋接觸網(wǎng)每隔200

m設(shè)避雷器，并將橋墩內(nèi)部鋼筋網(wǎng)作為其接地體，接地電阻小于0.5。對于雷擊接觸網(wǎng)線路，形成過電壓危害的情況概括起來可以劃分為以下三種：（1）雷擊接觸網(wǎng)附近的地面，在接觸網(wǎng)上引起感應(yīng)過電壓。（2）雷直接擊于接觸網(wǎng)導(dǎo)線（或腕臂），在接觸網(wǎng)上產(chǎn)生過電壓。（3）雷擊接觸網(wǎng)支柱（或架空地線），在支柱頂端產(chǎn)生沖擊過電壓，造成接觸網(wǎng)絕緣子的反擊。避雷線防護(hù)2.4絕緣部件保護(hù)

目前，國內(nèi)城市軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要采用DC1500V或DC750V兩級電壓進(jìn)行供電，列車取流較大，考慮架空地線與接觸網(wǎng)導(dǎo)線平行架設(shè)，為避免感應(yīng)電流及絕緣子泄漏電流形成的雜散電流，對城軌沿線建筑物或設(shè)備造成電腐蝕，根據(jù)《城軌雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》的要求，架空地線不能直接接地，需采用地電位均衡器將架空地線與接地極分開。高架段接觸網(wǎng)沿線架設(shè)架空地線，且架空地線通過金屬抱箍與接觸網(wǎng)下錨底座、支持裝置等共支柱安裝，架空地線在兩側(cè)車站直接引至牽引變電所的接地母排上，同時在區(qū)間每200

m通過地電位均衡器連接地極；接觸網(wǎng)各類絕緣子接地端的金屬底座、開關(guān)底座、腕臂底座等均與架空地線可靠連接；在高架橋梁設(shè)計中，接觸網(wǎng)支柱沒有有效接地；高架橋接觸網(wǎng)每隔200

m設(shè)避雷器，并將橋墩內(nèi)部鋼筋網(wǎng)作為其接地體，接地電阻小于5。避雷線防護(hù)

避雷器和架空地線共接地極在雷電流作用時，能有效鉗制絕緣子兩端電壓小于或等于避雷器殘壓，同時增加雷電流的泄流通道，有利于提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平。避雷器與架空地線共接地極的示意圖如圖5-4所示。

根據(jù)架空接觸網(wǎng)安裝形式，雷電過電壓會造成區(qū)間接觸網(wǎng)腕臂絕緣子、下錨絕緣子及饋線絕緣子等絕緣部位的絕緣擊穿，最終造成接觸網(wǎng)線路失壓，影響供電可靠性。其中，又以雷擊接觸網(wǎng)下錨處，造成下錨絕緣子擊穿、補償繩斷裂或絕緣子爆裂影響最為嚴(yán)重。避雷器和架空地線共接地極在雷電流作用時，能有效鉗制絕緣子兩端電壓小于或等于避雷器殘壓，同時增加雷電流的泄流通道，有利于提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平。避雷線防護(hù)圖5-4避雷器與架空地線共接地極的示意圖03城軌架空地線設(shè)置城軌架空地線設(shè)置城軌架空地線的防雷應(yīng)用設(shè)計原則：（1）在不發(fā)生雷擊時，架空地線與接地極之間須電氣隔離，滿足雜散電流防護(hù)要求。（2）在雷擊發(fā)生時，架空地線與接地極須導(dǎo)通，使雷電流就近盡快泄入大地。（3）不應(yīng)改變接觸網(wǎng)系統(tǒng)電氣回路模型，不影響系統(tǒng)短路保護(hù)參數(shù)配置。（4）接地裝置應(yīng)運行安全、動作可靠，盡量減少維修及更換次數(shù)，降低運營維護(hù)成本。國內(nèi)城軌工程中架空地線防雷接地主要采用了放電間隙接地和電位均衡裝置接地2種方案。城軌架空地線設(shè)置3.1放電間隙接地

放電間隙結(jié)構(gòu)如圖5-5所示，由2個角形電極與串聯(lián)空氣間隙構(gòu)成，一端電極與架空地線相連，另一端電極通過接地引下線接至接地極。電極間空氣間隙距離為3～5

mm，其標(biāo)稱放電電壓（1.2/50s）為2.0

kV，標(biāo)稱放電（8/20s）電流為20

kA。

不發(fā)生雷擊時，由于空氣間隙的隔離能阻止雜散電流通過放電間隙泄漏，滿足了雜散電流防護(hù)的要求；在雷擊發(fā)生時，雷電過電壓作用下放電間隙。迅速擊穿，雷電流可通過放電間隙泄入大地，滿足防雷接地要求。接觸網(wǎng)最高系統(tǒng)運行電壓為1.8

kV，當(dāng)接觸網(wǎng)發(fā)生接地短路故障而接觸網(wǎng)未遭受雷擊時，2.0

kV的標(biāo)稱放電電壓保證了放電間隙不擊穿動作。城軌架空地線設(shè)置（a）結(jié)構(gòu)圖（b）工程應(yīng)用實例圖圖5-5放電間隙城軌架空地線設(shè)置3.2電位均衡裝置接地

為了避免在雷擊放電或感應(yīng)過電壓時，由于地電位太高而引起接觸網(wǎng)設(shè)備損壞，城軌工程采用了一種電位均衡裝置接地，使架空地線通過電壓均衡實現(xiàn)接地。該裝置主要構(gòu)件是一個氣體放電管，標(biāo)稱直流擊穿電壓為350V。正常工況下，鋼軌對地電壓不高于120V，電位均衡裝置承受電壓也不會大于120V，所以受電壓不大于350V時其呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，絕緣電阻達(dá)到1G以上；當(dāng)承受電壓大于350V時其呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，將雷電流泄入大地，自身最大電壓降不大于20V，這樣兩電極之間就會由原來的隔離狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕R時的電氣連接狀態(tài)。城軌架空地線設(shè)置

雷擊狀態(tài)下，使不同的接地系統(tǒng)迅速導(dǎo)通，兩地線電壓均衡，消除地電壓反擊，納秒級導(dǎo)通。為了防止大電流的雷擊，地電位均衡器的通流容量應(yīng)足夠大。接觸網(wǎng)在地面段、高架段、出入線、車輛段試車線每隔一個支柱設(shè)置地電位均衡器。工程中電位均衡裝置一端與鋼支柱連接，另一端通過引下線接至接地極，如圖5-6所示為電位均衡裝置工程應(yīng)用實例圖。城軌架空地線設(shè)置圖5-6電位均衡裝置工程應(yīng)用實例圖04城軌避雷線防護(hù)效果城軌避雷線防護(hù)效果4.1避雷線防護(hù)策略

通過接觸網(wǎng)防護(hù)的研究效果可知，避雷線放在支柱上方和通過接觸網(wǎng)支柱上部彎曲內(nèi)傾時效果基本相同，只設(shè)置避雷線方案可以有效地降低接觸網(wǎng)遭受直擊雷的次數(shù)，并有效降低牽引變電所的跳閘次數(shù)，降低效果地面可減少15%，高架減少30%，但當(dāng)雷暴日數(shù)增大時，牽引所跳閘次數(shù)較高，并且由于存在電位反擊后接觸網(wǎng)絕緣子還存在大量燒損的可能性，事故還會依然大量地存在。城軌避雷線防護(hù)效果4.2接觸網(wǎng)避雷線最佳高度

通過計算表明，當(dāng)避雷線高度比承力索高度略為增加時，防護(hù)效果要增加，當(dāng)高度繼續(xù)增加時，引雷效果增加，防護(hù)效果反而降低。因此，避雷線在支柱垂直上方時，存在一個最佳高度的配合問題。研究表明，當(dāng)接觸網(wǎng)在地面時，接觸線高度高于承力索0.4m時效果最好，當(dāng)接觸網(wǎng)在高架橋時，避雷線高度高于承力索0.9m時效果最好，但是總體來看，避雷線高度變化對防護(hù)效果影響不大，實際工程上，高度在0.4～1m范圍內(nèi)都是可行的。城軌避雷線防護(hù)效果4.3避雷系統(tǒng)設(shè)計考慮因素

沿線安裝有架空地線的城市軌道接觸網(wǎng)系統(tǒng)，可結(jié)合實際運營需求，充分考慮設(shè)備維修、故障恢復(fù)、氣象條件及經(jīng)濟性等因素接觸網(wǎng)避雷器應(yīng)與架空地線共接地極，能有效降低絕緣子兩端電壓差，減少絕緣子擊穿概率。針對接觸網(wǎng)系統(tǒng)下錨等關(guān)鍵部位，宜采用不平衡的絕緣方式，減小事故影響。適當(dāng)縮短接地極間距，能有效降低雷電反擊事故的發(fā)生概率。復(fù)習(xí)與思考1.雷電種類有哪些？軌道交通行業(yè)如何進(jìn)行雷電防護(hù)？2.電位均衡裝置有何作用？需要接地嗎？3.城軌架空地線的防雷設(shè)置原則是什么？《城軌防雷裝置》謝謝觀看《城軌防雷裝置》城軌避雷器設(shè)備目錄01城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗02城軌1500V電壓等級避雷器預(yù)防性試驗03雷擊閃絡(luò)01城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗

避雷器是防止從線路侵入的雷電波和操作過電壓損壞電氣絕緣的保護(hù)電器。常用的有保護(hù)間隙（角型）、管型和閥型及金屬氧化物避雷器。由于金屬氧化物避雷器的優(yōu)越性，城軌供電系統(tǒng)一般采用的是金屬氧化物避雷器。

城軌供電系統(tǒng)從35

kV（33

kV）電壓等級到1500V電壓等級均設(shè)置了避雷器，而由于各電壓等級使用的避雷器種類、型號及規(guī)格有較大差別，城軌供電系統(tǒng)中設(shè)置的避雷器一方面保護(hù)了日常運營過程供電系統(tǒng)免遭受雷電過電壓的危害，另一方面避免了操作過電壓引起的人身及設(shè)備傷害。而城軌應(yīng)用在直流系統(tǒng)上的串聯(lián)間隙氧化物避雷器，是中性點非直接接地系統(tǒng)中理想的過電壓保護(hù)器。城軌日常的維護(hù)及預(yù)防性試驗是確保避雷器以良好的狀態(tài)運行以及保護(hù)城軌供電設(shè)備和人員。城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗

城軌35

kV電壓系統(tǒng)通過GIS開關(guān)兩路接入，在每段母線上設(shè)置一組避雷器交流35

kV電壓母線上設(shè)置的避雷器一般采用GIS用金屬氧化物避雷器城軌直流牽引供電系統(tǒng)中，每套整流機組的整流器直流側(cè)與直流負(fù)母排之間設(shè)置一組避雷器，直流正母排對地設(shè)置一組避雷器，另外，正線接觸網(wǎng)或接觸軌每隔500

m設(shè)置一組避雷器。整流器及直流母排上設(shè)置的避雷器一般采用金屬氧化物避雷器，正線接觸網(wǎng)或接觸軌上設(shè)置的避雷器既有金屬氧化物避雷器，又有帶串聯(lián)間隙氧化物避雷器。如圖5-7所示是一個典型的城軌牽引降壓混合變電所的電氣主接線，如圖5-8所示是城軌電氣設(shè)備布置線，從中可以掌握避雷器的設(shè)置方式。

避雷器種類的不同導(dǎo)致城軌運營日常檢修及試驗方法的不同，所以有必要對城軌供電系統(tǒng)采用的各種避雷器進(jìn)行試驗。城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗圖5-7一個典型的城軌牽引降壓混合變電所的電氣主接線城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗圖5-8城軌電氣設(shè)備布置線城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗

城軌35

kV電壓等級避雷器一般采用GIS用金屬氧化物避雷器，根據(jù)《規(guī)程》的規(guī)定，預(yù)防性試驗項目一般包括：絕緣電阻測試、直流1mA下的直流參考電壓U1

mA、0.75U1

mA直流電壓下的泄漏電流I0.75U1mA測試、運行電壓下的交流泄漏電流測試以及檢驗放電計數(shù)器動作情況。（1）絕緣電阻測試。測量避雷器的絕緣電阻，可以初步了解其內(nèi)部是否受潮，還可以檢查內(nèi)部熔斷件是否斷掉，從而及時發(fā)現(xiàn)缺陷。《規(guī)程》規(guī)定對35

kV及以下的避雷器，用2500V兆歐表測量，測量的絕緣電阻值不應(yīng)低于1000M。（2）直流1

mA下的直流參考電壓U1mA測試。測量避雷器的U1mA主要是檢查其閥片是否受潮，確定其動作性能是否符合要求。對測量結(jié)果采用比較法進(jìn)行判斷，《規(guī)程》規(guī)定，U與初始值相比較，變化應(yīng)不大于5%。城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗（3）0.75U1

mA直流電壓下的泄漏電流I0.75U1

mA測試。測量時應(yīng)首先測出U1

mA和0.75U1

mA，然后在0.75U1

mA下讀取相應(yīng)的泄漏電流值。根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，0.75U1

mA下的泄漏電流值應(yīng)不大于50

A。（4）運行電壓下的交流泄漏電流。在交流電壓作用下，避雷器的總泄漏電流包含阻性電流（有功分量）和容性電流（無功分量）。在正常運行情況下，流過避雷器的主要電流為容性電流，阻性電流只占很小一部分，為10%～20%。但當(dāng)閥片老化，避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面嚴(yán)重污穢時，容性電流變化不多，而阻性電流卻大大增加。根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，測量值與初始值比較，不應(yīng)有明顯變化。如果變化明顯，則說明避雷器絕緣性能受到影響。（5）放電計數(shù)器動作情況。利用放電計數(shù)器校驗儀器檢驗計數(shù)器動作情況。根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，測試3～5次，均應(yīng)正常動作。02城軌1500V電壓等級避雷器預(yù)防性試驗城軌1500V電壓等級避雷器預(yù)防性試驗

電力系統(tǒng)供電線路上，金屬氧化物避雷器與絕緣子并聯(lián)安裝的，目的就是限制作用在絕緣子的過電壓，從而達(dá)到對絕緣子的可靠保護(hù)。

DC1500V直流氧化鋅避雷器適用于城市軌道交通架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)，用于防止大氣過電壓對被保護(hù)設(shè)備（接觸網(wǎng)和牽引變電所設(shè)備）的侵害，所以避雷器應(yīng)適合在室外高空中就近接觸網(wǎng)設(shè)備安裝。城軌直流1500V電壓等級接觸網(wǎng)或接觸軌上設(shè)置的避雷器，既有普通的金屬氧化物避雷器，也有帶串聯(lián)間隙氧化物避雷器，故其試驗內(nèi)容與金屬氧化物避雷器有不同之處。城軌采用DC1500V直流氧化鋅避雷器的額定電壓13kV，標(biāo)稱電放電流為5kA，標(biāo)稱放電電流下的殘壓為36kV。城軌1500V電壓等級避雷器預(yù)防性試驗2.1金屬氧化物避雷器

整流器及直流母排上設(shè)置的避雷器采用的是金屬氧化物避雷器，故預(yù)防性試驗項目及方法同35

kV電壓等級避雷器基本相同，只是不需做運行電壓下的交流泄漏電流。

在城市軌道交通架空觸網(wǎng)采用直流金屬氧化物避雷器，并沒有與絕緣子并聯(lián)安裝，其一端與架空接觸網(wǎng)帶電導(dǎo)體相連，另一端通過電纜直接與大地連接，實際上并不能限制絕緣子兩端的電壓，因此，架空接觸網(wǎng)絕緣子并聯(lián)安裝串聯(lián)間隙金屬氧化物是一種比較可靠的雷電過電壓防護(hù)措施。因此，金屬氧化物避雷器的安裝方案也直接決定它的防護(hù)效果。城軌1500V電壓等級避雷器預(yù)防性試驗2.2間隙氧化物避雷器

現(xiàn)在城軌在裝設(shè)避雷線的情況下，每間隔一個支柱絕緣子并聯(lián)安裝一個帶間隙避雷器。

串聯(lián)間隙氧化物避雷器，就是在一個無串聯(lián)間隙氧化物避雷器的本體上，再串聯(lián)一個間隙而構(gòu)成。此間隙主要起到絕緣和放電的作用。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器一般預(yù)防性試驗項目包括：絕緣電阻測試、泄漏電流測試、直流放電電壓測試以及檢驗放電計數(shù)器動作情況。

絕緣電阻測試以及放電計數(shù)器動作情況測試方法如上文中所述。（1）泄漏電流測試。在避雷器兩端施加直流系統(tǒng)額定電壓，其電壓脈動系數(shù)不得超過3%，測量的泄漏電流值不得大于10A。城軌1500V電壓等級避雷器預(yù)防性試驗（2）直流放電電壓測試。本試驗使用的直流電壓，其電壓脈動系數(shù)不得超過3%。試驗應(yīng)在完整的避雷器上進(jìn)行，施加到試品上的電壓應(yīng)從零開始，在電壓表能準(zhǔn)確讀數(shù)條件下均勻地升到試品放電為止，每次放電后，應(yīng)在時間為0.5s內(nèi)切斷電源，通過試品的直流電流應(yīng)限制在0.05～0.1A，每次施加電壓的時間間隔應(yīng)小于10s。測試次數(shù)不少于3次，每次放電電壓應(yīng)不小于3.6V。03雷擊閃絡(luò)雷擊閃絡(luò)

雷擊閃絡(luò)是絕緣子損壞的主要原因，短路電流電弧是導(dǎo)致絕緣子永久性損壞的根本原因。當(dāng)雷電過電流引起絕緣子沿面閃絡(luò)后，通過雷電放電短路對大地釋放能量，形成短路持續(xù)電流，電弧溫度在幾千到上萬攝氏度，很容易使絕緣子傘裙局部受熱不均勻而炸裂損壞，或燒蝕絕緣子底部金屬部件和傘裙表面釉層，引發(fā)系統(tǒng)永久性接地故障。

因此，設(shè)置絕緣子并聯(lián)保護(hù)間隙，就是在絕緣子底部金屬部件安裝一對金屬電極，金屬電極能夠使雷電放電和續(xù)流電弧作用于金屬電極上，使電弧遠(yuǎn)離絕緣子端部金屬部件和傘裙表面，絕緣子就不會發(fā)生損壞。盡管絕緣子并聯(lián)保護(hù)間隙能夠有效保護(hù)絕緣子免于雷擊損壞，提高線路重合閘成功概率，并且結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但其最大的缺點是不具有滅弧能力，需要牽引變電所重合閘配合才能使雷擊引起的架空接觸網(wǎng)短路故障快速消除，不影響架空接觸網(wǎng)的正常供電。雷擊閃絡(luò)

防雷與線路所在地形、氣象條件密切相關(guān)，不同的地域差異較大，同一地域中線路經(jīng)過的不同地形也有一定差別，因此應(yīng)在防雷設(shè)計時充分考慮這些因素。同時也應(yīng)清楚認(rèn)識到，由于雷擊發(fā)生的時間和地點以及雷擊強度的隨機性，對雷擊的防范難度很大，要達(dá)到阻止和完全避免雷擊事故的發(fā)生是不可能的，只能將雷電災(zāi)害降低到最低限度，大大減小被保護(hù)的接觸網(wǎng)和牽引變電設(shè)備遭受雷擊損害的風(fēng)險。在接觸網(wǎng)上安裝避雷器時，應(yīng)根據(jù)線路及其具體情況，充分分析安裝避雷器的利弊并綜合考慮，適量安裝。復(fù)習(xí)與思考1.城軌35

kV電壓等級避雷器預(yù)防性試驗有哪些內(nèi)容？2.從城軌的主接線圖上找出避雷設(shè)備并說明其與其他設(shè)備的配合參數(shù)。3.金屬氧化鋅避雷器閥片老化的特征是什么？對其故障處理有哪些要求？其阻性電流在線檢測方法是什么？4.避雷器故障類型、發(fā)生原因和診斷方法是什么？《城軌防雷裝置》謝謝觀看《城軌防雷裝置》城軌避雷器設(shè)備目錄01城軌綜合接地設(shè)計原則及要求02鐵路接地與城軌接地的差異03綜合接地的含義04城軌綜合接地設(shè)計05城軌系統(tǒng)綜合06城軌設(shè)備接地要求01城軌綜合接地設(shè)計原則及要求城軌綜合接地設(shè)計原則及要求

一直以來接地技術(shù)都是人身安全、設(shè)備安全的重要保障措施之一。供電系統(tǒng)中的接地裝置按照工作的性質(zhì)可以分為工作性接地和保護(hù)性接地。按照接地形式可以分為正常接地和故障接地兩種，按照接地的作用可以將分為工作接地和安全性接地。

工作接地是指為了線路和設(shè)備達(dá)到一定的運行要求而采取的接地方式。不同的工作接地有著不同的特殊作用。其中系統(tǒng)中性點接地可以維持相線電壓的相對穩(wěn)定，而系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地可以避免出現(xiàn)過電壓的危害，但是單相接地時另兩相對地電壓將升高。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求

安全接地中主要包括：?防止通信設(shè)備和供電設(shè)備絕緣損壞或者設(shè)備對人身安全造成傷害而采取的保護(hù)接地；?為了消除使用過程中產(chǎn)生的靜電積累而引發(fā)的觸電或者過電壓的靜電接地；?防止雷電或者其他電器的電磁感應(yīng)而對設(shè)備的屏蔽線外皮進(jìn)行的屏蔽接地。?為了防止光電纜腐蝕而采用的陰極保護(hù)或者犧牲陽極的保護(hù)接地等。城軌綜合接地系統(tǒng)核心是貫通地線，主要作用是減小接地電阻，降低鋼軌電壓，為沿線設(shè)備提供公共參考地電位。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求城軌綜合接地系統(tǒng)核心是貫通地線，主要作用是減小接地電阻，降低鋼軌電壓，為沿線設(shè)備提供公共參考地電位。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求（1）綜合接地裝置的設(shè)計在保證人身安全、設(shè)備安全及運營可靠性的基礎(chǔ)上，盡可能減少投資。（2）綜合接地系統(tǒng)設(shè)計時，兼顧雜散電流防腐要求。當(dāng)接地安全設(shè)計與雜散電流防腐設(shè)計發(fā)生矛盾時，優(yōu)先考慮接地安全設(shè)計。（3）綜合接地系統(tǒng)設(shè)計同時滿足強電設(shè)備、弱電設(shè)備及其他需要接地的車站設(shè)備對接地的要求。（4）接地網(wǎng)設(shè)置在車站供電設(shè)備房間的下方，接地網(wǎng)接地電阻不大于0.5，并應(yīng)進(jìn)行接觸電勢和跨步電勢的實測校核。城軌綜合接地設(shè)計原則及要求（5）接地引出線應(yīng)作出明確的標(biāo)記，土建施工完成后移交機電設(shè)備安裝單位。（6）接地系統(tǒng)的設(shè)計及施工充分考慮了接地引出線穿越地下車站結(jié)構(gòu)底板時的防水問題，做到不滲水、不漏水。02鐵路接地與城軌接地的差異鐵路接地與城軌接地的差異

地網(wǎng)接地體除了增強地網(wǎng)散流能力、降低地網(wǎng)接地電阻之外，還主要起到限制地面的電位，確保發(fā)生短路故障時的人身與設(shè)備安全的作用。在高速鐵路中，鐵路的牽引負(fù)荷大，回流電流也隨之增大，造成地網(wǎng)電位不相等，會對人身以及設(shè)備的安全造成威脅，影響保護(hù)、測量、信號裝置，并有可能引發(fā)保護(hù)裝置的誤動或拒動，同時機車運行時起動、制動造成母線電流波動增大，產(chǎn)生的電磁信號對通信回路、測控保護(hù)裝置造成干擾，并影響調(diào)度中心與變電所之間的通訊?！拔麟姈|送”輸電網(wǎng)工程中，發(fā)電站、變電站、換流站以及輸電線路主要位于山區(qū)，所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，部分地區(qū)的土壤電阻率達(dá)數(shù)千歐米，給接地帶來了非常大的困難。鐵路接地與城軌接地的差異

由于軌道交通使用直流牽引供電系統(tǒng)，正極接觸網(wǎng)供電，負(fù)極走行軌回流，從走行軌向道床和地下結(jié)構(gòu)泄漏雜散電流。若主體結(jié)構(gòu)與人工接地網(wǎng)連接，會造成雜散電流經(jīng)人工接地網(wǎng)流入大地，對人工接地網(wǎng)和地下市政金屬管網(wǎng)造成腐蝕，不能滿足雜散電流防護(hù)的要求，因此采用與主體結(jié)構(gòu)隔離的人工接地網(wǎng)可以避免雜散電流的腐蝕。車站內(nèi)強電、弱電、設(shè)備接地通過接地扁銅、電纜金屬鎧裝及車站水平接地網(wǎng)連接成一體，形成一個高低壓兼容、強弱電合一的綜合接地系統(tǒng)。地上出入口采用金屬框架結(jié)構(gòu)，利用金屬屋面作為接閃器，鋼結(jié)構(gòu)立柱作為防雷引下線，建筑物基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為接地極，形成獨立的外部防雷接地網(wǎng)。為防止雷電流侵入干擾，地上、地下接地網(wǎng)嚴(yán)格絕緣開，不進(jìn)行任何電氣連接。鐵路接地與城軌接地的差異

軌道交通采用第三軌供電，并采用走行軌回流的供電方式，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《城軌直流牽引供電系統(tǒng)》的規(guī)定：直流饋電的正、負(fù)極線均不接地，即城軌直流牽引供電系統(tǒng)的正、負(fù)極對地都應(yīng)是絕緣的。但由于運行線路長、且城軌經(jīng)過長期運行后，走行軌對地存在泄漏電阻，走行軌對地也就存在電位差，在軌道上運行的電力機車的車身與走行軌是同電位，當(dāng)線路上發(fā)生三軌接地故障時，正極電位降低，走行軌對地電位升高，致使運行在線路上的機車車身帶危險電壓。因此建議對車站靠隧道側(cè)2

m范圍內(nèi)的站臺進(jìn)行絕緣處理，從而使上、下車人員處在與大地絕緣的地帶，避免人員傷亡。03綜合接地的含義綜合接地的含義

城軌負(fù)荷具有波動性強、諧波含量豐富、電纜容性電流大等特點，威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。城軌接地工程是一項綜合性的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。綜合性表現(xiàn)在該系統(tǒng)提供了沿線建筑物、構(gòu)筑物的防雷接地、強弱電設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、防過電壓接地、防靜電接地、屏蔽接地等，幾乎涵蓋了城軌線路一定范圍內(nèi)所有的系統(tǒng)設(shè)備接地和防雷接地。復(fù)雜性涉及的專業(yè)包括信號、通信、信息化、電氣化、電力、機械、橋梁、隧道、路基、站場、軌道、環(huán)工、給排水、房建等。如圖5-9所示為城軌綜合接地系統(tǒng)與其他接地系統(tǒng)的連接。3.1城軌綜合接地系統(tǒng)綜合接地的含義圖5-9城軌綜合接地系統(tǒng)與其他接地系統(tǒng)的連接綜合接地的含義

城軌綜合接地系統(tǒng)就是將城軌沿線的牽引供電回流系統(tǒng)、電力供電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、通信及其他電子信息系統(tǒng)、建筑物、道床、站臺、橋梁、隧道等需要接地的裝置通過貫通地線連成一體的接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)由貫通地線、接地裝置及引接線等構(gòu)成，也是城軌回流的一個主要回路，從原理上來說，其實就是一個共用接地系統(tǒng)并通過等電位連接構(gòu)成城軌的等電位體，如圖5-10所示。綜合接地的含義圖5-10城軌綜合接地系統(tǒng)綜合接地的含義3.2等電位連接

等電位連接是指為了達(dá)到等電位目的而進(jìn)行的導(dǎo)體連接，目的是防止設(shè)備與設(shè)備之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的電位差，確保設(shè)備和操作人員的安全。國內(nèi)外大量運行經(jīng)驗表明，等電位連接是設(shè)備過電壓保護(hù)，同時也是防止觸電的有效措施，等電位連接成為共用接地系統(tǒng)和鐵路綜合接地系統(tǒng)的主要措施。

地下車站接地網(wǎng)均設(shè)置強弱電接地引出端子，分別設(shè)置強電接地母排、弱電接地母排和設(shè)備接地母排，強弱電引出接地端子的距離按不小于20

m考慮；強電接地干線和弱電接地干線不再具有電氣連接點，且相距應(yīng)滿足安全距離要求，最小不得小于2

m。設(shè)備接地母排為車站內(nèi)各金屬構(gòu)筑件、水管、機柜及進(jìn)出建筑物的其他金屬管等提供完善的接地保護(hù)；在車站各系統(tǒng)設(shè)備機房設(shè)置局部等電位連接端子排，重要設(shè)備機房還應(yīng)根據(jù)接地需要設(shè)置匯流排或環(huán)形接地母線，供設(shè)備、SPD接地、靜電地板接地及等電位連接以降低在設(shè)備間可能產(chǎn)生的電位差，避免雷擊電磁脈沖對電器裝置造成危害。綜合接地的含義

在鐵路綜合接地系統(tǒng)中，距接觸網(wǎng)5

m范圍內(nèi)需要接地的設(shè)施、線路兩側(cè)20

m內(nèi)建筑的接地裝置均應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)，形成一個良好的等電位體，沿線建筑物均應(yīng)以最短的距離就近與貫通地線連接，不便與鐵路綜合接地系統(tǒng)等電位連接的第三方設(shè)施（路外公共建筑物、公共電力系統(tǒng)、金屬管線等設(shè)施）必須采取可靠的隔離或絕緣等措施，綜合貫通地線接入處電阻不超過1。04城軌綜合接地設(shè)計城軌綜合接地設(shè)計

城軌綜合接地系統(tǒng)，在設(shè)計時需要考慮周圍建筑物、供電系統(tǒng)、地下管道等電氣連接，如圖5-11所示。圖5-11城軌綜合接地系統(tǒng)與其他地下設(shè)備的關(guān)系05城軌系統(tǒng)綜合城軌系統(tǒng)綜合5.1城軌系統(tǒng)綜合接地網(wǎng)

城軌系統(tǒng)全線設(shè)置統(tǒng)一的綜合接地系統(tǒng)：各站分別設(shè)置的接地網(wǎng)應(yīng)與結(jié)構(gòu)鋼筋相互連接，實現(xiàn)城軌內(nèi)部真正的等電位，各站接地網(wǎng)通過接地扁鐵（銅）、電力電纜金屬屏蔽及鎧裝層、接觸網(wǎng)架空地線及隧道結(jié)構(gòu)鋼筋相互連接，如圖5-12所示。城軌系統(tǒng)綜合圖5-12城軌系統(tǒng)綜合接地網(wǎng)連接示意圖城軌系統(tǒng)綜合

接地系統(tǒng)以綜合貫通線為主干，充分利用沿線的接地體，構(gòu)成綜合接地平臺。綜合接地網(wǎng)主要由水平接地體和垂直接地體組成。接地裝置在車站底板墊層下的埋設(shè)深度不小于0.6m，水平接地體為40

mm×4

mm或50

mm×5

mm紫銅排，垂直接地體為銅鍍鋼棒。綜合接地主要器材綜合接地系統(tǒng)主要器材包括貫通地線、接地端子、接地連接導(dǎo)線、C形壓接件、L形連接器等。貫通地線的規(guī)格主要有銅截面積35

mm2、70

mm2，如圖5-13所示為貫通地線。城軌系統(tǒng)綜合圖5-13貫通地線城軌系統(tǒng)綜合5.2城軌車站綜合接地系統(tǒng)

城軌高架車站設(shè)一組強電設(shè)備接地引出線及一組弱電設(shè)備接地引出線及一組備用引出線，共三組。每組接地引出線為三根，其中一根為備用，全部引出到站臺板下夾層地面以上，引出車站結(jié)構(gòu)底板以上的高度不小于0.5

m；接地引出線的引出點位置應(yīng)便于電纜連接，且應(yīng)避開軌底風(fēng)道、結(jié)構(gòu)墻體及軌道等；接地引出線應(yīng)妥善保護(hù)，不得丟失、斷裂。城軌系統(tǒng)綜合

城軌高架車站采用金屬屋面做接閃器，鋼結(jié)構(gòu)梁作引下線，柱內(nèi)主筋和混凝土結(jié)構(gòu)梁與鋼結(jié)構(gòu)梁下部相連，柱內(nèi)主筋與混凝土結(jié)構(gòu)梁通長焊接作防雷引下線的一部分。與普通建筑類似，每根引下線應(yīng)充分利用承臺結(jié)構(gòu)主筋、樁基礎(chǔ)等構(gòu)成自然接地體，用作自然接地體的所有結(jié)構(gòu)主鋼筋均應(yīng)始終貫通，應(yīng)牢固焊接接地體。由于城軌高架車站包含多個弱電系統(tǒng)，因此應(yīng)采用綜合接地系統(tǒng)，直流工作接地、交流工作接地、防雷接地及安全保護(hù)接地等應(yīng)共用接地裝置。接地電阻一般不大于0.5，特殊情況下，可適當(dāng)?shù)靥岣呓拥仉娮?，但?yīng)滿足弱電系統(tǒng)的接地要求，原則上不大于1，也要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。城軌系統(tǒng)綜合

城軌全線接地網(wǎng)通過鎧裝電纜、接地扁銅及車站水平接地網(wǎng)連接成一體，形成一個強弱電合一、高低壓兼容的綜合接地系統(tǒng)。進(jìn)出車站的系統(tǒng)和金屬管線做好等電位連接，可靠聯(lián)結(jié)車站內(nèi)各系統(tǒng)設(shè)備接地母線，并與綜合接地網(wǎng)連接。城軌高架車站內(nèi)弱電系統(tǒng)眾多，為了防止雷電波入侵，車站電子系統(tǒng)宜安裝多級SPD（SurgeProtectionDevice，電涌保護(hù)器）防護(hù)，第一級安裝在配電系統(tǒng)總出線，第二級安裝在各系統(tǒng)供配電柜，第三級安裝在微電子設(shè)備前。通過級間配合，使入侵雷電波降低到電子設(shè)備的承受水平以下。

由于在城軌線路中，高架車站及高架線路地理位置的特殊性，很容易受到雷電的影響。可以通過安裝接閃器、地電位均衡器及避雷器等有效的接地、提高絕緣子性能來確保線路不受雷電的影響。綜合全面的防雷措施，保證城軌系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行，為人們的生活出行提供保障。城軌系統(tǒng)綜合5.3橋梁綜合接地系統(tǒng)

對于高架線路，可以通過可靠接地、屏蔽及加裝浪涌保護(hù)器的措施來綜合防雷。（1）橋梁地段貫通地線鋪設(shè)在兩側(cè)的通信信號電纜槽內(nèi)，接地極充分利用橋墩基礎(chǔ)設(shè)置。（2）橋梁結(jié)構(gòu)的梁部、橋墩臺、承臺、基礎(chǔ)以及接地系統(tǒng)的外部接口和各結(jié)構(gòu)之間的連接均進(jìn)行接地連接，以形成完善的接地系統(tǒng)并具備良好的接地性能。（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋不接入綜合接地系統(tǒng)，保證橋梁結(jié)構(gòu)在通過高電壓、電流時結(jié)構(gòu)本身的正常使用功能不受影響并安全傳導(dǎo)電壓、電流通過。城軌系統(tǒng)綜合5.4隧道綜合接地系統(tǒng)（1）貫通地線鋪設(shè)于兩側(cè)通信電纜槽內(nèi)。（2）充分利用錨桿、底板鋼筋、非預(yù)應(yīng)力鋼筋接地體，以滿足接地電阻的需求。（3）一般不增加專用接地鋼筋。如圖5-14所示為隧道綜合接地系統(tǒng)。城軌系統(tǒng)綜合5.5路基綜合接地系統(tǒng)（1）綜合地線鋪設(shè)于電纜槽正下方的基床底層中，并充分利用接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)。（2）埋設(shè)深度距基床底層頂面－0.3～0.4

m。（3）長度超過1000

m的路基地段，每間隔500

m左右將上下行貫通地線連接一次。（4）長度為500～1000

m的路基地段，在路基段中間將上下行貫通地線連接一次。（5）長度小于500

m的路基地段，不考慮貫通地線的橫向連接。城軌系統(tǒng)綜合貫通地線圖5-14隧道綜合接地系統(tǒng)城軌系統(tǒng)綜合圖5-15路基綜合接地系統(tǒng)如圖5-15所示為路基綜合接地系統(tǒng)。06城軌設(shè)備接地要求城軌設(shè)備接地要求6.接地要求（1）接地干線、接地支線、接地電纜及接地引線所用材料的規(guī)格尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求，連接牢固、可靠、安全、接觸良好。（2）接地干線和接地支線敷設(shè)的位置應(yīng)符合設(shè)計要求，便于檢查，其位置不得妨礙設(shè)備裝卸及維修。（3）干線接地扁鋼沿墻敷設(shè)，距地面垂直高度約0.2

m，距墻水平距離約0.02

m，如設(shè)有離壁墻，扁鋼通過“L形”卡子固定在地面上，非離壁墻段，扁鋼通過“S形”卡子固定在側(cè)墻上，相鄰固定點間，水平段約1

m，轉(zhuǎn)彎處為0.3～0.5

m。城軌設(shè)備接地要求（4）干線接地扁鋼表面均勻間隔刷涂黑黃條紋，條紋寬度約0.05

m。干線接地扁鋼穿墻時，應(yīng)加鋼管