学文网牵引变电所将区域电力系统送来的电能，即三相110KV（或220KV）电压，根据电力牵引对电流和电压的不同要求，变换为适用于电力牵引的27.5KV（或55KV），然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电。
牵引变电所是铁道供电系统的核心，集中有牵引变压器、断路器、互感器等多种高压电气设备，这些电气设备的内绝缘几乎都是非自恢复绝缘。如果牵引变电所发生雷击事故，就可能造成铁道供电中断，影响运输安全和经济效益。所以牵引变电所的防雷是不可忽视的问题。
一、牵引变电所遭受雷击的来源及解决方法
雷电是一种大气中的放电现象，雷电流也是电流，强大的雷电流所产生的热量，可烧断导线和烧毁电力设备；雷电产生的过电压能击穿电气绝缘，甚至引起火灾和爆炸，造成人身伤亡。雷电过电压分直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压是雷闪直接击中电气设备导电部分时所出现的过电压。感应雷过电压是雷闪击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电气设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。变电所防护直击雷一般采取装设避雷针或采用沿变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。而对雷电侵入波的感应雷过电压的保护主要是装设避雷器和抗雷线圈。
二、避雷针
1.保护原则
避雷针能对雷电场产生一个附加电场，使雷电场畸变，从而将雷云放电的通道，由原来可能向保护物体发展的方向，吸引到避雷针本身，然后经与避雷针相连的引下线和接地装置将雷电流流到大地中去，使被保护物免受直接雷击，从而保护避雷针附近的电力设备和建筑物免受直击雷的危害。
一座避雷针通常由避雷针主体（接闪器）、接引下线和接地装置（接地电极）组成。接闪器（针头）为直径d=10～12mm，长L=1～2m的镀锌圆钢或镀锌钢管，通常安装在电杆或构架、建筑物上，起引雷作用，接地引下线将雷电流安全地导入埋于地中的接地体，进而接地引下线应保证在强大的雷电流通过时不熔化，通常采用直径为6mm的圆钢作接地引下线。接地体是埋于地下与土壤直接接触的金属物体，它的电阻值很下，一般不大于10Ω，因而可以更有效地将雷电流泄入大地。牵引变电所装设的避雷针一般为20～30m。牵引变电所中对于35kV及以下的部分，因为其绝缘水平较低，要装设***的避雷针。对于110kV以上的部分，因为配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的构架上。装设避雷针的配电构架，应装设辅助接地装置，该接地装置与变电所接地网的连接点，距主变压器的接地装置与变电所的接地网的连接点的电气距离不应小于15m。这样就不会造成变压器的反击事故。
2.保护范围
避雷针的保护范围是指在一定高度的避雷针下面有一个安全区域，该区域内的物体不受雷击。保护范围的大小与避雷针的高度和设置方式有直接关系。
单支避雷针的保护范围：
三、避雷线
避雷线主要用于保护架空线路免受直接雷击。它由悬挂在被保护物上空的接地线（截面不小于35mm2的镀锌钢绞线）、接地引下线和接地体（接地电极）三部分组成。避雷线也是利用自身的高度将雷电引向自身，并将雷电流导入大地。如果避雷线挂的较低，离导线很近，雷电有可能绕过避雷线直击导线，挂的过高将给施工带来困难，一般要求避雷线与最外侧导线的连线与垂线之间的夹角应保持在20～30°范围内为宜。在牵引变电所110KV进线悬挂一段避雷线。
四、避雷器
避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入牵引变电所，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高电阻变为低电阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘（其放电电压低于被保护设备绝缘的耐压值）。
1.阀型避雷器
（1）阀型避雷器的结构的原理
阀式避雷器又称阀型避雷器，由火花间隙和阀片组成，装在密封的瓷套管内。这种阀片具有非线性特性，正常电压时，阀片电阻很大，过电压时，阀片电阻变得很小，阀型避雷器***路上出现雷电过电压时，火花间隙击穿，阀片能使雷电流顺畅地向大地泄放。当雷电过电压消失，线路上恢复工频电压时，阀片呈现很大的电阻，使火花间隙绝缘迅速恢复而切断工频续流，从而保证线路恢复正常运行。必须注意：雷电流流过阀片电阻时要形成电压降，即线路在泄放雷电流时有一定残压加在被保护设备上。残压不能超过设备绝缘允许的耐压值，否则设备绝缘仍要被击穿。
（2）阀型避雷器的特点
结构复杂，常用于3～550KV电气线路、变配电设备、电动机、开关等的防雷。适用于交直流电网，不受容量、线路长短、短路电流的限制，工业系统中的变配电所，变电所设备及线路都能使用。
2.管型式避雷器
（1）管型避譬器的构造和原理
管型避雷器由产气管、内部间隙和外部间隙三部分组成，产气管可用纤维、有机玻璃或塑料制成。内部间隙S1装在产气管的内部，一个电极为棒型，另一个电极为环形。外部间隙S2装在管型避雷器与带电的线路之间。正常情况下它将管型避雷器与带电线路绝缘起来。
管型避雷器的工作原理：当线路上遭受雷击时，大气过电压使管型避雷器的外部间隙和内部间隙击穿，雷电流通入大地。接着供电系统的工频续流在管子内部间隙处发生强烈的电弧，使管子内壁的材料燃烧，产生大量灭弧气体。由于管子容积很小，这些气体的压力很大，因而从管口喷出，强烈吹弧，在电流经过零值时，电弧熄灭。这时，外部间隙S2的空气恢复了绝缘，使管型避雷器与系统隔离，恢复系统的正常运行。
（2）管型避雷器的特点
结构复杂，常用10KV配电线路上，作为变压器、开关、电容器、电缆头等电气设备的防雷保护。适用于工频电网容量小、线路长、短路电流不在而雷电活动又很强而且频繁的农村或山区。
3.氧化锌避雷器
（1）氧化锌避雷器的结构和工作原理
氧化锌ZnO避雷器是七十年展起来的一种新型避雷器，它是一种没有火花间隙只有压敏电阻片（是由氧化锌或氧化铋等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件）的阀型避雷器。它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电阻），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击穿状态，是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。
（2）氧化锌避雷器的特点
一种新型避雷器，无放电延时，大气过电压工作后无工频续流，可经受多重雷击，残压低，通流量大，体积小，重量轻，运行维护简单，常用于0.25～550KV电气系统及电气设备的防雷及过电压保护，也适用于低压侧的过电压保护，尤其适合于中性点有效接地的110千伏及以上电网。
五、抗雷线圈
抗雷线圈的作用是为防止雷电波沿接触线、馈电线袭击牵引变电所内的电气设备，常在冲击耐压绝缘水平较低的27.5KV馈电线首端（27.5KV馈线隔离开关外侧）装设与避雷器相配合的抗雷线圈。当陡波头雷电流通过抗雷线圈后，抗雷线圈的电感产生的感抗使雷电流不能突变，从而将雷电的电流波、电压波的波头拉平，使过电压（波）上升陡度减慢，并在避雷器配合下降低侵入波的幅值。因而可减小对所内电气设备的危害。
综上可见，雷电的危害十分严重，牵引变电所的防雷是不可忽视的问题，此外我们还要不断总结经验教训，加强运行、检修、维护各环节的工作。确保牵引变电所的安全运行及供电的可靠性。
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作者简介：戈燕燕（1984—），河北衡水人，大学本科，助理讲师，现供职于中铁衡水铁路电气化学校，研究方向：铁路电气化的发展与应用。
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