《城市轨道交通电气设备测试（第2版）》 课件5.2城轨避雷器设备

《城轨防雷装置》城轨避雷器设备目录01城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验02城轨1500V电压等级避雷器预防性试验03雷击闪络01城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验

避雷器是防止从线路侵入的雷电波和操作过电压损坏电气绝缘的保护电器。常用的有保护间隙（角型）、管型和阀型及金属氧化物避雷器。由于金属氧化物避雷器的优越性，城轨供电系统一般采用的是金属氧化物避雷器。

城轨供电系统从35

kV（33

kV）电压等级到1500V电压等级均设置了避雷器，而由于各电压等级使用的避雷器种类、型号及规格有较大差别，城轨供电系统中设置的避雷器一方面保护了日常运营过程供电系统免遭受雷电过电压的危害，另一方面避免了操作过电压引起的人身及设备伤害。而城轨应用在直流系统上的串联间隙氧化物避雷器，是中性点非直接接地系统中理想的过电压保护器。城轨日常的维护及预防性试验是确保避雷器以良好的状态运行以及保护城轨供电设备和人员。城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验

城轨35

kV电压系统通过GIS开关两路接入，在每段母线上设置一组避雷器交流35

kV电压母线上设置的避雷器一般采用GIS用金属氧化物避雷器城轨直流牵引供电系统中，每套整流机组的整流器直流侧与直流负母排之间设置一组避雷器，直流正母排对地设置一组避雷器，另外，正线接触网或接触轨每隔500

m设置一组避雷器。整流器及直流母排上设置的避雷器一般采用金属氧化物避雷器，正线接触网或接触轨上设置的避雷器既有金属氧化物避雷器，又有带串联间隙氧化物避雷器。如图5-7所示是一个典型的城轨牵引降压混合变电所的电气主接线，如图5-8所示是城轨电气设备布置线，从中可以掌握避雷器的设置方式。

避雷器种类的不同导致城轨运营日常检修及试验方法的不同，所以有必要对城轨供电系统采用的各种避雷器进行试验。城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验图5-7一个典型的城轨牵引降压混合变电所的电气主接线城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验图5-8城轨电气设备布置线城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验

城轨35

kV电压等级避雷器一般采用GIS用金属氧化物避雷器，根据《规程》的规定，预防性试验项目一般包括：绝缘电阻测试、直流1mA下的直流参考电压U1

mA、0.75U1

mA直流电压下的泄漏电流I0.75U1mA测试、运行电压下的交流泄漏电流测试以及检验放电计数器动作情况。（1）绝缘电阻测试。测量避雷器的绝缘电阻，可以初步了解其内部是否受潮，还可以检查内部熔断件是否断掉，从而及时发现缺陷。《规程》规定对35

kV及以下的避雷器，用2500V兆欧表测量，测量的绝缘电阻值不应低于1000M。（2）直流1

mA下的直流参考电压U1mA测试。测量避雷器的U1mA主要是检查其阀片是否受潮，确定其动作性能是否符合要求。对测量结果采用比较法进行判断，《规程》规定，U与初始值相比较，变化应不大于5%。城轨35

kV电压等级避雷器预防性试验（3）0.75U1

mA直流电压下的泄漏电流I0.75U1

mA测试。测量时应首先测出U1

mA和0.75U1

mA，然后在0.75U1

mA下读取相应的泄漏电流值。根据《规程》规定，0.75U1

mA下的泄漏电流值应不大于50

A。（4）运行电压下的交流泄漏电流。在交流电压作用下，避雷器的总泄漏电流包含阻性电流（有功分量）和容性电流（无功分量）。在正常运行情况下，流过避雷器的主要电流为容性电流，阻性电流只占很小一部分，为10%～20%。但当阀片老化，避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流却大大增加。根据《规程》规定，测量值与初始值比较，不应有明显变化。如果变化明显，则说明避雷器绝缘性能受到影响。（5）放电计数器动作情况。利用放电计数器校验仪器检验计数器动作情况。根据《规程》规定，测试3～5次，均应正常动作。02城轨1500V电压等级避雷器预防性试验城轨1500V电压等级避雷器预防性试验

电力系统供电线路上，金属氧化物避雷器与绝缘子并联安装的，目的就是限制作用在绝缘子的过电压，从而达到对绝缘子的可靠保护。

DC1500V直流氧化锌避雷器适用于城市轨道交通架空接触网系统，用于防止大气过电压对被保护设备（接触网和牵引变电所设备）的侵害，所以避雷器应适合在室外高空中就近接触网设备安装。城轨直流1500V电压等级接触网或接触轨上设置的避雷器，既有普通的金属氧化物避雷器，也有带串联间隙氧化物避雷器，故其试验内容与金属氧化物避雷器有不同之处。城轨采用DC1500V直流氧化锌避雷器的额定电压13kV，标称电放电流为5kA，标称放电电流下的残压为36kV。城轨1500V电压等级避雷器预防性试验2.1金属氧化物避雷器

整流器及直流母排上设置的避雷器采用的是金属氧化物避雷器，故预防性试验项目及方法同35

kV电压等级避雷器基本相同，只是不需做运行电压下的交流泄漏电流。

在城市轨道交通架空触网采用直流金属氧化物避雷器，并没有与绝缘子并联安装，其一端与架空接触网带电导体相连，另一端通过电缆直接与大地连接，实际上并不能限制绝缘子两端的电压，因此，架空接触网绝缘子并联安装串联间隙金属氧化物是一种比较可靠的雷电过电压防护措施。因此，金属氧化物避雷器的安装方案也直接决定它的防护效果。城轨1500V电压等级避雷器预防性试验2.2间隙氧化物避雷器

现在城轨在装设避雷线的情况下，每间隔一个支柱绝缘子并联安装一个带间隙避雷器。

串联间隙氧化物避雷器，就是在一个无串联间隙氧化物避雷器的本体上，再串联一个间隙而构成。此间隙主要起到绝缘和放电的作用。串联间隙氧化锌避雷器一般预防性试验项目包括：绝缘电阻测试、泄漏电流测试、直流放电电压测试以及检验放电计数器动作情况。

绝缘电阻测试以及放电计数器动作情况测试方法如上文中所述。（1）泄漏电流测试。在避雷器两端施加直流系统额定电压，其电压脉动系数不得超过3%，测量的泄漏电流值不得大于10A。城轨1500V电压等级避雷器预防性试验（2）直流放电电压测试。本试验使用的直流电压，其电压脉动系数不得超过3%。试验应在完整的避雷器上进行，施加到试品上的电压应从零开始，在电压表能准确读数条件下均匀地升到试品放电为止，每次放电后，应在时间为0.5s内切断电源，通过试品的直流电流应限制在0.05～0.1A，每次施加电压的时间间隔应小于10s。测试次数不少于3次，每次放电电压应不小于3.6V。03雷击闪络雷击闪络

雷击闪络是绝缘子损坏的主要原因，短路电流电弧是导致绝缘子永久性损坏的根本原因。当雷电过电流引起绝缘子沿面闪络后，通过雷电放电短路对大地释放能量，形成短路持续电流，电弧温度在几千到上万摄氏度，很容易使绝缘子伞裙局部受热不均匀而炸裂损坏，或烧蚀绝缘子底部金属部件和伞裙表面釉层，引发系统永久性接地故障。

因此，设置绝缘子并联保护间隙，就是在绝缘子底部金属部件安装一对金属电极，金属电极能够使雷电放电和续流电弧作用于金属电极上，使电弧远离绝缘子端部金属部件和伞裙表面，绝缘子就不会发生损坏。尽管绝缘子并联保护间隙能够有效保护绝缘子免于雷击损坏，提高线路重合闸成功概率，并且结构简单，价格便宜，但其最大的缺点是不具有灭弧能力，需要牵引变电所重合闸配合才能使雷击引起的架空接触网短路故障快速消除，不影响架空接触网的正常供电。雷击闪络

防雷与线路所在地形、气象条件密切相关，不同的地域差异较大，同一地域中线路经过的不同地形也有一定差别，因此应在防雷设计时充分考虑这些因素。同时也应清楚认识到，由于雷击发生的时间和地点以及雷击强度的随机性，对雷击的防范难度很大，要达到阻止和完全避免雷击事故的发生是不可能的，只能将雷电灾害降低到最低限度，大大减小被保护的接触网和牵引变电设备遭受雷击损害的风险。在接触网上安装避雷器时，应根据线路及其具体情况，充分分析