地铁避雷器技术介绍..
地铁架空地线和高架段接触网的防雷技术
地铁架空地线和高架段接触网的防雷技术摘要：近年来，我国地铁交通行业快速发展，地铁建设工程也逐年增多，一、二线城市地铁运输人群已超过68%，地铁的安全运作对于保障人们的安全出行尤为重要。
目前，随着高架段地铁的增多，使得地铁遭受雷击引起故障问题出现的情况越来越多，因此，需对地铁使用必要的防雷措施，保障期安全运行。
本文就先对地铁运行的现状进行概述，分析地铁防雷的重要性，详细阐述地铁架空地线技术及高架段接触网防雷技术及相关措施。
关键词：架空地线；高架段接触网；防雷技术地铁是一种现代化公共交通工具，拥有安全、舒适、快速等诸多优点[1]，为人们安全出行提供了更多选择，是我国城市现代化发展中的重点建设项目。
但由于部分地区雷电现象反生频繁，雷电产生的高压电流极易对地铁内部电气设备的正常运作造成影响或损坏，特别对于部分高架段地铁而言，地铁裸露在地表，受雷电干扰程度更大，对地铁的安全运行造成极大影响。
因此，加强地铁防雷技术建设，也是未来现代化发展中的必然趋势。
一、地铁防雷的必要性1.1雷电的威胁地铁系统大多由机电、电子等各类电器设备构成，且地铁内部及地铁站内各种电子设备分布密度极高，地铁系统有着人体“中枢神经”般的作用[2]，维护着整个地铁交通的正常运行。
在地铁系统中的通讯、信号等弱电系统对外界电流变化极为敏感，雷电产生的高压电流将极易引起弱电系统瘫痪，进而扰乱整个地铁运输秩序，对地铁站造成极大经济损失，甚至对乘客的人身安全带来威胁[3]。
此外，若被强烈雷电直接击中，引发火灾，其造成的后果及损失将不堪设想。
1.2雷电侵入方式高架段接触网遭受雷击时，可根据雷击发生过程不同分为“直击雷”与“感应雷”两种，直击雷指在地铁正常运行中，地铁车辆段、地铁站建筑、露天接触网或其周围地面直接遭受雷击，将直接对地铁设施、工作人员及乘客造成直接伤害[4]；感应雷是指雷击产生的高压电流对对地铁轨道、线路及控制设施等造成干扰，进一步影响地铁及地铁指挥站内的电源、照明、通讯等多方面系统；对于部分裸露的高架段地铁线路，遭受“直击雷”与“感应雷”的概率更高，且受雷击的影响及危害程度更大，因此，防雷技术的合理运用对维护地铁系统的正常运行、保障乘客人身安全及减少地铁运行经济损失有着重要意义[5]，而明确雷电对地铁造成影响的途径，可为地铁防雷工作的有序开展提供指导作用。
城市轨道交通避雷器
的工频短路接地电流。
3
绝缘强度自恢复能力。绝缘强度自恢复能力是指电气设备绝缘强度与时间的关系，即恢复到
原来绝缘强度的快慢。
4
避雷器的额定电压。避雷器的额定电压是指工频续流第一次过零后，间隙所能承受的不至
于引起电弧重燃的最大工频电压，又称电弧电压。
3. 对避雷器的基本要求
（1） 避雷器的伏秒特性的上限不得高于电气设备的伏秒特性的下限，如图2-122所示。
强。但由于管式避雷器具有外部间隙，受环境的影响大，故与保护间隙避雷
器一样，具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点，不易与被保护设备
实现合理的绝缘配合；同时动作后也会产生截波，不利于变压器等有线圈设
备的绝缘。因此，管式避雷器目前只用于输电线路个别地段的保护，如大跨
距和交叉档距处，或变电站的进线段保护。
）、外部间隙三部分组成，并密封在瓷管内，实物如图2-127所示，其等效
20%
电路如图2-128所示。外部间隙的作用是使产气管在正常运作时隔离工作电
压和内部电压。内部间隙和产气管的共同作用是产生高压气体吹动电弧，使
工频续流第一次过零时熄灭。
管式避雷器采用了强制熄弧的装置，因此比保护间隙避雷器的熄弧能力
用于输电线路， D表示适用于旋转电机，T表示适用于电气化铁道。
4. 避雷器的型号
5
设计序号。设计序号用来反映产品不同的设计和工艺，以阿拉伯数字表示。它既不代表
产品的先进性，也不代表某制造厂。
6
特征数字。交流金属氧化物避雷器特征数字由避雷器的额定电压（单位为kV）和标称放
电电流下的残压（单位为kV）两部分组成。
2. 管式避雷器
图2-127管式避雷器
图2-128管式避雷器的等效电路
城市轨道交通车辆技术《避雷器工作原理》
避雷器工作原理
避雷器是一种限制过电压的保护装置，通常由火花间隙和非线性电阻组成，它与被保护物并联，当出现的过电压危及被保护对象时，避雷器放电，使高压冲击电流泄入大地，此后，它仍能恢复原工作状态，截止伴随而来的正常工频电流使电路与大地绝缘。
过电压越高，火花间隙击穿越快，从而限制了加于被保护物上的过电压。
避雷器安装于机车顶部, 是专用的过电压防护装置, 主要用于机车一次侧高压电气设备的绝缘, 使之免受大气过电压和操作过电压的损害。
工作原理：
氧化锌避雷器主要元件氧化锌阀片是以氧化锌为主要成分, 并附以多种精选过的、能产生非线性特性的金属氧化物添加剂用高温烧结而成的。
它具有相当理想的伏——安特性( 相当于稳压二极管的反向特性, 其非线性系数为0.025 左右。
该避雷器优异的伏——安特性可使氧化锌阀片在正常工作电压下呈高电阻, 使流过阀片的电流非常小, 且大局部为电容电流, 这样小的电流不会烧坏氧化锌阀片, 可视为绝缘体, 从而实现无间隙。
当系统出现超过某一电压动作值的电压时, 阀片呈低电阻, 使流过阀片
的电流急剧增加, 并将冲击电流迅速泄入大地, 从而保护了与其并联的电力机车电气设备的绝缘。
电压恢复到正常工作范围时, 电流又非常小, 避雷器又呈绝缘状态, 因此, 该避雷器不存在工频续流, 也不影响系统的正常工作。
地铁防雷技术方案
地铁防雷技术方案引言地铁作为一种重要的城市交通工具，拥有广泛的用户群体。
然而，在雷电活跃的地区，地铁线路容易受到雷击的影响，给地铁运营和乘客的安全带来威胁。
因此，地铁防雷技术方案的研究和应用变得尤为重要。
本文将介绍一种针对地铁系统的防雷技术方案。
技术方案概述地铁防雷技术方案主要包括以下几个方面：1.防雷装置安装–在地铁线路周围的开放区域安装避雷针，用于吸引雷电，并将雷电导向地面；–在地铁站点和线路的高处安装避雷网，以减少雷电对地铁站点和线路的影响；–在地铁站点和车辆上安装防雷设备，以保护乘客和设备不受雷击侵害。
2.地铁线路的接地系统–在地铁线路的每个区间设置接地装置，将电流引到地下；–地铁线路的轨道和隧道壁利用导电材料进行接地，减少雷电对地铁线路的影响。
3.雷电监测系统–在地铁线路和站点周围建立雷电监测系统，实时监测雷电活动；–通过雷电监测系统，及时掌握雷电形势，为地铁运营方采取相应的应对措施提供依据。
4.防雷教育与培训–对地铁工作人员进行防雷知识培训，提高他们的雷电意识和应变能力；–向乘客宣传地铁防雷措施，教育乘客正确的地铁乘坐行为，减少雷电事故的发生。
技术实施步骤以下是本方案的实施步骤：1.方案设计–针对地铁线路和地铁站点的实际情况，制定防雷技术方案设计，包括安装防雷装置、建设接地系统和雷电监测系统等。
2.设备采购与安装–根据方案设计，采购相应的防雷装置、接地装置和雷电监测设备；–在地铁线路和站点上进行设备安装，并确保所有设备符合安全要求。
3.系统调试与优化–对安装的防雷装置、接地装置和雷电监测设备进行系统调试和优化，确保其正常工作；–运行一段时间后，对系统进行评估和改进，以提高地铁防雷效果。
4.人员培训与宣传–对地铁工作人员进行防雷知识培训，提高他们的防雷意识和技能；–在地铁站点和车厢内发布宣传资料，向乘客普及地铁防雷知识，提醒他们注意雷电安全。
技术效果评估为了评估地铁防雷技术方案的有效性和可行性，可以进行以下方面的评估：1.雷电活动监测–通过雷电监测系统的数据，分析雷电活动的频次和强度，评估技术方案对雷电活动的监测效果。
城市轨道交通高压电气设备防雷与接地—防雷装置
阀型避雷器型号解释
例如:FS3-10 F表示阀型避雷器 3表示设计序号
S表示线路用 10表示10kV
阀型避雷器的安装要求
1 安装之前检查瓷绝缘体，外观完好，无破损，无裂纹，密封良好，并经试验合格 2 避雷器应靠近被保护设备(6Kv、10kV)，避雷器与被保护设备之间电气距离不超过15m
安装要 求
接地装置
接地装置是防雷装置的重要组成 部分
除独立避雷针外，在接地电阻满足 要求的前提下，防雷接地装置可以 和其他接地装置共用
接地装置向大地泄放雷电流，限制防 雷装置对地电压不致过高
接地装置应符合《建筑物防雷设 计规范》中的规范和规定
接闪器
接闪器
1
避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都是接闪器，它们都是利用其高出被保护物 的突出地位，把雷电引向自身
2
然后通过引下线和接地装置，再把雷电流入大地，以此保护被保护物免受雷击
3
接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性，
以能承受雷电流的热破坏耐腐蚀和热稳定的要求。 引下线的材料、结构和最小截面应按《建筑物防雷设计规范》
无闪络放电痕迹 避雷器内部应无异常声
金属氧化物避雷器
金属氧化物避雷器是当前限制过 电压最先进的一种保护电器
它不仅具有瓷套式金属氧化物避雷器的优 点
有机外套金属氧化物避雷器是有机绝缘 材料和传统的瓷套式金属氧化物避雷器 技术优点相结合的科研成果
还具有电气绝缘性能好，介电强度高、 抗漏痕、抗电蚀、耐热、耐寒、耐老 化、防爆、憎水性及密封性能好等优点
地，使电气设备不产生高压的一种装置
作用
（1）
避雷器的主要作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进 行削幅，降低被保护设备所受过电压值，从而达到保护电力设备的作用
城市轨道交通车辆技术《避雷器结构》
避雷器结构
氧化锌避雷器结构主要由顶盖、避雷器单元、瓷套及底板等组成, 具有以下特点:
( 1) 是理想的全天候避雷器。
与放电间隙相比, 不存在间隙放电电压随气候变化而变化的问题。
( 2) 防污性能好, 适用范围广。
因为设计了防污型瓷套, 保证了足够的爬电距离, 故污秽不影响间隙电压, 所以, 在重污秽地区比传统避雷器有很大的优越性。
( 3) 防震性能好。
对心体采取了防震及加固措施, 减少了各部件之间的相对位移, 使心体牢固地固定在瓷套内, 适应了机车运行中震动频繁的要求。
( 4) 防爆性能好。
使用了压力释放装置, 在法兰侧面开一缺口, 使气体定向释放。
当避雷器在超负载动作或意外损坏时, 瓷套内部压力剧增, 使得压力释放装置动作, 排出气体, 从而保护瓷套不致爆炸, 确保即使出现意外情况, 车顶设备仍然完好, 并能可靠运行。
( 5) 非线性系数好, 阀片电荷率高, 保护性能优越, 它不但能抑制雷电过电压, 而且对操作过电压也有良好的抑制作用。
( 6) 无续流, 不存在灭弧问题, 使地面变电站因机车引起的不明跳闸故障大为减少。
( 7) 体积小, 重量轻, 通流容量大, 抗老化能力强, 运行寿命长。
3. 安装
避雷器的安装应自下而上进行, 在安装过程中, 首先安装连接过渡板, 要确保气体释放方向朝向机车外侧未安装电气设备的空旷区。
高压端用软连接带与车顶母线连接, 地线接在接地连接片上。
避雷器退出运行时, 其拆卸方向与安装方向逆向进行。
城市轨道交通智能防雷系统应用
城市轨道交通智能防雷系统应用随着城市轨道交通的不断发展，越来越多的人开始关注其安全问题。
雷击作为一种常见的自然灾害，也经常影响着城市轨道交通运营的安全。
因此，开发一种城市轨道交通智能防雷系统是非常必要和迫切的。
本文将从以下几个方面论述城市轨道交通智能防雷系统的应用。
一、系统的基本构成城市轨道交通智能防雷系统由接地装置、防雷引流装置、监控装置和数据传输装置等部件构成。
在这一系统中，接地装置是非常重要的组成部分，它能够将防雷引流装置引入的雷电通过地下的接地开关分流，从而保证轨道交通的安全运行。
防雷引流装置则是通过放电重置功能，防止雷电摧毁轨道交通所必须的设备或设施。
二、系统的特点与优势1. 自主控制：城市轨道交通智能防雷系统能够自动地检测轨道交通所在的地面是否有冰雹、雷电等自然灾害的存在，自动开启相应的防雷措施，能够在最短的时间内有效地保护轨道交通的安全。
2. 高效性：在智能防雷系统工作的意外情况下，系统会自动启动预警机制，可以确保迅速有效地对城市轨道交通实施严密的防护工作。
3. 经济性：智能防雷系统将减少城市轨道交通所需要的维护费用和人工费用，减少了可变成本的数额，大大降低了轨道交通的维护成本。
三、系统的应用前景随着城市轨道交通的不断发展和完善，城市轨道交通智能防雷系统将具有广阔的应用前景。
未来，在全球范围内，更多的城市将会加速建设轨道交通，因此城市轨道交通智能防雷系统将成为大势所趋。
这个领域仍然在不断创新和进步，预计在未来数年内，这项技术将有明显的提高和发展。
总的来说，城市轨道交通智能防雷系统是一个非常重要的技术领域，它将有助于保护城市轨道交通的安全运行。
未来，随着技术的进步，我们相信这一领域的研究将越来越深入，城市轨道交通的智能防雷系统将实现更为领先的水平。
四、系统的实施城市轨道交通智能防雷系统能够有效地提高城市轨道交通的安全性和稳定性。
但是，在系统实施的过程中也需注意一些问题。
实施前，需要对城市轨道交通的地理环境、交通载荷、设施设备等进行全面的调研和分析，制定合适的方案。
地铁避雷器技术介绍
主要有雷电残压和操作残压两种，根据被保护设备的绝缘耐受水平 来确定，即绝缘耐受水平/残压=配合系数Ks，一般雷电残压配合系数 Ks≥1.4，操作残压配合系数Ks≥1.15；
低压类；其指3kV以下（不包括3kV系列的产品）的氧化锌避雷器系列产品 ，交流大致可划分为1kV、0.5kV、0.38kV、0.22kV四个电压等级。直流铁 路牵引系统大致可分为0.6kV、0.75kV、1.5kV三个电压等级。
?金属氧化物电阻片
金属氧化物避雷器其核心元件是金属氧化物电阻片。 金属氧化物电阻片的主要成份为ZnO，添加少量的稀有金属 氧化物（如：氧化铋、氧化钴、氧化锰、氧化锑、氧化硅、氧 化铬、直流电阻片还添加氧化硼)以及微量的银玻璃粉。 金属氧化物电阻片具有动作快、伏安特性平坦、残压低、 通流容量大、性能稳定、寿命长的特点。 电阻片的性能也就是避雷器的性能，所以电阻片性能的保 证和和控制是非常关键的，不仅要严格的按照生产工艺流程生 产，而且还必须具有齐全的检测设备，对每一只电阻片进行严 格的检测，这样才能确保避雷器的质量。
根据给定的系统标称电压，查相应的绝缘配合标准:依照EN 50124-1 附录D 避雷器A选为27.5kV，避雷器B选为1.8kV；
3.系统持续运行电压Uc 对于系统电压25kV的避雷器A，持续运行电压Uc选择时参考标准
DL/T 620-1997 表3， Uc=1.1Um=1.1×27.5=30.25,Uc尽量选大值，因 此标准TB/T 1844-87表1选为31.5kV；
对于系统电压25kV的交流避雷器A，依据TB/T 1844-87表2，In选大 值10kA等级；
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残压Ures：避雷器流过放电电流时两端的电压峰值,欧标
中也叫保护电压水平Up。
压比：非线性电阻片的标称放电电流下的残压(峰值)与其
参考电压(峰值)之比。 避雷器的荷电率：避雷器的最大持续运行电压(峰值)与其 参考电压(峰值)之比。 避雷器的直流参考电流：用于确定避雷器直流参考电压的 直流电流。 避雷器的直流参考电压：U(d.cref.）在避雷器通过直流参 考电流时测出的避雷器的直流电压平均值。
避雷器相关知识交流讲义
二、金属氧化物避雷器简介
避雷器： 又称过电压保护器或过电压限制器，能释放
雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电力系
统各种电气设备免受瞬时过电压危害。
内部采用金属氧化物电阻片作为主要元件，它具有
优异的非线性伏安特性和陡波响应特性。避雷器在系统
正常运行电压下呈高阻状态，仅有几十微安电流通过； 当系统出现大气过电压或操作过电压时，避雷器呈低阻 状态，将有害过电压的能量迅速泄放入大地，使与之相 并联的设备免受过电压的损害
IEC600 99-4：2006《避雷器-第四部分：交流无间隙金属氧化物避雷器》
GB
JB/T
TB1844－87 《25kV交流电气化铁道用无间隙金属氧化物避雷器技术条件》（铁
路牵引系统用）
2.铁路系统相关直流标准
EN50123-5:2003《BS EN
50123-5：2003 《铁路设施.固定设备.直流开关装置.直流 系统特殊应用的避雷器和低压保护器》 50124-2:2001《铁路应用 绝缘配合：过电压及相关防护》 50163:2004《铁路应:2001《铁路应用 绝缘配合：电工电子设备的电气间隙和爬电距离》
EN50123-1:2003《铁路设施.固定设备.直流开关装置.总则》
四、名词和术语
系统标称电压Un:标定一个电源系统的近似电压值。 避雷器额定电压Ur:施加到避雷器端子间的最大允许工频
电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在所规定的 动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地工作。它是表 明避雷器运行特性的一个重要参数，但它不等于 系统标称电压。 持续运行电压Uc：允许连续施加在避雷器两端的工频电 压有效值。 标称放电电流（In）：用来划分避雷器等级的、具有8/20 波形的 避雷器的额定频率：避雷器设计使用的电源频率。雷电冲 击电流峰值。
避雷器的工频参考电流：用于确定避雷器工频参考电压 的工频电流阻性分量的峰值。 避雷器的工频参考电压U(a. c. ref）：在避雷器通过工频 参考电流时测出的避雷器的工频电压最大峰值除以 2 避雷器的工频电压耐受时间特性：在规定的条件下，对 避雷器施加不同的工频电压，避雷器不损坏，不发生热 崩溃时所对应的最大持续时间的关系曲线。 0. 75 倍直流参考电压下漏电流：在0.75 倍直流参考电压 下流过避雷器的漏电流。 避雷器的大电流冲击：冲击波形为4/10 的放电电流峰值 ，用于试验避雷器在直击雷时的稳定性。 密封性(气密封/水密封)：避雷器禁止影响其电气和/或机 械性能之介质浸入其内部的能力。 加速老化试验：按照一定的规定，在规定的时间和温度 下，向试品施加规定的电压，以考核非线性电阻片老化 性能的一种模拟试验。
化铬、直流电阻片还添加氧化硼)以及微量的银玻璃粉。
金属氧化物电阻片具有动作快、伏安特性平坦、残压低、 通流容量大、性能稳定、寿命长的特点。 电阻片的性能也就是避雷器的性能，所以电阻片性能的保 证和和控制是非常关键的，不仅要严格的按照生产工艺流程生
产，而且还必须具有齐全的检测设备，对每一只电阻片进行严
避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。
避雷器安装位置示意图
避雷器分类：
1.按电力系统类型分为： a.交流系统用避雷器; b.直流系统用避雷器。 2. 按标称放电电流分为： 按标放电称电流可划分为20、10、5、2.5、1.5kA五类。 3.按用途分为： 按用途可划分为系统用线路型、系统用电站型、系统用 配电型、并联补偿电容器组保护型、电气化铁道型、电动机 及电动机中性点型、变压器中性点型、电力机车保护型、轨 道车辆保护型（近年新增）。 4.按结构性能分为： 按结构性能可分为；无间隙（W）、带串联间隙（C） 、带并联间隙（B）三类。
5.按结构分
氧化锌避雷器按结构可划分为两大类； 瓷外套；瓷外套氧化锌避雷器按耐污秽性能分为四个等级，Ⅰ级为普通 型、Ⅱ级为用于中等污秽地区（爬电比距20mm/kV）、Ⅲ级为用于重污 秽地区（爬电比距25mm/kV）、Ⅳ级为用于特重污秽地区（爬电比距 31mm/kV）。 复合外套；复合外套氧化锌避雷器是用复合硅橡胶材料做外套，并选用 高性能的氧化锌电阻片，内部采用特殊结构，用先进工艺方法装配而成 ，具有硅橡胶材料和氧化锌电阻片的双重优点。该系列产品除具有瓷外 套氧化锌避雷器的一切优点外，另具有绝缘性能、高的耐污秽性能、良 好的防爆性能以及体积小、重量轻、平时不需维护、不易破损、密封可 靠、耐老化性能优良等优点。
低压类；其指3kV以下（不包括3kV系列的产品）的氧化锌避雷器系列产品 ，交流大致可划分为1kV、0.5kV、0.38kV、0.22kV四个电压等级。直流铁 路牵引系统大致可分为0.6kV、0.75kV、1.5kV三个电压等级。
金属氧化物电阻片
金属氧化物避雷器其核心元件是金属氧化物电阻片。 金属氧化物电阻片的主要成份为ZnO，添加少量的稀有金属 氧化物（如：氧化铋、氧化钴、氧化锰、氧化锑、氧化硅、氧
6.按电压等级分
氧化锌避雷器按额定电压值来分类，可分为三类； 高压类；其指66KV以上等级的氧化锌避雷器系列产品，大致可划分为 500kV、220kV、110kV、66kV四个等级等级。 中压类；其指3kV～66kV（不包括66kV系列的产品）范围内的氧化锌避 雷器系列产品，大致可划分为3kV、6kV、10kV、25kV（铁路牵引系统 ）、35kV五 个电压等级。
格的检测，这样才能确保避雷器的质量。
金属氧化物电阻片伏安特性：
Ⅰ为小电流区域，此区域伏安特性陡峭，非线性差； Ⅱ为中电流区域，此区域伏安特性平坦，非线性较好； Ⅲ为大电流区域，此区域电流与电压逐渐近似线性关系。
三、相关标准
1.交流标准
11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》 8952-2005《交流系统用复合外套无间隙金属氧化物避雷器》