变电所27.5kv馈线为什么要加抗雷圈

龚学长

变电所27.5kv馈线为什么要加抗雷圈

龚 学 长

90年代初期，电气化铁路牵引变电所经常发生馈线正常停电检修后，送电时馈线跳闸送不上电，电调多次(有时多达6次)送电才成功现象。

原因是馈线由气体断路器更换为真空断路器后，因真空断路器开距小，分合闸速度快，开断能力强。特别是送电，基本没有电弧产生。

当在正弦波峰值时真空断路器瞬间合上，在毫秒甚至微秒级的时间内，电压由零突然增加到42kv并瞬间加到接触网上。这个瞬间增加的脉冲电压在线路首端以光速的速度传输至线骆终端，由于牵引网终端是开路的，就以2倍(84kv)的回波反射再反向传回变电所。

回波反射原理是，将输电线路微分成许多段，每一小段对地不仅有一自阻抗(电感)，还有一个对地分布电容 。

当脉冲电压突然加到传输线首端，脉冲先通过这小段的电感向这小段的电容充电，电容充满后又向下一小段充电。当充电到线路末端时，如末端是开路的，电容充满后充电电流突然为零，那一分段的电感就产生一个与传输脉冲幅值相等的自感电势，与原电压相互叠加形成2倍过电压后，反向向线路首端传送。如末端是短路的，以零幅值脉冲反向传输。这一脉冲传输速度近似光速。

通信线路和电缆找故障就是利用回波反射原理实现的。测量出脉冲的返回时间和返回电压，就知道故障地点和故障性质，误差在米级。

这一高频的84kv电压在接触网中传送时，当接触网某处绝缘不強，或两净空端金属有毛刺时，很容易造成对地放电，引起接触网短路送不上电。

当某一次送电，真空断路器合闸瞬间不在正弦波峰值，而在低电压或零值附近时，回波反射电压就较低，送电就成功了。

解决办法只有在变电所馈线处安装抗雷圈，用抗雷圈来降低这一脉冲的陡度来降低反射电压。

在变电所的27.5kv馈线安装抗雷圈后就再没有出现过接触网在正常情况下送不上电的现象了。

抗雷圈的另一作用还可以有效降低接触网的雷电波入侵变电所的陡度。

抗雷圈对50Hz交流来说，仅相当几百米馈线零点几欧的感抗。但是对微秒级的雷电波就是一个很大的电感，它可以有效地降低雷电波的陡度和峰值，减小馈线避雷器的残压以更好地保护母线设备。

由于接触网经过地段地质和气象条件复杂，同时接触网上又没有避雷线，雷电波经常沿着接触网入侵牵引变电所。 1998年江油牵引变电所就因雷电入侵造成27.5kv母线支持绝缘子大面积闪络放电短路现象。

附：清华大学电子工程糸1976年出版的《晶体管脉冲数字电路》中，关于"脉冲信号的传输和反射论述”。