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地铁供电系统避雷器配置及预防性试验方法

作者: 发布时间:2020-01-22 11:54:58 阅读: 38 次

摘要:地铁供电系统是整个地铁运营最关键、最重要的环节。供电的可靠性决定着列车运营的安全性及稳定性。地铁供电系统从33kV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,另外,避雷器种类的不同导致地铁运营日常检修及试验方法的不同,所以有必要对地铁供电系统采用的各种避雷器进行一个归集介绍。

关键词:地铁 避雷器 预防性试验

一、地铁供电系统概述

地铁供电系统主要由外电源(市级电力系统)、主变电所、中压电缆网、牵引供电系统、动力照明系统组成。地铁电力从外电源供电至主变电所的主变压器,由AC 110kV降压至AC 33kV,再通过中压电缆输送至正线牵引变电所以及降压变电所内,从而给列车提供牵引用电以及为车站、区间提供低压动力照明用电。

二、地铁供电系统避雷器的配置

避雷器,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,地铁供电系统一般采用的是金属氧化物避雷器。

目前地铁主变电所从外电源获得电力的主要方式为:外电源通过地下敷设的110kV电缆供电至地铁主变电所,不采取架空线路的方式,故地铁110kV系统一般不设置避雷器。地铁低压系统一般也不设置避雷器。

一个典型的地铁牵引降压混合变电所的电气主结线如图2所示。地铁33kV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33kV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

    地铁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500m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。

2 典型牵引降压混合变电所

三、地铁供电系统避雷器预防性试验

1、地铁33kV电压等级避雷器预防性试验

地铁33kV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1 mA下的直流参考电压U1mA测试、0.75U1mA直流电压下的泄漏电流测试、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2500 V兆欧表测量,测量的绝缘电阻值不应低于1000 MΩ。 

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,U1mA与初始值相比较,变化应不大于+5% 

30.75U1mA直流电压下的泄漏电流测试。测量时应首先测出U1mA,然后再在0.75U1mA下读取相应的泄漏电流值。根据《规程》规定,0.75U1mA下的泄漏电流值应不大于50 mA 

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,约为10%~20%左右。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。 

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。

2、地铁直流1500V电压等级避雷器预防性试验

地铁直流1500V电压等级避雷器按照种类的不同,预防性试验方法也不尽相同。整流器及直流母排上设置的避雷器由于采用的也是金属氧化物避雷器,故预防性试验项目及方法同33kV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。

然而,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,也了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。

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同1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10uA

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书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

四、综述

供电系统中设置的避雷器一方面保护了日常运营过程中地铁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。而地铁行业最新应用在直流系统上的串联间隙氧化物避雷器,由于其自身特点,可以认为是中性点非直接接地系统中最理想的过电压保护器。地铁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地铁供电设备和人员。然而,目前国内还未有严格的标准来定义串联间隙氧化物避雷器的试验方法,而只有一个机械行业标准(JB/T 9672.1-1999)介绍了串联间隙氧化物避雷器及其试验方法,故针对串联间隙氧化物避雷器的预防性试验项目还有待进一步确定。

 

参考文献:

1、陈化钢.《电力设备预防性试验方法及诊断技术》[M].中国水利水电出版社.

2JBT 9672.1-1999.《串联间隙金属氧化物避雷器 第1部分:直流有串联间隙金属氧化物避雷器》[S].