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电压均衡器在轨道交通中的应用

2021-11-26 来源:德和盛电气(上海)有限公司
本文摘要:电压均衡器也叫雷电冲击装置、地电位均衡器、地极保护器,主要应用于直流1500V牵引供电和直流750V及以下牵引供电的城市轨道交通的高架区间,主要作用是阻碍牵引供电系统杂散电流对地泄漏,同时也为雷电冲击电流提供对地泄放通道。
  电压均衡器也叫雷电冲击装置、地电位均衡器、地极保护器,主要应用于直流1500V牵引供电和直流750V及以下牵引供电的城市轨道交通的高架区间,主要作用是阻碍牵引供电系统杂散电流对地泄漏,同时也为雷电冲击电流提供对地泄放通道。

 
  随着GB/T37317-2019《轨道交通直流架空接触网雷电防护导则》的发布,电压均衡器这个防雷装置才开始被越来越多的电气工程人员所关注。为何要采用电压均衡器呢?其工作原理是什么?以下将为大家做详细介绍。

 
  采用直流供电方式的城市轨道交通牵引供电架空接触网,以接触线和附加馈线为正极、机车行走的钢轨为负极,钢轨与道床间设置了绝缘垫作为电气隔离。
 
  而实际运营环境比较复杂,如道床表面脏污、导电粉尘覆盖、积水、工程成本等因素限制,钢轨无法和道床完全绝缘,要向道床和高架桥面泄露杂散电流,为避免杂散电流沿途向大地泄漏,造成对桥墩结构钢筋、市政管道、电缆金属护套产生电化学腐蚀,所以必须要阻止杂散电流的泄漏;但是当雷击架空接触网时,必须要让雷电流快速泄放入地。
 
  过去的一般做法是:把接闪器与引下线连接,再与接地体直接连接,只考虑到了让雷电流泄放,无法兼顾到地铁杂散电流腐蚀防护的要求,两者只能取其一。
 
  直到有了电压均衡器,才解决了上述问题,其既可以阻碍牵引供电系统杂散电流对地泄漏,也为雷电冲击电流提供了对地泄放的通道,做到了鱼与熊掌兼得。
 
  那么电压均衡器是如何同时做到既隔离杂散电流,同时可以泄放雷电流的呢?原因是其内部的器件——火花间隙具有阻断和导通两个工作状态。
 
  1、在非雷击情况下,它始终处于高阻阻断状态,阻止杂散电流和系统短路电流通过自身向大地泄漏。由于钢轨电位限制装置的存在,当轨电位达到150V时,会触发限制装置的合闸,故:电压均衡器的耐受电压至少为150V。
 
  2、雷击发生时,火花间隙瞬时击穿动作,处于导通状态,雷电能量通过电压均衡器向大地泄放,此时流过电压均衡器的雷电流幅值最高可达100kA(10/350μs)(依据GB50057附录F)。雷电冲击持续时间约为几十到上百微妙,其后电压均衡器迅速恢复到阻断状态。
 
  其施工安装比较简单,电压均衡器一端通过引线与接触网钢支柱或混凝土支柱内部接地钢筋连接,另一端与桥墩接地钢筋连接即可,安装示意图如下:
 
  安装示意图


 

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电压均衡器在轨道交通中的应用

德和盛电气(上海)有限公司

  电压均衡器也叫雷电冲击装置、地电位均衡器、地极保护器,主要应用于直流1500V牵引供电和直流750V及以下牵引供电的城市轨道交通的高架区间,主要作用是阻碍牵引供电系统杂散电流对地泄漏,同时也为雷电冲击电流提供对地泄放通道。


 
  随着GB/T37317-2019《轨道交通直流架空接触网雷电防护导则》的发布,电压均衡器这个防雷装置才开始被越来越多的电气工程人员所关注。为何要采用电压均衡器呢?其工作原理是什么?以下将为大家做详细介绍。

 
  采用直流供电方式的城市轨道交通牵引供电架空接触网,以接触线和附加馈线为正极、机车行走的钢轨为负极,钢轨与道床间设置了绝缘垫作为电气隔离。
 
  而实际运营环境比较复杂,如道床表面脏污、导电粉尘覆盖、积水、工程成本等因素限制,钢轨无法和道床完全绝缘,要向道床和高架桥面泄露杂散电流,为避免杂散电流沿途向大地泄漏,造成对桥墩结构钢筋、市政管道、电缆金属护套产生电化学腐蚀,所以必须要阻止杂散电流的泄漏;但是当雷击架空接触网时,必须要让雷电流快速泄放入地。
 
  过去的一般做法是:把接闪器与引下线连接,再与接地体直接连接,只考虑到了让雷电流泄放,无法兼顾到地铁杂散电流腐蚀防护的要求,两者只能取其一。
 
  直到有了电压均衡器,才解决了上述问题,其既可以阻碍牵引供电系统杂散电流对地泄漏,也为雷电冲击电流提供了对地泄放的通道,做到了鱼与熊掌兼得。
 
  那么电压均衡器是如何同时做到既隔离杂散电流,同时可以泄放雷电流的呢?原因是其内部的器件——火花间隙具有阻断和导通两个工作状态。
 
  1、在非雷击情况下,它始终处于高阻阻断状态,阻止杂散电流和系统短路电流通过自身向大地泄漏。由于钢轨电位限制装置的存在,当轨电位达到150V时,会触发限制装置的合闸,故:电压均衡器的耐受电压至少为150V。
 
  2、雷击发生时,火花间隙瞬时击穿动作,处于导通状态,雷电能量通过电压均衡器向大地泄放,此时流过电压均衡器的雷电流幅值最高可达100kA(10/350μs)(依据GB50057附录F)。雷电冲击持续时间约为几十到上百微妙,其后电压均衡器迅速恢复到阻断状态。
 
  其施工安装比较简单,电压均衡器一端通过引线与接触网钢支柱或混凝土支柱内部接地钢筋连接,另一端与桥墩接地钢筋连接即可,安装示意图如下:
 
  安装示意图


 

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