铁路牵引供电接触网避雷线雷电防护分析

铁路牵引供电接触网避雷线雷电防护分析

Summary：近些年来，我国进入了现代化社会经济快速发展的新时期，随着铁路行业的发展，人们的出行方式随着我国铁路事业的发展出现了相应的变化。铁路的时效性与牵引供电的可靠性直接相关，只有牵引供电系统的稳定运行，才能够降低铁路接触网停电故障的发生。铁路运行中雷电对接触网停电影响的发生较为常见，需要铁路牵引供电系统加强防护，降低雷雨天气对接触网停电事故的发生概率，本文对接触网雷电防护中避雷线的使用优化措施进行了探讨。Keys：高速铁路；牵引供电；接触网；雷电；防护前言：我国铁路行业的发展中，铁路牵引供电防雷技术对铁路的安全发展起着关键的作用，铁路行业工作人员始终保持对牵引供电系统防雷技术的研究和探索。雷击安全事故好发于铁路运行中，当铁路牵引供电系统中接触网缺少避雷线的情况下，雷击次数呈现出翻倍增长的趋势，接触网支柱在雷雨天气容易形成尖端放电，从而引发感应电压造成铁路停电事故的发生，需要加强对接触网防雷的研究和应用。一、接触网受到雷击方式的分析和计算以近些年来接触网遭受雷击分析和计算结果为根据，当接触网所在地区的年平均雷电日较多时，那么接触网被雷击的频率也相对较大。高架桥上接触网的侧面限界为大限界，最新铁路验收标准中最小限界不小于3.1m,，以接触线导高6m，结构高度1.4m，承力索与轨面的距离H为7.4m。单线铁路接触网遭受雷击次数为：N=0.122xTdx1.3，复线铁路接触网遭受雷击次数为：N=0.244xTdx1.3，在公式中为年平均雷电日数。当接触网遭受雷击时，接触网形成过电压，电流沿着接触网支柱或接地引下线引入大地。过电压值和多项参数相关，其中包括支柱的本身电阻、接地极接地电阻、引下线材质、雷电流幅值等，关系呈非线性正比。另外，冲击过电压与感应电压之间相互叠加，当接地电阻升高时，叠加值也就相对越大，从而引起击穿或闪络的雷电流幅值跟随接地电阻增大而增加，绝缘子击穿或闪络概率也随之发生变化，因此接触网的接地需要采用小电阻方式进行接地，接地电阻应严格按照最新牵引供电验收标准执行。此时的冲击电压计算公式为：U1=R·I+L（dI/dt）其中的R为的是支柱的接地电阻，采用小电阻接地，按照牵引供电验收标准设置电阻值，L值代表的是支柱的电感。接触网一旦被雷击，导致产生过电压，接触网支持绝缘子的冲击放电电压值，被过电压值超过时，造成了绝缘子击穿或闪络。经过支柱、接地线等雷电流入地，电流引下接入大地后过电压也就随着发生下降。二、直击雷过电压计算模型（一）雷电通道模型雷电流波形选用的是斜角波，2.6/50μs，若是雷电流较小的时侯，取为800Ω，相反的当雷电流较大的时候，取为300Ω。（二）接触网导线和支柱采取J.Marti模型计算的方式，由承力索和接触线组成，支柱采取传输线模型等职，将波阻抗取250Ω。（三）绝缘闪络模型模拟绝缘击穿或闪络中，选用标准雷电过电压的60%作为放电电压（U60），按照接触网中腕臂绝缘子、附加线绝缘子的实际布置进行雷电过电压放电试验。通常在自然界中的雷电有85%以上为负极性，对雷击导线进行计算，取负极性试验值。对感应雷进行计算，包括计算后续评估避雷器、避雷线的作用，计算反击时应取正极性试验值。三、避雷线防护分析为了降低雷击对接触网带来的危害和损失，在设计电压防护的过程中，应对提升保护线加强重视，为接触网提供安全保障。在高架桥上采用架设避雷线的方式，雷电对外线和内线会发生一系列变化，形成了两种保护方式的防护，分别是雷击防护和感应防护。解决反击雷的主要方式中，降低局部地区接地电阻是较为常见的一种，能够有效降低冲击接地电阻[1]。（一）单根避雷线的保护范围避雷线安装高度的确定，需考虑避雷线驰度，接触网支柱桥上距离通常为31.7m，驰度根据温度及跨距确定，本文按400mm考虑。避雷线保护范围：时：保护高度最高点h0：避雷线在h1高度时，整个接触网范围需保护的范围为：避雷线高度h；滚球半径hr；被保护物高度hx；避雷线终端下锚类似于避雷针，避雷线的安装高度与接触网的保护范围的关系按避雷针的保护范围计算。两根避雷线保护范围针对上、下行复线铁路，避雷线的安装高度与保护范围的关系式为：1、避雷线高度，当两线间距大于时，按单根避雷线考虑。2、避雷线高度，当两线间距小于时，避雷线最低点为：避雷线高度，两线间距为情况下：最小保护保护宽度：结论：综上所述，在全国铁路行业中，铁路牵引供电系统的稳定运行将直接影响着铁路运输的安全性、行业设计考虑的方向，需要铁路牵引供电系统从业人员深入了解和