接触网防雷技术

接触网防雷技术19世纪50年代以来，随着电气化的不断的发展和普及，地铁和高铁已经成为人们 I 1.1研究背景 1.2研究意义 第2章接触网概述 12.1接触网结构概述 12.2接触网雷击特点分析 22.2.1雷击一般是绝缘子部位 22.2.2最高处容易遭受雷击 32.2.3雷击后果大部分是设备烧损、老化 32.3雷电日雷闪频数 32.4雷电危害 32.4.1直接雷击 42.4.2感应雷击 42.4.3雷电反击 42.4.4接触网耐雷水平计算 4第3章雷击对高速铁路接触网造成的影响 63.1雷电及其防护原理 63.2接触网雷击跳闸率 63.3接触网遭受雷击过电压的分析 73.3.1直接雷击 73.3.2雷电反击过电压 73.3.3感应雷击 83.4雷击对高铁接触网设备的影响 83.4.2雷击造成绝缘子闪络跳闸情况 9第4章防雷措施 4.1装设避雷线 4.2提升接触网的接地水平 4.3强化线路绝缘 4.4安装避雷器 4.5适当增加避雷器的设置 4.5.1避雷器增设处所 4.5.2避雷器安装 4.5.3避雷器引线的安装要求 4.5.4接地极的安装 结语 参考文献 2011.1研究背景有一席之地，供电必须构成一系列成熟的运营规则。我国高速铁路具有最大运营里程、信息、实践案例和经验。从经营管理和控制的成功案例中学习。借鉴国际和专业经验，1.2研究意义高速铁路接触网是为高速铁路上的动车组供电而修建的一种特殊类型的输电线第2章接触网概述2.1接触网结构概述2供滑动通道。接触网的基本组成部分有接触悬挂、支撑装置、(1)接触悬挂主要包括接触线、承载电缆、悬挂串及相关连接附件。支撑装置安线下的锚定位置安装张力补偿装置，以调节张力和松弛；同时在悬挂位置安装8-16cm弹性悬索，通过其S悬挂接触线，能最大限度地降低悬挂位置的硬点，保证EMU的良链悬挂取决于线索的锚定模式(即两端的锚定模式)。它可分为以下几类：无补偿(2)支持设备。主要用于支撑接触悬挂，其荷载为柱或其他建筑物。根据接触网所处的区域，车站与大型建筑物有很大不同。支撑装置一般包括腕臂、悬式绝缘子串、(3)定位装置，通常包括定位器和定位管。该装置的主要功能是将接触线固定在(4)支柱和基础通常用于承受上述三种设备的所有荷载，而接触悬挂则固定在指接触网支柱的横向极限是支柱与线路中心线之间的距离。通常侧限为3000毫米，最大限值不小于2440毫米(建筑限值)。3轨道表面的高度一般超过10米。接触悬挂的这一部分的保护主要用于下部，但不能满2.3雷电日雷闪频数区域：西北、长江以北、长江以南和沿海地区。西北地区平均雷电日数低于15天。长江以北(包括东北)大部分地区的平均雷电日在15-40天之间。长江以南平均雷电日超过40天，北纬23(台湾、广东、广西、云南南部等)以南平均雷电日超过80天。广东省雷州半岛和海南省是中国雷电活动最为强烈的地区。年平均闪电日高达120-130天。4雷击现象通常是指遭受直接雷击的金属体(包括闪光器、接地线和接地体)。当强将周围的金属物体连接起来。设备、电路和人体之间存在巨大的电位差，会引起闪络。图2.1接触网支柱悬挂示意图一般情况下，腕臂距地高度He=8.1m,电缆平均高度Hx=7m,支架高度HT=9m,支架冲击接地电阻Ri=10,Lt=0.84*7.56h,Il=22.67kA,雷电电流超过I1的概率P=53.3%。5I₂=350/100=3.5(KA)超过2的概率：P₂=91.2%③建弧率：根据实验和运行经验，冲击闪络转为稳定工频电弧的概率称为建弧率。n=(4.5E0.75-14)*10-2=*10-2=0④跳闸率：每100公里线路和40个雷电日，由雷击引起的断开次数(再合成工作也计算一次)称为线路雷击跳闸率，称为跳闸率。跳闸率是衡量线路防雷性能的综合指标。它可以定性地表示为以下公式：(以年平均雷暴日60天计算)=14.6(次/100km·年)=14(次/100km·年)式中：N为电力行业规程推荐每百公里线路年遭受直击雷次数式中：Ta—平均年雷暴日数；γ—地面落雷密度；h—线路最上层避雷线或导线的对地平均高度；b—双避雷线之间的宽度，单避雷线b=0,无避雷线b为线路上层的外侧导线之间宽度。6第3章雷击对高速铁路接触网造成的影响放电装置、电容装置等)构成。对于雷击引起的接触网跳闸率，目前的计算方法是每年100公里接触网线路中因雷7架空接触网的横向极限为3m,承载索轨面平均高度为7m。继而就能够运算获得单线接触网遭受雷击数量N=0.122×Td×1.3,复线接触网经受雷击数量N=0.244×Td×1.3,Td是年平均雷电日数。通常接触网应雷电而产生的跳闸率应国内电气化铁路接触网的防雷通常按照《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009-2005)和《铁路防雷、电磁兼容及防雷暂行规定》的相应规定进行设置于或等于20天的区域为小雷区；年平均雷暴大于20天、小于或等于40天的区域为多雷区；a雷暴日平均在40天以上的区域，年雷暴日平均在60天以下的区域为高雷区，年雷暴日平均在60天以下的区域为高雷区。在里面。雷暴持续60天以上的地区是一个宁等地区雷暴天气数为武汉地区44.6天，63天。咸宁地区白天，部分地区70天。高速3.3接触网遭受雷击过电压的分析应为最大电流的100倍。因此，接触网电缆位置的直接雷击可能导致数百甚至数千千伏柱上方。同时，空气中快速变化的电磁场也会产生感应电压。根据图1中高速铁路接触网支柱的悬挂措施和DL/T620-1997(交流电气设备的过电压防护和绝缘配合)的运行8图3.1高速铁路专线典型接触网支柱悬挂示意图(单位mm)流成正比，其比数是3.84。3.4雷击对高铁接触网设备的影响武广高铁武汉至咸宁段线路正线里程128.8km,接触网设备428.337条公里。管内设乌龙泉东站、咸宁北站、赤壁北站等4个站，下设武昌东、新乌龙泉、泉口3个27.5kV牵引变电所。2009年12月26日至2014年12月，我国发生了多次雷击造9下表为2013年至2017年12月高速铁路雷击跳闸数据。表中数据清楚地表明，雷网的防雷能力仍然不足。进一步优化和完善高速铁路接触网表3-1武广高铁武汉至咸宁段雷击对比表序号年份雷击跳闸次数(件)(件)百分比(%)134556总计从上表可以看出，雷击跳闸一直是武汉至咸宁接触网变电站跳闸的第一个原因，其武广高铁武汉至咸宁段接触网运行4年，雷击中112个不同形状的绝缘子闪现或破碎。其中接触式绝缘子故障56次，正馈线路绝缘子故障75次。雷击导致31个电缆头(包括终端头和中间头)击穿或爆裂。这些实例数据表明，雷击对高速铁路接触网设备47跳闸发生在武汉方向的前馈线路上。相关资料证明212断路器阻抗一段保护动作调度在09:51远动合203断路器送电完成，致使此供电臂断电5分钟。远动拒动，保护装置越级至203断路器跳闸。图3—2平腕臂绝缘子击碎图(2)变电所供电线电缆头击穿故障故障情况：2017年4月28日，乌龙泉变电所213、214断路器馈线跳闸，记录的故故测设备：下行T线故障，在测得故障点与变电所的距离为14km后，通过检查故障区的接触网设备和变电所亭，找出分区山坡供电线路G2极处电缆头的故障点。4月29日晚，武广高铁车间检修人员更换了G002极故障电缆头。图3-3电缆头击穿图(3)雷击造成其他的设备损坏图图3-4斜腕臂绝缘子闪络图图3-5AF线悬式绝缘子闪络图图3-6避雷器炸裂图第4章防雷措施4.1装设避雷线避雷器的主要作用是降低接触网的累积跳闸概率，避免绝缘子的损坏。对于多雷、强雷、大雷电线路，在安装避雷器的基础上，必须结合防雷的实际情况和线路情况。电力行业标准(DL/T620-1997)和国家标准(GB50057-1994)分别推荐了折线法和滚球法。它们在确定保护范围时有不同的计算和绘图步骤。避雷针、避雷线、避雷器等已通过国内外长期工程实践检验。它们的保护效果是基于气体放电和雷击距离的理论。由于雷云放电是一种长间隙放电，许多特殊的、偶然的因素都会影响到先导放电的发展方向。通过实验研究和长期的工程实践，不同形状和结构的物体对雷电引航员的吸引力是不同的。目前，确定避雷针和避雷针保护范围的常用工程方法有折线法和滚球法。多边形法的原型是前苏联常用的双曲线法。为了便于工程应用，中国学者简化了双曲线法。对于垂直针形物体和水平直线物体的雷电恒定屏蔽范围，电力、铁路行业的有关规定推荐折线法，建筑业的有关规定采用滚球法。(1)竖直针状物体的雷电屏蔽范围根据折线法，单个垂直针形物体的保护范围是一个与针形物体轴线成一直线的旋转体。如图1所示，其地面保护半径应按以下公式计算。在被保护物高度hx水平面上的保护半径应按下列方法确定：当hx<h/2时图4-1单支竖直针状物体的保护范围(h≤30m时，0=45°)显然，竖直针状物体越高，保护范围越大。但当针状物体的高度大于一定值时，闪电并不总是发生在顶部，有时甚至会发生侧面碰撞现象。考虑到垂直针状物体工程实施的方便性，单个垂直针状物体的高度一般不超过60米。(2)水平线状物体的雷电屏蔽范围：水平线形物体对雷云与地面之间的电场畸变影响较小，雷电感应效应和防护宽度均小于垂直针状物体。Hx水平面上单个水平线性物体每侧保护范围的宽度如图4-2所示。当hx≥h/2时当hx≤h/2时头部到达确定闪击目标的最小临界距离(雷击距),则雷电必击中首先出现在击距电流幅值I的关系为rs=K·I“估计打击距离法假设当一个球与接地体连接时，在地面上滚动半径考虑到防雷的可靠性，折线法更适用于60米以下的物体。运行经验表明，它的保4.2提升接触网的接地水平4.4安装避雷器存在严重的放电。开关、避雷器、架空地线等接地电阻值都不得超过102,零散的接触的防雷等级达到12kA。安装避雷器后，线路的实际防雷水平可达到24kA。安装密度、导流、保护范围和防雷等级后，才能满足接触网的防雷措施。在作业环节，央锚柱、中央锚柱和转换柱之间，避雷器间距应按200-300m布置。且下线采用70mm²绝缘铜电缆双引下至不大于10欧姆的独立接地极。另一侧(2),接触网侧原则在承重电缆固定位置，并与支撑绝缘体。在承力索上采用两保证引线不影响接触网的腕臂偏移，并保证绝缘距离!(3)AF线侧的距离支柱中心2m,两并沟线夹间距300mm,线夹外留头50mm。(1)避雷器和避雷线接地采用的是三个接地体的接地极。(2)区间的接地极仅仅在路基上进行安装，桥梁上接桥墩上接地端子，并拆除桥(3