畢業(yè)論文-接觸網(wǎng)雷害分析及防雷措施

1、<p>　　接觸網(wǎng)雷害分析及防雷措施</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　專 業(yè) 班 級： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p&

2、gt;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文主要闡述接觸網(wǎng)雷害分析及防雷措施。接觸網(wǎng)是電氣化鐵道系統(tǒng)必不可少的主要設(shè)施之一，特點是沒有備用線路，發(fā)生任何事故，都將中斷鐵道運營。接觸網(wǎng)線路長，穿越山陵曠野，遭受雷電襲擊的機(jī)率大，容易受雷擊導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞。接觸網(wǎng)沒有避雷線，接觸網(wǎng)上裝有少量的避雷器，其工作接地直接接在鋼軌上，或接入軌道電路的軛流變壓器線圈

3、中點。這樣的簡單方式對防止雷電過電壓是不夠的。</p><p>　　本文就是針對鐵路電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及特點，研究雷電過電壓及其保護(hù)措施，保證鐵路電網(wǎng)的安全運行，減少雷擊損失。這不僅對鐵路運輸具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，也對加快社會物質(zhì)流動和經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐具有重要的意義，也是工程實際中需要研究解決的熱門課題。</p><p>　　我國客運專線建設(shè)速度加快，所經(jīng)地區(qū)地理、氣象、氣候條件差別較大，情況復(fù)雜，如果接

4、觸網(wǎng)不設(shè)避雷線，易遭受雷擊引起損壞。為保證接觸網(wǎng)運行的高可靠性在分析德國、日本接觸網(wǎng)防雷措施的基礎(chǔ)上結(jié)合我國電氣化鐵道現(xiàn)狀，提出接觸網(wǎng)系統(tǒng)防雷的改建建議。通過分析和理論計算，對客運專線接觸網(wǎng)系統(tǒng)防雷進(jìn)行研究。</p><p>　　針對電氣化鐵道中部分線路遭受雷擊較頻繁的現(xiàn)狀對廣深線接觸網(wǎng)遭受雷擊跳閘進(jìn)行了統(tǒng)計分析，建議廣深線全線架設(shè)架空地線架空地線采用柱頂方式安裝。在強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)設(shè)置避雷線對客運專線應(yīng)切實做好避雷器和

5、避雷線的接地，保障避雷設(shè)施正常運行。</p><p>　　關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)；雷害分析；防雷措施</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　引 言1</b></p>&l

6、t;p>　　1 電氣化鐵道概述2</p><p>　　1.1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)概述2</p><p>　　1.2 電氣化鐵路組成和分類2</p><p>　　1.3 接觸網(wǎng)的地線5</p><p>　　1.4 避雷器技術(shù)6</p><p>　　1.4.1 避雷器的作用8</p>

7、<p>　　1.4.2 間隙、磁吹間隙8</p><p>　　1.4.3 高壓電容器10</p><p>　　1.4.4 鋁電解避雷器11</p><p>　　1.4.5 氧化鋅避雷器11</p><p>　　1.4.6 管型避雷器12</p><p>　　1.5 交流電氣化鐵道接觸

8、網(wǎng)上采用的避雷器14</p><p>　　1.6 吸流變壓器與回流線15</p><p>　　2 接觸網(wǎng)雷害分析16</p><p>　　2.1 國外高速鐵路防雷設(shè)計概況16</p><p>　　2.1.1 德國鐵路防雷現(xiàn)狀16</p><p>　　2.1.2 日本鐵路防雷現(xiàn)狀16</p&g

9、t;<p>　　2.2 國內(nèi)接觸網(wǎng)防雷設(shè)計概況17</p><p>　　3 客運專線接觸網(wǎng)防雷措施18</p><p>　　3.1 雷電流的概率分布18</p><p>　　3.2 接觸網(wǎng)遭受雷擊過電壓的分析19</p><p>　　3.2.1 直接雷臺19</p><p>　　3.2

10、.2 雷電反擊過電壓19</p><p>　　3.2.3 感應(yīng)雷擊20</p><p>　　3.2.4 接觸網(wǎng)耐雷擊水平計算20</p><p>　　3.3 接觸網(wǎng)遭受雷擊跳閘統(tǒng)計分析及防雷建議20</p><p>　　3.3.1 現(xiàn)場實例20</p><p>　　3.3.2 跳閘分析21<

11、;/p><p>　　3.3.3 廣深線防雷建議21</p><p>　　3.4 避雷器設(shè)置的分析22</p><p>　　3.4 客運專線接觸網(wǎng)防雷建議22</p><p><b>　　結(jié) 論24</b></p><p><b>　　致 謝25</b>

12、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　鐵路是我國的主要交通干線，規(guī)劃近期將建成鐵道總里程80000km，其中電氣化鐵道20000km,占全國鐵路營業(yè)總里程的24%，但電氣化鐵路承擔(dān)運量占我國鐵路總運量的1/3以上。在四大交通中，飛機(jī)造價太

13、高，汽車運力不足，輪船受地理條件限制，因此，鐵道必將是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行，高速、重載電氣化鐵道是鐵路運輸發(fā)展的方向。根據(jù)國家制定的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，今后相當(dāng)長的時期內(nèi)將重點發(fā)展交通和能源。</p><p>　　接觸網(wǎng)是電氣化鐵道系統(tǒng)必不可少的主要設(shè)施之一，特點是沒有備用線路，發(fā)生任何事故，都將中斷鐵道運營。接觸網(wǎng)線路長，穿越山陵曠野，遭受雷電襲擊的機(jī)率大，容易受雷擊導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞。接觸網(wǎng)沒有避雷線，接觸網(wǎng)上裝有少量

14、的避雷器，其工作接地直接接在鋼軌上，或接入軌道電路的軛流變壓器線圈中點。這樣的簡單方式對防止雷電過電壓是不夠的。例如：廣州東至深圳段，全線80km（139正線公里，730條公里），1998年8月28日正式開通運營后，當(dāng)年雷電活動僅剩的 個月內(nèi)就多次發(fā)生雷擊閃路、跳閘，接觸網(wǎng)的鋼筋混凝土支柱數(shù)十根發(fā)生電燒傷，支柱上小塊混凝土炸裂，沿線電務(wù)信號設(shè)備多處發(fā)生擊穿、燒損，嚴(yán)重地威脅到了鐵路行車裝備的安全。所以，必須對接觸網(wǎng)的防雷保護(hù)狀況給予高度

15、重視，目的是減少雷電對接觸網(wǎng)的危害，保證鐵路電網(wǎng)安全運行。2004年4月18日，全國鐵路迎來第五次大提速，如果不能很好的保證鐵路電網(wǎng)的防雷安全，也就不能保證鐵路交通的順暢，提速也就無意義了。</p><p>　　接觸網(wǎng)雷害分析及防雷措施是否得當(dāng)對電氣化鐵路有一定的影響，希望通過對此課題的研究自己能對這方面的知識有更深層次的了解。</p><p>　　1 電氣化鐵道概述</p>

16、<p>　　中國的電氣化鐵路采用了目前國際上普遍使用的先進(jìn)的25kV單相工頻交流制。其優(yōu)點為：牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，牽引變電所損耗小、間距大、數(shù)目少，機(jī)車粘著性能和牽引性能良好，大大降低了建設(shè)投資和運營費用。</p><p>　　1.1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)的概述</p><p>　　在鐵路運輸中，目前存在著三種主要牽引動力:蒸汽機(jī)車牽引、內(nèi)燃機(jī)車牽引和電力機(jī)車牽引。采用電力

17、機(jī)車牽引列車運行的鐵路稱為電氣化鐵路。它和蒸汽、內(nèi)燃機(jī)車牽引的鐵路相比，增加了一套牽引供電系統(tǒng)，是電氣化鐵路設(shè)備上的主要特點，牽引供電系統(tǒng)主要包括牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分。接觸網(wǎng)是電氣化鐵路中主要供電裝置之一，是沿鐵路線上空架設(shè)，其功用是通過它與電力機(jī)車受電弓直接接觸將電能傳送給電力機(jī)車的一種特殊形式的輸電線路，是一種無備用的戶外供電裝置，經(jīng)常受冰、雨、雪、風(fēng)等惡劣氣候條件的影響，一旦損壞將中斷行車，給鐵路運輸生產(chǎn)帶來損失。所以，對接

18、觸網(wǎng)在設(shè)計方面和日常維護(hù)方面提出以下基本要求：</p><p>　　1、接觸懸掛應(yīng)彈性均勻，高度一致，在高速行車和惡劣氣候條件下，能保證正常取流。</p><p>　　2、結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，并保證在施工和運營檢修方面具有充分的可靠性和靈活性。</p><p>　　3、壽命應(yīng)盡量長，具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力。</p><p>　　4、應(yīng)注意節(jié)

19、約有色金屬及其他貴重材料，以降低成本。</p><p>　　5、在日常維護(hù)時，按標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序，堅持標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，嚴(yán)格按照設(shè)備M技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢修，嚴(yán)禁憑經(jīng)驗、臆測行事。</p><p>　　6、按鐵道部《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》、《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》中的巡視周期、檢修周期，定期進(jìn)行巡視檢修。對開展停電作業(yè)的，若"天窗"不能兌現(xiàn)，應(yīng)按其檢修周期進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)影響行車的設(shè)備，立即報

20、段生產(chǎn)調(diào)度和供電調(diào)度，要點檢修。在檢修前，應(yīng)做好臨時安全措施并做好記錄。</p><p>　　1.2 電氣化鐵路組成和分類</p><p><b>　?。?）電力機(jī)車</b></p><p>　　從防制到獨立開發(fā)，我國的電力機(jī)車已經(jīng)形成了韶山車族電力機(jī)車，其牽引功率已達(dá)9000 KW，時速超250KM/h,和諧號動車組成為客運專線主要運營車輛

21、。</p><p>　　圖1.1 韶山車族電力機(jī)車</p><p>　　受電弓以（68.6＋9.8）N的接觸壓力緊貼接觸線摩擦滑行，將電能引人機(jī)車。</p><p><b>　　圖1.2 受電弓</b></p><p><b>　?。?）接觸網(wǎng)供電</b></p><p>　

22、　接觸網(wǎng)供電是向電力機(jī)車供電的特殊輸電線路。接觸網(wǎng)上的額定電壓：為25kv，由于較長距離的供電，在輸電電線路和接觸網(wǎng)中產(chǎn)生的電壓和電能損耗，使接觸網(wǎng)未端電壓降低。為了使接觸網(wǎng)未端不低于電力機(jī)車的最低工作電壓，牽引變電所饋出母線上的額走電壓為27．5kV。圖1.3所示為直接供電方式的供電系統(tǒng)。</p><p><b>　　圖1.3供電系統(tǒng)</b></p><p>　　1

23、—高壓輸電線，2—牽引變用所，3—饋電線，4—接觸網(wǎng)，6—電力機(jī)車；7—鋼軌</p><p><b>　　·接觸網(wǎng)的供電方式</b></p><p><b>　　1>單邊供電</b></p><p><b>　　2>雙邊供電</b></p><p><

24、;b>　　3>越區(qū)供電</b></p><p><b>　?。?）接觸網(wǎng)的組成</b></p><p><b>　　圖1.4接觸網(wǎng)組成</b></p><p><b>　　1、接觸懸掛</b></p><p>　　接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接

25、零件。</p><p>　　接觸懸掛應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　?。?）接觸懸掛的彈性應(yīng)盡量均勻。</p><p>　?。?）接觸線對軌面的高度應(yīng)盡量相等。</p><p>　　（3）接觸懸掛在受電弓壓力及風(fēng)力作用下應(yīng)有良好的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）接觸懸掛的結(jié)構(gòu)及零部件應(yīng)力求輕巧簡單，做到標(biāo)準(zhǔn)化。

26、</p><p>　?。?）另外，要結(jié)合國情盡量節(jié)省有色金屬及鋼材，降低造價。</p><p><b>　　2、支持裝置</b></p><p>　　支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負(fù)荷傳給支柱或其它建筑物。</p><p>　　支持裝置包括腕臂、水平拉桿、懸式絕緣子串，棒式絕緣子及其它建筑物的特殊支持設(shè)備。</p

27、><p><b>　　3、定位裝置</b></p><p>　　定位裝置包括定位管和定位器。</p><p>　　功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。</p><p><b>　　4、支柱與基礎(chǔ)</b></p>

28、<p>　　支柱與基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。</p><p>　　1.3 接觸網(wǎng)的地線</p><p><b>　　1．地線的作用</b></p><p>　　接觸網(wǎng)地線是起保護(hù)作用，地線將接觸網(wǎng)設(shè)備中非常帶電的金屬部分于鋼軌連接起來，當(dāng)絕緣子發(fā)生擊穿，閃絡(luò)或因老化而嚴(yán)重

29、漏電時，變電所保護(hù)裝置回立即反映事故狀態(tài)，迅速切斷電路。</p><p>　　2.地線的按設(shè)及要求</p><p>　　根據(jù)供電設(shè)計規(guī)范的規(guī)定：接地裝置可接鋼軌，在采用軌道電路的區(qū)段，接地裝置可采用集中接地或單獨接地；直接接至扼流變壓器線圈中點或串接火花間隙后接至鋼軌。目前大部分地線是通過火花間隙接鋼軌，以免對信號軌道電路發(fā)生干擾。</p><p>　　1.4 避

30、雷器技術(shù)</p><p>　　人類對雷電采取防護(hù)措施，最早可追溯到12世紀(jì)。我國湖南現(xiàn)存的岳陽慈氏塔(約在1100年重建)，自塔頂有6條鐵鏈沿六個角下垂至地面上一定高度，可用來防止雷擊損壞。有的古塔還將此類鐵鏈沉入井，實現(xiàn)良好接地。幾年前作者偶然在安慶調(diào)查一類似上述結(jié)構(gòu)的古塔，六條鐵鏈下垂到地面以上約1m，詢向當(dāng)?shù)鼐用?，也有說傳聞?wù)f過去鐵鏈沉入井中，問現(xiàn)在何以無井，均未能答。中國古代屋宇頂上的龍咀伸出舌須，或許是

31、人們寄希望于防止龍抓(雷擊)。據(jù)說，有的舌須根部用細(xì)鐵絲直通地下，這可能是現(xiàn)代避雷針的雛形。1750年，美國B.富蘭克林提出了以避雷針保護(hù)建筑物的理論和方法。此前，他冒生命危險用金屬線放風(fēng)箏飛入雷云中，證明了雷閃現(xiàn)象的本質(zhì)是電。不久，俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫和他的好友利赫曼也在雷云天，放風(fēng)箏做試驗。試驗本身是達(dá)到了目的：由雷云從風(fēng)箏金屬線向大地放電，形成由人干預(yù)的向地直接雷擊和主放電，即達(dá)到了“引雷成功”，而代價是太大了：科學(xué)家利赫曼為科學(xué)

32、而犧牲，一起放風(fēng)箏的羅蒙諾索夫幸免于難。(風(fēng)箏試驗的圖略，見文獻(xiàn))作者認(rèn)為，我們這些防雷工程師應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)銘記這三位高電壓和防雷先驅(qū)： 富蘭克林　羅蒙諾索夫　利赫曼</p><p>　　歷史發(fā)展的辯證法常常是經(jīng)歷多少年后，再以更發(fā)展的形式重復(fù)某一事件。二百多年以后，作者于20世紀(jì)90年代初，作為特約專家，在北京主持我國中科院蘭州大氣物理所和解放軍二炮合作完成國防重點課題《火箭引雷車研制與火箭引雷試驗研究》的國家鑒定(

33、任主任委員)，1997年又在電力部參加《火箭引雷試驗》可行性論證專家研討會，會后又應(yīng)邀作為七位專家之一，為部領(lǐng)導(dǎo)寫關(guān)于立課與否的專家意見，并由作者撰寫七位專家的綜合意見，直到不久前，在我所主持的2002年高電壓技術(shù)與社會發(fā)展專委會學(xué)術(shù)研究會(2002.4.12－14，廈門)論文集中，國家電力公司廣東省電力試驗研究所等提供《火箭引雷對防雷裝置試驗》這一國家重點課題所取得的重要科研成果，將雷電先導(dǎo)的發(fā)展和向防雷裝置定位及放電的現(xiàn)象(光學(xué)的和

34、電的)和規(guī)律，在理論上向前推動了一步。</p><p>　　一個鮮為人知的重要事實是在富蘭克林發(fā)明避雷針的第二年，一位法國工程師寫信給富蘭克林，報告并祝賀，按他的發(fā)明安裝的一支避雷針接閃，即把雷引向避雷針從而避免了鄰近被保護(hù)物遭受雷擊。這既是人類首次干預(yù)雷閃自然活動途徑(而且是導(dǎo)致自然災(zāi)害的活動)的預(yù)期目的獲得成功，又是無可辯駁的事實，使發(fā)明者改變了原來的想法——徐徐放電，中和雷云中的電荷，避免雷害，得出了“引雷

35、”擊于自身，避免擊于被保護(hù)物的正確看法。</p><p><b>　　·主要參數(shù)</b></p><p>　　1、標(biāo)稱電壓Un：被保護(hù)系統(tǒng)的額定電壓相符，在信息技術(shù)系統(tǒng)中此參數(shù)表明了應(yīng)該選用的保護(hù)器的類型，它標(biāo)出交流或直流電壓的有效值。</p><p>　　2、額定電壓Uc：能長久施加在保護(hù)器的指定端，而不引起保護(hù)器特性變化和激活保護(hù)

36、元件的最大電壓有效值。</p><p>　　3、額定放電電流Isn：給保護(hù)器施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊10次時，保護(hù)器所耐受的最大沖擊電流峰值。</p><p>　　4、最大放電電流Imax：給保護(hù)器施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊1次時，保護(hù)器所耐受的最大沖擊電流峰值。</p><p>　　5、電壓保護(hù)級別Up：保護(hù)器在下列測試中的最大值：1KV

37、/μs斜率的跳火電壓；額定放電電流的殘壓。</p><p>　　6、響應(yīng)時間tA：主要反應(yīng)在保護(hù)器里的特殊保護(hù)元件的動作靈敏度、擊穿時間，在一定時間內(nèi)變化取決于du/dt或di/dt的斜率。</p><p>　　7、數(shù)據(jù)傳輸速率Vs：表示在一秒內(nèi)傳輸多少比特值，單位：bps；是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中正確選用防雷器的參考值，防雷保護(hù)器的數(shù)據(jù)傳輸速率取決于系統(tǒng)的傳輸方式。</p><

38、;p>　　8、插入損耗Ae：在給定頻率下保護(hù)器插入前和插入后的電壓比率。</p><p>　　9、回波損耗Ar：表示前沿波在保護(hù)設(shè)備（反射點）被反射的比例，是直接衡量保護(hù)設(shè)備同系統(tǒng)阻抗是否兼容的參數(shù)。</p><p>　　10、最大縱向放電電流：指每線對地施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊1次時，保護(hù)器所耐受的最大沖擊電流峰值。</p><p>　　11、

39、最大橫向放電電流：指線與線之間施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊1次時，保護(hù)器所耐受的最大沖擊電流峰值。</p><p>　　12、在線阻抗：指在標(biāo)稱電壓Un下流經(jīng)保護(hù)器的回路阻抗和感抗的和。通常稱為“系統(tǒng)阻抗”。</p><p>　　13、峰值放電電流：分兩種：額定放電電流Isn和最大放電電流Imax。</p><p>　　14、漏電流：指在75或80標(biāo)稱電壓

40、Un下流經(jīng)保護(hù)器的直流電流。</p><p><b>　　·相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　防雷器的常見執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（各國要求不一樣）：IEC61643-1 、GB18802.1-2002、UL1283Filter 、UL1449.2nd.Edition</p><p>　　我國現(xiàn)在防雷系統(tǒng)現(xiàn)在實施的是中華人民共和國建設(shè)部2004年

41、3月1日制定的：GB50343—2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》和中華人民共和國建設(shè)部2000年10月1號制定的：GB50057—94《建筑物設(shè)計防雷規(guī)范》。</p><p><b>　　·知名品牌</b></p><p>　　目前市面上比較常見的防雷器有：</p><p>　　國內(nèi)的艾爾盾、雷安、中光、愛勞、地凱、雷爾盾、

42、迪艦、科比特、雷科星、雷光、雷迅、萬佳等</p><p>　　國外的DEHN、OBO、Phoenix、Soule等（以上排位不分先后）</p><p>　　1.4.1 避雷器的作用</p><p>　　防雷器的作用是用來保護(hù)電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態(tài)過電壓沖擊而損壞的一種電器。防雷器的類型主要有保護(hù)間隙、閥型防雷器和氧化鋅防雷器。保

43、護(hù)間隙主要用于限制大氣過電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進(jìn)線段保護(hù)。閥型防雷器與氧化鋅防雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)，在500KV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來限制內(nèi)過電壓或作內(nèi)過電壓的后備保護(hù)。</p><p>　　接觸網(wǎng)工作的額定電壓為25kV但在某種情況下會出現(xiàn)大大超過25kV的電壓，稱為過電壓。過電壓分為操作過電壓和大氣過電壓。大氣過電壓是指在接觸網(wǎng)附近，發(fā)生雷擊時使接觸網(wǎng)產(chǎn)

44、生的過電壓。這種峰值很高的過電壓會使絕緣子閃絡(luò)、擊穿而發(fā)生短路事故，造成接觸網(wǎng)設(shè)備損壞，當(dāng)安裝了避雷器后，它能及時地將雷電引入大地。</p><p>　　1.4.2 間隙、磁吹間隙</p><p>　　19世紀(jì)70～80年代是電力網(wǎng)發(fā)展的初期階段，當(dāng)時幾乎無任何過電壓保護(hù)裝置。80年代末期，在電力網(wǎng)中才采用了電話的保護(hù)裝置——導(dǎo)雷器，實際就是保護(hù)間隙串聯(lián)一個熔斷器，或只裝間隙。(如圖1.

45、6所示)后來在本世紀(jì)30年代初，發(fā)展成去游離避雷器，即由纖維管制成的管型避雷器。至于間隙，則直到現(xiàn)在還在某些情況下使用。例如，從我國低壓220/380V配電，短波、超短波越天線引入機(jī)房時的第一道防護(hù)裝置到歐洲220～400kV變電所設(shè)備上的輔助保護(hù)間隙。 </p><p><b>　　圖1.6　導(dǎo)電器</b></p><p><b>　　注：1—火花間隙&l

46、t;/b></p><p>　　上世紀(jì)90年代初期，E.Tomsom制出了磁吹間隙，用來保護(hù)直流電力設(shè)備。圖1.7所示可以說，這是現(xiàn)代磁吹避雷器的前身。20世紀(jì)初，開始注意限制工頻續(xù)流問題。1901年德國制成用串聯(lián)線性電阻限流的角形間隙，這是現(xiàn)代閥型避雷器的前身。上述保護(hù)裝置，實際上主要是用來防止感應(yīng)雷造成的事故。如果是直擊雷，或是擊于線路上的近區(qū)雷擊，電氣設(shè)備多數(shù)還會被擊毀。值得注意的是，近年德國一公司自

47、稱造出吸收能量最大的MOV過電壓保護(hù)器(多數(shù)是70kA、100kA)，而且可通過10/350μs長波通流試驗，其特點就是MOV串聯(lián)一個磁吹角型間隙。 </p><p>　　圖1.7 磁吹避雷器</p><p>　　注：1—角形間隙；2—磁吹線圈；3—直流發(fā)電機(jī)</p><p>　　1.4.3 高壓電容器</p><p>　　1908年瑞士M

48、Oscick提出利用高壓電容器作防雷元件的方案，通常是與電抗線圈配合使用，構(gòu)成防雷吸波器。如圖1.8所示30年代初，前蘇聯(lián)莫斯科電力系統(tǒng)曾用電感線圈保護(hù)幾個33kV變電所，但因閥型避雷器裝于電感線圈外側(cè)，電感與變壓器入口電容諧振，使變電所雷害事故率翻一番，而且電感線圈本身還發(fā)生不少絕緣事故，因而后來拆除了這些電感元件。我國40年代和50年代初，有些發(fā)電機(jī)、升壓變壓器和配電變壓器曾采用電感元件保護(hù)，可惜未很好總結(jié)經(jīng)驗，后來多數(shù)電感元件沒有

49、繼續(xù)使用。</p><p>　　只是到了60年代，波蘭才在35～110kV變電所，利用裝于進(jìn)線入口的電感元件取得良好的防雷效果(閥型避雷器裝于變壓器與電感元件之間，防止了L-C諧振)。直到現(xiàn)在，電容電感元件還是我國和國外保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的有效保護(hù)裝置。我們過電壓保護(hù)與接地國標(biāo)修訂組調(diào)查分析表明，經(jīng)過電感線圈供電的發(fā)電機(jī)，其平均無故障工作時間MTBF(雷害)>290年，即提高防雷可靠性3～10倍。我們將電力部門近

50、千個微波站全國指標(biāo)MTBF≥60年提高到200～500年的微波站過電壓保護(hù)柜，措施之一是1∶1變壓器。近年，國外公司在電力、電子保護(hù)環(huán)節(jié)中所用的解耦(退耦)元件并非新物，就是一個電感線圈。裸導(dǎo)線5～10m長的電感有時也相當(dāng)解耦元件。 </p><p>　　圖1.8 防雷吸波器</p><p>　　T—變壓器；S—水電阻器或?qū)w電阻器；L—電抗線圈；C1、C2—電容器</p>

51、<p>　　1.4.4 鋁電解避雷器</p><p>　　1907年在美國出現(xiàn)了鋁電解避雷器，利用它在不同電壓下能通過或閥截電流的特性遮斷工頻續(xù)流，它曾用于100kV高壓電網(wǎng)。1922年美國西屋公司(WH)制出了自動閥型避雷器。1929年美國通用電力公司(GE)制出契利特閥型避雷器，使系統(tǒng)雷擊損壞率下降90％。閥型避雷器通過雷電流能力的發(fā)展情況如下(多數(shù)用8/20μs后試驗，通過20次，且殘壓變化不大

52、于±10％)。[11]</p><p>　　后者系4/10μs波形2次，100kA及以上。</p><p>　　50年代初，磁吹避雷器問世，它兼能防護(hù)雷電過電壓和內(nèi)過電壓，這是避雷器發(fā)展的一個轉(zhuǎn)折點。因為直到今天，即使在220/380V低壓配電網(wǎng)中的過電壓保護(hù)器也要求對操作過電壓波(SEMP)具有防護(hù)能力。其2ms方波或工頻續(xù)流通流能力從開始的150A，發(fā)展到80年代初的1500

53、A左右，我國高壓避雷器的2ms方波通波能力發(fā)展情況如下?！?</p><p>　　現(xiàn)在保護(hù)220/380V電源的過電壓保護(hù)器應(yīng)具有SEMP的防護(hù)能力，其主要判據(jù)是2ms方波的通波能力。當(dāng)然，還有待定出MOV的耐受電流標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p>　　1.4.5 氧化鋅避雷器</p><p>　　1968年日本大阪松下電氣公司研制出了新一代“無間隙避雷器”，即

54、氧化鋅避雷器，開始應(yīng)用于電子工業(yè)。這是一種利用金屬氧化物對電壓敏感特性來吸收交、直流電路中雷電過電壓和操作過電壓，以保護(hù)電力、電子器件的裝置。開始主要用于產(chǎn)生電火花的電觸點，用來吸收暫態(tài)電壓能量。1976年，迅速向高電壓電網(wǎng)發(fā)展，日本首先制成84kV級耐污型無間隙避雷器，到80年代初已制出275kV和500kV級超高壓避雷器。由于開始時造價較高，而性能又大有改進(jìn)，故其發(fā)展和使用在很長一段時間主要用于超高壓電網(wǎng)，而且各國多是從超高壓使用，

55、待價格下降后才逐步用于較低電壓電網(wǎng)。因為前者殘壓每降低8％左右，可使設(shè)備的絕緣水平降低一級(6％～8％)，相應(yīng)的設(shè)備造價可下降4％～6％。這對幾百萬元、上千萬元一臺的超高壓電力設(shè)備，采用MOV具有很大經(jīng)濟(jì)意義，即使一組MOV價值數(shù)十萬元也是值得的。</p><p>　　1972年，我國武漢市一個小廠生產(chǎn)出我國第一批氧化鋅壓敏元件，屬于世界上少數(shù)幾個繼日本之后能制造MOV的國家之一。MOV在我國的應(yīng)用也是從高電壓向

56、低電壓發(fā)展的模式。例如，80年代初，華北500kV超高壓電網(wǎng)首先從瑞典ASEA公司引進(jìn)500kV MOV，同期機(jī)械工業(yè)部同水利電力部共同觀察、分析、談判后決定，西安電瓷廠和撫順電瓷廠分別從美國GE和日本日立公司引進(jìn)生產(chǎn)專利，不久即造出接近世界水平的500kV MOV。80年代中后期，先后在330kV、220kV、110kV等電網(wǎng)應(yīng)用國產(chǎn)MOV。80年代后期，又在10kV和低壓220/380V配電網(wǎng)普遍采用氧化鋅避雷器，效果良好。<

57、/p><p>　　1.4.6 管型避雷器</p><p>　　1927年，美國一些線路開始采用在管內(nèi)產(chǎn)生非游離氣體以遮斷續(xù)流的管型避雷器。續(xù)流在1.5～3.5個周波內(nèi)熄滅電弧。80年代初，我國又制成一種無續(xù)流管型避雷器，并在高壓電力系統(tǒng)試用。后因用量太少，生產(chǎn)廠效益不佳，陸續(xù)被閥型避雷器所代替。 </p><p>　　·避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線和耦合地線<

58、;/p><p>　　如前所述，1750年，富蘭克林提出以針尖放出電荷緩慢中和雷云中的電荷的避雷針用來防雷。后來的實踐證明，它不能“避雷”，而是將雷引向自身來保護(hù)其周圍的設(shè)備。隨著俄國羅蒙諾索夫在重復(fù)了富蘭克林的著名風(fēng)箏試驗之后，于1753年發(fā)表的論文《關(guān)于因電力而產(chǎn)生的大氣現(xiàn)象的發(fā)言》中也對此作了重要論證。</p><p>　　避雷針的實際應(yīng)用，必須解決的是它的保護(hù)范圍問題。這是在試驗室和實際

59、應(yīng)用中多年逐步定量化的，而且其精確性已基本滿足了工程設(shè)計的需要。正是各國高壓輸電和電力系統(tǒng)的發(fā)展推動了這一科研工作的前進(jìn)。1925～1926年，Peek第一個在實驗室內(nèi)利用沖擊電壓發(fā)生器造成“人工雷”對避雷針模型放電，研究保護(hù)范圍——保護(hù)系數(shù)與雷云高度對針高之比(H/h)的關(guān)系，并研究了雷云極性對保護(hù)系數(shù)的影響。</p><p>　　·自動重合閘裝置(AПB)和備用電源合閘裝置(ABP)</p&g

60、t;<p>　　20年代中期，美國Still提出，利用斷路器重合閘消除瞬時短路包括雷擊引起電力線路短路跳閘來保證電力供應(yīng)，到30年代各國已廣泛采用。后來又發(fā)展二次重合閘、單相重合閘以及單相與三相綜合重合閘。我國于1950年夏，在雞西電業(yè)局安裝蘇聯(lián)提供的35kV開關(guān)，這可能是我國第一批帶重合閘的少油開關(guān)，隨后寫出雞西發(fā)電廠和電業(yè)局全面改造繼電保護(hù)，推廣自動重合閘及備用電源自動合閘(分別稱AПB和ABP)的設(shè)計書，后來成為專著

61、出版。很有趣，這項普遍應(yīng)用于35～500kV輸電系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)在不僅應(yīng)用于10kV電網(wǎng)，而且也有時應(yīng)用于重要的220/380V供電，如鐵路信號電源(象北京鐵路局)，應(yīng)用此項技術(shù)和備用電源自動合閘裝置也大大減少了雷擊停電事故。高壓線路雷擊跳閘故障，重合閘能在幾分之一秒重合，成功率達(dá)85％左右，即將事故減少到15％左右。重要通信臺(站)的電源也可考慮采用此措施。一些軍用臺(站)即采用備用電源合閘裝置。</p><p>

62、　　·電磁兼容(EMC) </p><p>　　電力線和電信線發(fā)展初期，雖然兩者難免互相交*和平行接近，但因電力線電壓低、電流小，一般是各行其道，相安無事。電力系統(tǒng)大發(fā)展之后，才產(chǎn)生干擾影響，出現(xiàn)電磁兼容問題。 </p><p>　　研究科技史文獻(xiàn)可知，早期電力工程、電信工程著作，防雷問題幾乎不予涉及，因為當(dāng)時防雷的重要性，包括它的危害程度，因工程規(guī)模小而未引人注目。例如，Sin

63、ger.Holmyard,Hall ＆ Williams主編著名的科技史宏篇巨著“A History of Technology”，Oxford At The Clearendon Press，1958，以及國內(nèi)電工史專著，對于電工發(fā)展前期的防雷也是或不涉及，或語焉不詳。從避雷針到出現(xiàn)簡單間隙、電容、線圈，經(jīng)過了漫長的158年。到制出原始型避雷器，又經(jīng)過了10年。這絕非因為人類智慧貧因，而是電力工業(yè)的發(fā)展，才有了防雷的需要。</p

64、><p>　　防雷和過電壓保護(hù)裝置的出現(xiàn)，與輸電電壓等級相關(guān)圖(如圖1.9所示)充分說明了這一問題。直到出現(xiàn)幾千萬和上億千瓦的聯(lián)合電力系統(tǒng)(如華北500kV網(wǎng)架連接的系統(tǒng)裝機(jī)容量已近4000萬千瓦)，其一次雷擊足以導(dǎo)致大地區(qū)的災(zāi)難，如美國有名的紐約大停電，才迫使人們利用幾千萬元的高壓試驗設(shè)備進(jìn)行不斷的研究，使防雷系統(tǒng)日臻完善。與此相似，正是由于早期室內(nèi)只有電燈和馬達(dá)這類電器，其防雷要求不高，建筑物防雷獨特之處不多。近

65、年電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，而且多數(shù)裝在戶內(nèi)，才使建筑物防雷逐漸引起人們的重視，其防雷理論和防雷手段才與日俱增。又如，IEC自1934年成立，到現(xiàn)在先后共成立80多個技術(shù)委員會(TC)，以制訂電力、電子、電信用大量標(biāo)準(zhǔn)。主要是80年代末、90年代初，TC81等委員會才開始系統(tǒng)地提出一系列建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)，因為當(dāng)一建筑物內(nèi)的微電子元件、電子設(shè)備的雷害，影響人們生活和國民經(jīng)濟(jì)日趨嚴(yán)重時，這一課題才受到重視。 </p><p>

66、;　　圖1.9　電網(wǎng)輸電電壓的增長以及過電壓保護(hù)裝置出現(xiàn)的時期</p><p>　　注：1—避雷針；2—間隙、磁吹導(dǎo)雷器(間隙)；3—鋁、鉛電解避雷器，電感線圈，電容器，中性點直接接地；4—接地的避雷線；5—消弧線圈；6—自動閥型避雷器，管型、丸型避雷器，自動重合閘；7—契利特閥型避雷器；8—斷路器并聯(lián)電阻，超高壓并聯(lián)電抗器；9—磁吹避雷器；10—電磁式電壓互感器，限壓飽和電抗器，并聯(lián)電抗器；11—火花控制電抗器

67、；12—無間隙避雷器；13—消雷器(電離錐體)；14—同步斷路器；15—可控電抗器，靜止補(bǔ)償器，多柱避雷器</p><p>　　1.5 交流電氣化鐵道接觸網(wǎng)上采用的避雷器</p><p><b>　?、牛苄捅芾灼?lt;/b></p><p><b>　?、俟苄捅芾灼鞯慕Y(jié)構(gòu)</b></p><p>　

68、　由內(nèi)部間隙、外部間隙和發(fā)生氣體的管子組成。外部間隙由兩個針尖相對的極棒構(gòu)成；內(nèi)部間隙在管子里，由一個棒形電極和一個環(huán)形電極組成，管子是用棉花纖維制成的元棉紙加氯化鋅膠液粘制成的，它一端封閉，另一端開有管口。</p><p><b>　?、诠苄捅芾灼鞯陌惭b</b></p><p>　　注意管子應(yīng)垂直安設(shè)，管口朝下，防止雨水進(jìn)入管內(nèi)，并不得有雜物堵塞管口；外部間隙兩極棒

69、應(yīng)水平放置，針尖相對，間隙調(diào)節(jié)至120mm,放電間隙過大則不易被過電壓擊穿，起不到保護(hù)作用，放電間隙過小又會使避雷器在接餒觸網(wǎng)的正常工作電壓作用下而放電擊穿，造成短路事故。允許偏差為土10mm。避雷器的接地端應(yīng)保證可靠的接在牽引軌上。</p><p><b>　?、疲窍侗芾灼?lt;/b></p><p>　?、俳窍侗芾灼鞯慕Y(jié)構(gòu)</p><p>

70、　　是由角型間隙、支持絕緣子、支持鋼管及底座組成，并安裝有動作記錄器。</p><p><b>　?、诮窍侗芾灼鞯陌惭b</b></p><p>　　1.6 吸流變壓器與回流線</p><p><b>　　1．吸流變壓器</b></p><p>　　吸流變壓器是一臺變比為1：1的特殊變壓器，這種變壓

71、器的特點是要求勵磁電流小，不超過其額走電流值的2％。它的主要作用是利用變壓器內(nèi)的電磁關(guān)系，將軌道中的牽引電流經(jīng)吸上線吸引到回流線上，使回流線通過大小相等，方向與接觸網(wǎng)電流相反的牽引電流。一般每隔2～4km設(shè)一臺吸流變壓器，在有回流的區(qū)段上，接觸網(wǎng)均采用絕緣錨段關(guān)節(jié)。</p><p><b>　　2．回流線</b></p><p>　　3．吸流變壓器解列和投入的操作順序

72、，解列操作順序是：</p><p>　?。?）合上單極隔離開關(guān)6；</p><p>　　（2）打開雙極隔離開關(guān)4；</p><p>　　（3）最后合上低壓側(cè)單極開關(guān)2，吸流變壓器退出工作狀態(tài)。</p><p>　　投入吸流變壓器的操作順序與上述相反，應(yīng)保證隔離開關(guān)不帶負(fù)荷操作。</p><p>　　2 接觸網(wǎng)雷害分析

73、</p><p>　　接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，絕大部分裸露干自然環(huán)境中且沒有備份、需要采用必要的大氣過電壓防護(hù)措施。如果缺少防護(hù)措施或措施不當(dāng)，可能引起絕緣子損壞，造成線路跳閘，直接影響電氣化鐵道運營。同時雷擊產(chǎn)生的侵入波過電壓通過接觸網(wǎng)傳人牽引變電所，可能引起所內(nèi)電氣設(shè)備的損壞造成更大的事故。</p><p>　　我國地域廣大，因雷擊導(dǎo)致人員傷亡、設(shè)備損壞的事故屢見不鮮。根據(jù)

74、牽引供電系統(tǒng)運營部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，目前開通的26萬多Km電氣化鐵道中部分線路雷擊事故比較頻繁，所以應(yīng)重視接觸網(wǎng)的防雷設(shè)計，以運輸安全為目標(biāo)，以系統(tǒng)優(yōu)化、綜合防護(hù)、防雷減災(zāi)的原則進(jìn)行接觸網(wǎng)防雷設(shè)計。</p><p>　　2.1 國外高速鐵路防雷設(shè)計概況</p><p>　　2.1.1 德國鐵路防雷現(xiàn)狀</p><p>　　德國鐵路經(jīng)實際測量表明，歐洲中部地區(qū)每10

75、0 Km接觸網(wǎng)在1年的時間內(nèi)可能遭受1次雷電沖擊。雷電對接觸網(wǎng)的直接沖擊會導(dǎo)致雷電沖擊過電壓，其在設(shè)計中考慮過采用過電壓保護(hù)裝置限制雷電過電壓一般應(yīng)用避雷器。同時他們也認(rèn)為避雷器只能對過電壓進(jìn)行有限的保護(hù)一般只用于有頻繁雷電存在的地段在其它區(qū)段，無論是從經(jīng)濟(jì)方面還是防護(hù)效益方面一般不考慮設(shè)置防雷裝置，這也是我們在歐洲的電氣化鐵道中很少見到接觸網(wǎng)避雷裝置的原因。</p><p>　　2.1.2 日本鐵路防雷現(xiàn)狀&

76、lt;/p><p>　　日本由于其特殊的地理條件和氣象條件，在電氣化鐵道接觸網(wǎng)設(shè)計中根據(jù)雷擊頻度及線路重要程度，將國土的防雷等級劃分為A、B、C區(qū)域并規(guī)定了相應(yīng)的防雷措施：A級區(qū)的雷害嚴(yán)重且線路重要，需要進(jìn)行全面防雷保護(hù)、全線接觸網(wǎng)架設(shè)架空避雷線，同時在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處、架空地線終端設(shè)置避雷器，B級區(qū)雷害比較嚴(yán)重且線路重要，對部分特別需要的場所沿接觸網(wǎng)架設(shè)架空避雷線，同時在牽引變電所出

77、口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處、架空地線終端設(shè)置避雷器，除A、B級以外的區(qū)域為C級區(qū)，一般在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處設(shè)置避雷器：</p><p>　　2.2 國內(nèi)接觸網(wǎng)防雷設(shè)計概況</p><p>　　我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷設(shè)計主要依據(jù)《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》（TB 10009-2005）和《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)[2007

78、]39號）的相關(guān)規(guī)定。</p><p>　　根據(jù)雷電日的數(shù)量分為4個等級的區(qū)域：年平均雷電日在20d及以下地區(qū)為少雷區(qū)，年平均雷電日在20d以上，40d及以下地區(qū)為多雷區(qū)，年平均雷電日在40d以上、60d及以下地區(qū)為高雷區(qū)，年平均雷電日在60d以上地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)。</p><p>　　接觸網(wǎng)的防雷措施主要是安裝避雷器和架設(shè)架空避雷線，同時做好必要的接地。具體規(guī)定為：</p>&

79、lt;p>　　(1)吸流變壓器的原邊應(yīng)設(shè)避雷裝置；</p><p>　　(2)高雷及強(qiáng)雷區(qū)下列位置設(shè)避雷裝置；分相和站場端部的絕緣關(guān)節(jié)、長度2，000 m及以上隧道的兩端、長度大于200m的供電線或AF線連接到接觸網(wǎng)上的連接處。</p><p>　　(3)強(qiáng)雷區(qū)設(shè)置獨立避雷線，保護(hù)角為0～45。：</p><p>　　3 客運專線接觸網(wǎng)防雷措施</p&

80、gt;<p>　　接觸網(wǎng)遭受雷擊的頻度與線路所處地區(qū)的年平均雷電日數(shù)有關(guān)。一般來說年平均雷電日數(shù)增大則每平方公里大地1年的雷擊次數(shù)也隨之變大根據(jù)國際大電網(wǎng)會議33委員會推薦計算：接觸網(wǎng)側(cè)面限界為3m，承力索距軌面平均高度為7m，則單線接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)N=0.122×Td×1.3，復(fù)線接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)N=0.244×Td×1.3，Td為年平均雷電日數(shù)。</p><

81、;p>　　雷擊接觸網(wǎng)王要產(chǎn)生過電壓。當(dāng)雷擊接觸網(wǎng)支柱時，雷電流沿支柱入地并在支柱上產(chǎn)生沖擊過電壓，該值與支柱的沖擊接地電阻和雷電流幅值及支柱等值電感相關(guān)（為非線性的正比），同時雷電通道產(chǎn)生的電磁場迅速變化，在線路上產(chǎn)生與雷電流極性相反的感應(yīng)電壓，該值與接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度、雷電流平均值成正比。沖擊過電壓和感應(yīng)過電壓的疊加值隨著接觸網(wǎng)支柱的接地電阻升高而升高即引起閃絡(luò)的雷電流幅值和絕緣于閃絡(luò)概率隨接觸網(wǎng)支柱的接地電阻而增加。當(dāng)雷擊接觸網(wǎng)支

82、柱時，雷電流沿支柱入地在接觸網(wǎng)支柱上產(chǎn)生的沖擊電壓為：</p><p><b>　　(l)</b></p><p>　　雷擊接觸網(wǎng)線材時接觸網(wǎng)上產(chǎn)生過電壓，如該值達(dá)到接觸網(wǎng)支持絕緣子的沖擊放電電壓時形成絕緣子閃絡(luò)，雷電流經(jīng)支柱、接地線、鋼軌等入地，過電壓隨之降低。</p><p>　　3.1 雷電流的概率分布</p><p

83、>　　雷電中有多個帶電中心，且有90%的雷電為負(fù)極性，其余為正極性。一般情況下，一次雷擊有多次放電，持續(xù)時間約為0.1～0.2s。雷電流幅值及其累積概率分布DL /T620-1997《流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》中規(guī)定：</p><p><b>　　雷電流幅值的概率：</b></p><p>　　(l)除下(2)所述地區(qū)以外的我國一般地區(qū)雷電流幅值超過嘶概

84、率可按式(2)求得：</p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　式中 P——雷電流幅值概率；</p><p>　　I——雷電流幅值(kA)。</p><p>　　(2)陜南以外的西北地區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)的部分地區(qū)憾類地區(qū)的平均年雷暴日數(shù)一般在20 d及以下）雷電流幅值較小可由式(3)求得</p

85、><p><b>　　(3)</b></p><p>　　3.2 接觸網(wǎng)遭受雷擊過電壓的分析</p><p>　　接觸網(wǎng)雷擊包括直接雷臺，雷電反擊和感應(yīng)雷擊過電壓等。</p><p>　　3.2.1 直接雷臺</p><p>　　雷擊接觸網(wǎng)承力索產(chǎn)生直擊雷過電壓同樣與雷電流幅值成正比，即雷擊過電壓

86、約為100倍的電流幅值，雷擊承力索將產(chǎn)生幾百到幾千kV過電壓。</p><p>　　3.2.2 雷電反擊過電壓</p><p>　　雷擊支柱頂部產(chǎn)生接觸網(wǎng)雷電反擊過電壓，其中不僅有雷電流通過支柱，而且在支柱頂產(chǎn)生電位，同時空氣中迅速變化的電磁場還在導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓；按圖l表示客運專線典型接觸網(wǎng)支柱懸掛方式，根據(jù)DL/T 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》計算方法，計

87、算耐雷電反擊過電壓水平。</p><p>　　圖3.1客運專線典型接觸網(wǎng)支柱懸掛示意圖（單位mm）</p><p>　　3.2.3 感應(yīng)雷擊</p><p>　　距接觸網(wǎng)有限遠(yuǎn)>S>65 m處，雷擊對地放電時．在接觸網(wǎng)上產(chǎn)生的過電壓與雷電流幅值成正比，其比值為3.84。</p><p>　　3.2.4 接觸網(wǎng)耐雷擊水平計算&l

88、t;/p><p>　　(l)雷擊支柱時耐雷擊水平</p><p>　　當(dāng)承力索平均高度hm=7m，平腕臂對地高度hm=7.6m，支柱高度hZ=8.0m，支柱沖擊接地電阻R=10，Lt=0.84×7.56時，LI=22.67 kA.</p><p>　　根據(jù)式(2)可計算出雷電流超過I的概率P=55.3%。</p><p>　　(2)雷擊

89、承力索時耐雷擊水平</p><p>　　式中 E——絕緣子串的平均運行電壓（有效值）梯度，KV/m。</p><p>　　通過以上計算可知，在平原地區(qū)每100Km的電氣化鐵道線路，每年由于承力索遭受雷擊引起跳閘的次數(shù)約為15次，這給客運專線的安全運行帶來了隱患。</p><p>　　3.3 接觸網(wǎng)遭受雷擊跳閘統(tǒng)計分析及防雷建議</p><p

90、>　　3.3.1 現(xiàn)場實例</p><p>　　從運營部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，廣深線雙線139.461Km，僅2000年1-12月間共發(fā)生雷擊接觸網(wǎng)跳閘45次，其中廣深線平湖牽引變電所雷擊跳閘占事故總跳閘的比例高達(dá)57.7%。</p><p>　　3.3.2 跳閘分析</p><p>　　(1)回流線安裝高度過低，在設(shè)計中，一般回流線架設(shè)高度在上下腕臂底座之間、

91、比承力索架設(shè)高度低且回流線接地每隔1～2Km一處接地電阻為10，其只能起到架設(shè)耦合地線的防雷作用。</p><p>　　(2)當(dāng)支柱或架空地線遭受雷擊時，雷擊過電壓將首先擊穿附加線間架與混凝土的保護(hù)層，經(jīng)支柱向大地泄露。</p><p>　　(3)廣深線架設(shè)避雷器太少，造成雷擊跳閘率過高。</p><p>　　3.3.3 廣深線防雷建議</p>&l

92、t;p>　　(1)全線架設(shè)架空地線。架空地線采用柱頂方式安裝，距平腕臂 2m，保護(hù)角采用200～300，安裝示意圖如圖3.2所示。架空地線間架與接地引線連接糠地線與支柱鋼筋相連，通過支柱底部接地孔接地。保證雷擊過電壓及時通過接地引下線泄漏至大地中，從而有效防止直擊雷。每條公里架設(shè)避雷線增加投資約2萬元。雖然增加部分投資但是對于電氣化鐵道的安全有著至關(guān)重要的作用；</p><p>　　(2)增加接地數(shù)量和降低

93、接地電阻。</p><p>　　(3)適當(dāng)增設(shè)避雷器。</p><p>　　圖3.2接觸網(wǎng)采用架空地線防護(hù)示意圖</p><p>　　3.4 避雷器設(shè)置的分析</p><p>　　對于一般高雷區(qū)通常采用局部關(guān)鍵點設(shè)置避雷裝置進(jìn)行接觸網(wǎng)防雷。在有雷擊發(fā)生時只要避雷器的沖擊放電電壓小于接觸網(wǎng)絕緣子的沖擊放電電壓就會動作以避免變電所饋線斷路器跳閘

94、。同時，由于避雷器動作后吸收了雷電能量，絕緣子、支柱的等值阻抗上受到的沖擊電壓僅為避雷器的殘壓，提高了接觸網(wǎng)的耐雷電沖擊水平。</p><p>　　接觸網(wǎng)用避雷器應(yīng)體積小、重量輕’結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便萁保護(hù)水平應(yīng)與接觸網(wǎng)的絕緣水平配合良好，特別是帶間隙避雷器的50%沖擊放電電壓與接觸網(wǎng)絕緣子的放電特性一致，且正、負(fù)極性的分散性要小其保護(hù)距離應(yīng)盡可能大，其密封性、防爆性、耐污性、可靠性要求較高，不同于一般設(shè)置在變電所

95、內(nèi)的避雷器。</p><p>　　目前接觸網(wǎng)常用的避雷器為帶脫離器的氧化鋅避雷器，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的有效值為27.5 kV，額定電壓有效值為42 kV．持續(xù)運行電壓有效值為34 kV，陡波沖擊電流殘壓為138 kV，雷電沖擊電流殘壓為120 kV，操作沖擊電流殘壓為98 kV。</p><p>　　雖然設(shè)置避雷器對提高接觸網(wǎng)的防雷擊水平有一定作用．但必須認(rèn)識到接觸網(wǎng)安裝避雷器的不足之處和其在整

96、個牽引供電系統(tǒng)防雷保護(hù)作用的局限性。接觸網(wǎng)上安裝的避雷器保護(hù)范圍有限，只能防止其保護(hù)范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)絕緣閃絡(luò)、機(jī)車車頂保護(hù)電器動作，接觸網(wǎng)用氧化鋅避雷器大都采用帶串聯(lián)間隙的結(jié)構(gòu)，其復(fù)合絕緣子長度短。污穢條件下的工頻電壓耐受能力低可能會增加污閃事故率，如大密集安裝避雷器則每年的預(yù)防試驗和維修工作量極大，維修費用也將大大增加牽引變電所饋線側(cè)設(shè)有避雷裝置且設(shè)有自動重合閘裝置，即使雷擊造成饋線斷路器跳閘，1～2s后自動重合閘可恢復(fù)供電。</

97、p><p>　　綜上所述，接觸網(wǎng)上安裝避雷器的保護(hù)距離和發(fā)揮的作用有限，只能作為牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)措施的一種補(bǔ)充。防雷與線路所在地形、氣象條件密切相關(guān)，不同的地域差異較大，同一地域中線路經(jīng)過的不同地形也有一定差別，因此應(yīng)在防雷設(shè)計時充分考慮這些因素，同時也應(yīng)清楚認(rèn)識到，由于雷擊發(fā)生的時間和地點以及雷擊強(qiáng)度的隨機(jī)性，對雷擊的防范難度很大，要達(dá)到阻止和完全避免雷擊事故的發(fā)生是不可能的，只能將雷電災(zāi)害降低到最低限度，大大

98、減小被保護(hù)的接觸網(wǎng)和牽引變電設(shè)備遭受雷擊損害的風(fēng)險。在接觸網(wǎng)上安裝避雷器時，應(yīng)根據(jù)線路及其具體情況，充分分析安裝避雷器的利弊，綜合考慮，適量安裝。</p><p>　　3.4 客運專線接觸網(wǎng)防雷建議</p><p>　　客運專線接觸網(wǎng)系統(tǒng)的防雷應(yīng)使其具有良好的防雷性能是電氣化鐵道安全運營的基本條件之一，在工程實踐中應(yīng)根據(jù)雷電活動情況，結(jié)合運營經(jīng)驗因地制宜，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，為保證客運專

99、線運行的高可靠性、達(dá)到牽引供電系統(tǒng)少維護(hù)的目的目前，在我國重雷區(qū)的客運專線接觸網(wǎng)防雷設(shè)計中，己經(jīng)考慮采用架設(shè)避雷線或大量裝設(shè)避雷器的方案，但牽引供電系統(tǒng)的防雷與牽引供電系統(tǒng)的接地乃至鐵路工程的綜合接地系統(tǒng)間有著密不可分的關(guān)系，它屬于系統(tǒng)工程。在吸收國外高速鐵路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和成熟經(jīng)驗的同時，應(yīng)組織有關(guān)部門進(jìn)行理論研究及綜合試驗。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p>

100、<p>　　本論文主要針對鐵路接觸網(wǎng)雷害分析及防雷措施進(jìn)行論述。接觸網(wǎng)上安裝避雷器的保護(hù)距離和發(fā)揮的作用有限，只能作為牽引供電系統(tǒng)防雷技術(shù)措施的一種補(bǔ)充。防雷與線路所在地形、氣象條件密切相關(guān)，不同的地域差異較大，同一地域中線路經(jīng)過的不同地形也有一定差別，因此應(yīng)在防雷設(shè)計時充分考慮這些因素，同時也應(yīng)清楚認(rèn)識到，由于雷擊發(fā)生的時間和地點以及雷擊強(qiáng)度的隨機(jī)性，對雷擊的防范難度很大，要達(dá)到阻止和完全避免雷擊事故的發(fā)生是不可能的，只

101、能將雷電災(zāi)害降低到最低限度，大大減小被保護(hù)的接觸網(wǎng)和牽引變電設(shè)備遭受雷擊損害的風(fēng)險。在接觸網(wǎng)上安裝避雷器時，應(yīng)根據(jù)線路及其具體情況，充分分析安裝避雷器的利弊，綜合考慮，適量安裝。</p><p>　　綜上所述，建議在高雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)，接觸網(wǎng)在下列地點應(yīng)采用氧化鋅避雷器防護(hù)：分相和站場端部的絕緣錨段關(guān)節(jié)，長度2000m及以上隧道的兩端，長度大于200m的供電線或自耦變壓器供電線連接到接觸網(wǎng)上的接線處，對于峽谷等落雷概

102、率大的工點、土壤電阻率高且降低難度大的區(qū)段應(yīng)重視防雷方案設(shè)計，強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)設(shè)置避雷線在27.5 kV電纜的接頭及電纜終端處設(shè)置氧化鋅避雷器，切實作好避雷器和避雷線的接地，保障避雷設(shè)施正常運行。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　光陰似箭，日月如梭，轉(zhuǎn)眼之間為期三年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回首這段人生中的珍貴的時光，不僅感慨萬千!值此畢業(yè)論文

103、完稿之時，謹(jǐn)向教育我、幫助我、支持我和關(guān)心我的人致以誠摯的感謝!</p><p>　　在過去的三年時間里，學(xué)校的各位代課老師以其寬廣的胸襟、樂觀堅毅的性格、信任坦誠的待人態(tài)度，給予了我極大的影響。他們學(xué)習(xí)上對我嚴(yán)格要求，在學(xué)術(shù)上對我精心指導(dǎo)，在科研上給我提供優(yōu)越的環(huán)境和條件，在生活上對我無微不至的關(guān)懷，這些我都將永遠(yuǎn)銘記在心。</p><p>　　在此還要感謝丁萬霞老師，感謝她對我的畢業(yè)論

104、文提出了寶貴的意見和建議，以及在學(xué)校期間對我的學(xué)習(xí)、工作和生活都給予了我極大的支持。感謝大學(xué)期間與我親密合作的師姐妹，我們一起為該課題的研究付出了心血和智慧，大家的共同努力才使得課題的研究取得成功。最后，感謝我的父母，他們在生活上、精神上給予了極大幫助和支持，使我得以圓滿完成學(xué)業(yè)。謹(jǐn)己此文表達(dá)我對他們無言的感謝和深深的愛！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

105、<p>　　段睿智.接觸網(wǎng)與電子設(shè)施防雷技術(shù)[C].上海：國防科技大學(xué)出社.2008.</p><p>　　千萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都西南交通大學(xué)出版社，2002</p><p>　　千萬聚.接觸網(wǎng)設(shè)計及檢；則原理[M].北京沖國鐵道出版社2000</p><p>　　吉鵬霄.接觸網(wǎng)[M]北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2009</p>

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109、電力牽引供電設(shè)計規(guī)范</p><p>　　鐵路建設(shè)[2007]139號鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定</p><p>　　請您刪除一下內(nèi)容，O(∩_∩)O謝謝?。?！Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. With heaps of time, the sev

110、en-day Chinese National Day holiday could be the best occasion to enjoy a destination. However, it can also be the easiest way to ruin how you feel about a place and you may become more fatigued after the holiday, due to