雷击接触网高速动车组的车体过电压分析及抑制措施

我国高速铁路采用大跨度高架桥结构,接触网离地面较高,容易遭受雷击进而引发动车组故障,给列车安全运行带来隐患,因此有必要探究雷击接触网时高速动车组车体过电压及其抑制措施。本文基于接触网电气模型和高速动车组电路结构,利用Pspice建立雷击接触网时车体过电压仿真模型,定量分析车体接地电阻参数对过电压的影响,提出抑制过电压的措施。仿真结果表明:雷击接触网时,受电弓所在的车体过电压幅值可达43.45kV,距离受电弓越远车体过电压越低;接地电阻器的分布电感对各车体过电压影响较大,且与车体所在位置有关,对距离受电弓越近的车体,影响越大。将2~5车的接地方式改为直接接地方式或电阻器并联电容的方式均能有效抑制车体过电压,且当并联的电容值大于10μF时,二者对过电压幅值的抑制程度基本一致,并在电阻器并联电容的基础上,通过减少接地电缆长度能够进一步降低车体过电压,将各车体过电压抑制在2kV以内。本文研究结果为车体过电压的进一步分析提供了理论依据。     

高速铁路防雷接地技术的研究——接触网的防雷

高速铁路的接触网随着电气化铁道分布极广,所经过地区的地理、地势、气象、气候条件差别较大,情况复杂,由于没有避雷线,易遭受雷击引起损坏.为了提出高速铁路接触网防雷措施和技术,文章首先阐述了国内外接触网防雷现状,然后分析了雷击接触网时的过电压情况以及接触网上安装避雷器的优缺点,为接触网防雷接地设计提供了理论依据.     

CRH2型高速动车组雷击短路车体过电压研究

雷击造成的高速列车车体过电压会使高速列车上的通信、监测、控制等弱电设备受到较大的电磁干扰,容易造成设备的逻辑混乱或者误动作。为研究高速列车雷击短路车体过电压,根据实际情况建立了雷电流流过动车组的等效电路模型,分析了改变车体接地电阻和接地电阻器并联电容时,雷击车体过电压波形和幅值的变化情况。研究结果表明:列车接地系统的接地电阻值较大是产生车体过电压的根本原因,通过减小接地系统阻抗或在接地电阻器并联电容,可有效减小车体过电压的幅值,在接地电阻器上并联电容后,车体过电压波形的波头时间增大,波形上升速率变缓,可以有效抑制过电压对动车组的冲击。     

电气化铁路接触网雷击过电压研究

在运用电气几何模型对接触网捕雷面进行分析的基础上,考虑地阻抗对导线参数及场线耦合的影响,利用修正的电报方程对雷击时接触网上的电压、电流分布进行求解。建立了绝缘子闪络模型,对雷击过电压下绝缘子闪络进行仿真,分析了支柱通过钢轨接地、支柱上架设避雷器等方式对接触网雷击过电压的影响。仿真结果表明,地阻抗会对接触网雷击过电压的幅值及波形产生一定的影响,应根据设备实际的绝缘配合水平来配置避雷器。     

无砟轨道线路接触网防雷技术研究

研究目的:在现有接触网防雷研究的基础上,通过计算,分析雷击无砟轨道线路接触网的各种情况。研究结果:提出无砟轨道线路接触网上大气过电压的计算方法,计算在各种情况下引起接触网闪络的雷电流幅值与概率,同时对无砟轨道线路接触网系统大气过电压问题提出了措施和建议。     

接触网耐雷水平及其影响因素研究

研究了单线区段与复线区段雷击次数与雷暴日的关系,给出了雷击接触网不同位置的过电压类型及不同类型雷击产生的过电压幅值计算式,分析了接地电阻、避雷线和避雷器对接触网耐雷水平的影响,分析了不同雷击类型下接触网现有的耐雷水平及接触网耐雷水平的影响因素,提出了提高接触网耐雷水平的建议措施。     

高速铁路接触网防雷措施及建议

研究目的:目前我国高速铁路地理区域跨度大,而且无备用系统,因此雷击一旦形成永久性故障将造成供电区段的停运。根据规范只有强雷区接触网才架设独立的避雷线,但我国高速铁路接触网一般处于多雷区,接触网未设避雷线,易遭受雷击引起损坏。为保证我国高速铁路接触网运行的高可靠性,文章结合我国高速铁路供电方式,提出关于高速铁路接触网防雷措施的建议。通过理论计算和实际分析,对我国高速接触网防雷进行研究。研究结论:(1)鉴于我国已开通的高速铁路雷击事故较频繁,通过对接触网遭受雷击闪络次数的计算分析,高速铁路接触网采用AT供电方式时,保护线PW线采用柱顶方式安装,正馈线采用合成绝缘子;(2)高速铁路应做好避雷器和保护线的接地,保障避雷设施正常运行;(3)建议完善我国接触网系统的耐雷水平、跳闸率或故障率等具体的指标要求。     

接触网受雷击过电压影响及其分析计算

分析雷击接触网的各种情况，提出了接触网上大气过电压的计算方法，估算了在各种情况下引起接触网络的雷电流幅值与概率     

客运专线接触网避雷器防雷探讨

分析了接触网系统遭受直击雷和感应雷击过电压情况下,接触网的耐压水平,并提出了几种接触网的防雷方式。重点对避雷器的设置和接地方式提出了建议。     

接触网雷击跳闸率的新算法

结合接触网的受雷情况和结构特点建立接触网的雷击模型,分别给出线路遭受直接雷击和感应雷击时接触网的耐雷水平计算公式。基于广义积分法,提出计入感应雷击的计算接触网雷击跳闸率的方法。以常见的复线接触网为例,按照给出的模型和计算方法计算接触网的跳闸率,并将计算结果与实际情况比较。研究结果表明:接触网遭受感应雷击时的耐雷水平较低,因感应雷击造成的接触网雷击跳闸次数占总雷击跳闸次数的31.6%,感应雷击对接触网的跳闸影响是明显的;计入感应雷击计算的总跳闸次数更接近实际运行值。     

高速铁路暂态模型搭建与仿真分析

借助电磁暂态分析软件系统搭建了高速铁路接触网暂态模型。分析了不同雷击点对接触网耐雷水平的影响和不同避雷器安装方式下的防护效果。仿真结果表明：雷击跨距时雷击位置对不同避雷器安装方式防护效果影响很大,在避雷器安装方式1下,雷击点距支柱15m时接触网耐雷水平减小约80%,为13kA。随着距离增加到一个跨距时耐雷水平下降最大,...     

高速铁路接触网落雷特性及防雷技术的探讨

分析了雷电过电压及雷电放电过程,得出雷击的主放电过程对接触网设备破坏极大,高速铁路接触网与电力系统220kV架空线路的落雷次数相当,接触网的绝缘等级较低,直击雷、感应雷均会破坏接触网绝缘性能。提出在现有接触网防雷措施的基础上,应注意参考国内电网雷电定位系统,构建高速铁路区域化接触网雷电设防网络;利用雷电监测网统计的雷电活动数据,提高接触网雷电设防精度;判别铁路沿线直击雷、感应雷的影响因素,采取针对性的接触网防雷措施;灵活采取独立避雷线或利用保护线、正馈线兼作避雷线的技术方案,并适当提高氧化锌避雷器的技术参数。     

津滨轻轨架空接触网雷害防治研究

研究目的:城市轨道架空接触网雷电过电压危害日益突出,其供电系统架空接触网是无备用设备,雷击损坏设备时将直接影响运营安全。津滨轻轨工程是架空接触网遭受雷害最为严重的城市轨道交通工程之一,根据津滨线接触网的具体情况建立相应的数学模型,利用软件对接触网雷电闪络特性进行分析,改进津滨轻轨接触网既有防雷措施,提高其抗雷电灾害的能力,同时研制适用于城市轨道交通接触网的专用避雷器。研究结论:(1)城市轨道交通供电系统采取雷电过电压防护措施有效降低了雷击过电压条件下架空绝缘子击穿闪络破损概率,降低了变电所雷击跳闸概率,达到了牵引供电系统可靠性要求,满足了运营安全性的要求;(2)国内工程中对绝缘子没有防护措施,避雷器不能防止反击跳闸,因此造成了严重的事故损失;(3)由于架空接触网绝缘子耐雷水平过低,因此并联安装带间隙金属氧化物避雷器是防止绝缘子雷击损坏的有效措施;(4)接触网钢支柱应接地,接触网系统应架设架空地线,并应尽可能靠近带电导线,但不需特别抬高;(5)变电所应采取相应措施进行雷电过电压防护;(6)本文研究成果可以应用在城市轨道交通领域。     

计算接触网雷击参数的新方法

根据接触网的特点建立雷击悬挂系统的等值电路,提出悬挂系统波阻抗的计算方法。建立雷击回流线时的物理模型和等值电路,得出雷击回流线任意部位时接触网的耐雷水平计算公式。基于等值引雷宽度法和雷击距理论建立接触网的引雷范围模型,提出直接雷击条件下承力索和回流线分别遭受雷击几率的计算方法。对于典型接触网进行计算的结果为:悬挂系统波阻抗为233.8Ω;集中接地方式下的接触网耐雷水平有很大差异(1.25~26.37 kA),如采用分散接地方式,其耐雷水平将达到26.75~43.69 kA;雷击典型接触网悬挂系统的几率为14%。     

高速动车组雷电波侵入特性及传播规律研究

高速铁路接触网多架设在高架桥上,受雷击概率较高,动车组将会受到接触网雷击过电压的威胁,因此需探讨雷击接触网时沿接触线入侵至动车组高压系统的雷电过电压特性。通过建立牵引网-动车组整体仿真模型,研究雷击接触网时传播至动车组高压系统雷电波波形特征与车载变压器雷电过电压范围,探究雷击点位置对雷电波传播过程的影响。结果表明:雷击承力索/接触线时,动车组雷电侵入波波前时间在10～20μs,波尾时间在30～50μs;随着雷击点和动车组距离的增加,雷电波幅值逐渐降低,波前时间逐渐增加,波尾时间逐渐减小;车载变压器雷电过电压与避雷器保护水平的比值不大于1.34。雷击馈线时,接触线感应电压波尾时间小于标准雷电冲击波尾时间;车载变压器雷电过电压波形近似为平顶波,波前时间大于标准雷电冲击波前时间,波尾时间小于接触线感应电压波尾时间。     

高速铁路接触网防雷技术

通过对武广高铁、广深港等铁路防雷接地技术改造前后接触网雷击跳闸的统计分析,对比了不同防雷方式的防雷效果,总结了高速铁路接触网防雷接地的经验教训,提出了几点提高强雷区高速铁路接触网耐雷水平的建议。     

电气化铁路接地困难区段避雷线架设方式研究

在接地困难的路基段接触网支柱大多采用自然接地,支柱接地电阻较大,雷击避雷线后容易遭受反击。分析间隔接地改造和部分绝缘改造对接触网雷电防护性能的影响,并利用PSCAD/EMTDC仿真分析两种接地改造方案的雷电防护性能,从而确定合理的避雷线接地改造方案。研究结果表明:采用间隔接地改造时,接地改造后支柱耐雷水平有较大提高,未改造支柱耐雷水平几乎不受影响,并且接地改造间距小于200 m时雷击跳闸率有较好改善,大于200 m以后雷击跳闸率基本没有改善;采用部分绝缘架设时,导线绝缘子由最初的反击过电压闪络演变成感应过电压闪络,无论避雷线绝缘肩架的绝缘等级高低,都无法提高接触网的耐雷水平和雷击跳闸率,因此不建议采用避雷线绝缘架设模式。     

高速铁路信号系统的雷电暂态模型研究

信号系统是高速铁路的控制中枢,也是容易遭受雷击的薄弱环节,为了实现信号系统防雷故障的定量分析,需要建立信号系统的雷击仿真模型。通过测试获得系统中设备的散射参数、进行导纳参数转换,采用矢量匹配法获得导纳函数的极点分布。利用电路综合理论建立系统的差模和共模雷电暂态仿真模型,并通过实验室暂态响应试验验证模型的有效性,仿真结果与试验结果误差在5%以内。基于该模型建立包括接触网在内的整个信号系统雷电暂态模型,分析雷击接触网时各信号设备的雷击过电压,并结合设备的绝缘耐受水平分析信号系统中雷电防护的薄弱环节,所获结果可以用于指导高铁信号系统的防雷设计和故障分析。     

接触网安装避雷器的防雷效果研究

研究目的:雷电过电压严重威胁电气化铁路牵引供电的可靠性,在接触网上装设避雷器是降低雷害的措施之一。但接触网避雷器的防雷效果还没有可供参考的理论分析。本文以我国接触网绝缘子的绝缘强度和雷电流的概率分布为基础,运用接触网雷击跳闸的概率模型计算比较接触网是否安装避雷器的雷击跳闸情况。研究结论:通过研究分析表明:由于电气化铁路接触网外绝缘水平较低,容易在雷电过电压下发生支柱绝缘子连续闪络是一个显著的特点,在分析接触网耐雷水平和各种防护措施的效果时忽略这一特点都会带来很大的误差。避雷器并不适合广阔区间的分散式的防雷方式,而是在雷击比较密集的地点采取密集的安装方式才能取得很好的防雷效果。     

高速铁路接触网与架空输电线路防雷规范差异对比分析

通过对比分析高速铁路接触网与架空输电线路防雷规范差异条款,并利用"经验法"计算高速铁路接触网地线和附加导线弛度、落雷次数、耦合系数、建弧率、绕击率、分流系数、耐雷水平、跳闸率等关键技术参数和指标,评估降低高速铁路雷击跳闸率相关措施的有效性.研究发现,全线架设架空地线的接触网绝缘水平及耐雷水平与66 kV架空输电线路相当...