高速铁路牵引网的直击雷跳闸率计算

近年来高速铁路牵引网的雷击跳闸事故不断增多,严重威胁高速铁路的正常运行。高速铁路建于高架桥的比例较高,而没有专设避雷线,容易遭受雷击,因此直击雷跳闸率较高。本文基于经典电气几何模型分析牵引网的直击雷跳闸率,考虑雷击入射角与风速的影响对电气几何模型加以改进,并结合蒙特卡罗法模拟计算不同雷击入射角与不同风速范围下牵引网的直击雷跳闸次数。当所处环境的风速升高两倍,计算所得接触线及正馈线的绕击率均升高至少一倍。雷击入射角的不同会影响线路的暴露距离,当雷电入射角较小,在[0,π/4]范围内时,架空地线刚好被屏蔽,其绕击率为0。计算结果可为牵引网的防雷工程提供参考。     

高速铁路雷击跳闸率的研究

介绍了牵引网电气几何模型,并利用暴露距离分别计算了牵引网系统中各导线遭受雷击的概率,并推导了相关计算公式,对加强线采取避雷器前后牵引网雷击跳闸率进行了计算,由于该模型充分考虑了牵引网实际几何参数,因此其计算结果对高速铁路的防雷保护有一定的参考价值。     

杭深高铁杭州供电段接触网防雷分析及其改进措施

我国客运专线以高架桥为主,接触网遭受雷击的概率较大。为了减轻雷电对接触网造成的危害,在分析国内外接触网防雷情况的基础上,引入了高速铁路电气几何模型(EGM)。通过对模型的分析计算以及与现有防雷措施的比较,同时结合杭深高铁杭州供电段的防雷现状,提出了杭深高铁杭州供电段接触网防雷的改进措施,得出了杭州供电段每百公里每年的雷击跳闸率,为杭州供电段制定相关防雷指标及改进方案提供了理论依据。     

高速铁路高架桥接触网系统上行先导起始研究

高速铁路高架桥接触网系统上行先导起始研究是高速铁路防雷研究的基础。结合雷电先导分形发展理论,建立雷击高速铁路高架桥接触网系统的雷电先导分形数值计算模型。利用该模型进行多次仿真,分别得到不同的接触网系统工作电压、高架桥高度、雷电流幅值、雷电先导起始位置下雷击过程中AF线和承力索表面场强的最大值。分析结果表明:4个因素均对各导线表面场强产生不同程度的影响,但在雷电先导跃变前,各导线表面场强的最大值均达不到上行先导起始条件,即高速铁路高架桥接触网系统在雷电先导跃变前不易产生上行先导。结果可为今后高速铁路防雷研究提供一定理论基础。     

基于分形理论的高速铁路高架桥接触网系统雷击率分布研究

高速铁路高架桥接触网系统的雷击率分布可作为其防雷要点的重要参考依据.基于分形理论,考虑高架桥接触网系统引入的边界条件,以超松弛法进行差分迭代运算,建立接触网系统雷击分形模型,通过每次改变模型中的特定影响参数进行仿真,分析AF线及T线工作电压、高架桥高度、雷电流幅值和下行先导起始位置对雷击率的影响规律,结果表明:高架桥高...     

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...     

避雷器安装密度对接触网防雷的影响分析

研究我国高速铁路接触网采用避雷器防雷方法,分析避雷器安装密度对防雷效果的影响。根据接触网线路不同情况下的避雷器保护距离,计算避雷器对感应雷的防雷效果,求出避雷器不同安装密度下的闪络系数,并与不安装避雷器时进行对比,得出闪络系数降低率,为高速铁路接触网防雷设计和施工提供参考。     

基于分形理论的高速铁路高架桥接触网系统雷击空间电场研究

雷击高速铁路高架桥接触网系统的空间电场研究是高速铁路防雷研究的基础。本文采用有限差分法和超松弛迭代法计算雷击高速铁路高架桥接触网系统的空间电场,结合雷电先导分形发展的统计特性和跃变判据确定出相应的模型参数,建立并验证了雷击高速铁路高架桥接触网系统的雷电先导分形模型。通过该模型的仿真,得到接触线和AF线有无工作电压、不同高架桥高度和不同雷电流幅值3种情况下的雷电跃变前一瞬间的空间电场。分析结果得出:接触线和AF线的工作电压、高架桥高度和雷电流幅值均会影响该空间电场的分布,雷电流幅值还会影响该空间电场的数量级大小。     

香港地区电气化铁路直流电力牵引系统电力电缆的雷电过电压分析

针对香港地区的电气化铁路直流电力牵引系统,采用电力系统仿真计算软件EMTP研究直流电力牵引系统中电力电缆上的雷电过电压.在分析直流电力牵引系统结构的基础上,分别构建接触网、支柱与其他竖直导体、绝缘子、避雷器和接地电极的电路仿真模型,搭建了1个完整的直流电力牵引系统EMTP仿真模型.在建模过程中考虑了土壤的非线性离子化特性和绝缘子的闪络特性.以香港地区某电气化铁路的牵引系统为例,计算不同雷击位置下电缆槽中电力电缆上的雷电过电压,分析发生绝缘闪络的风险和支柱接地电阻对电力电缆上雷电过电压的影响,建议降低支柱接地电阻以有效减小电力电缆上的雷电过电压.     

高速铁路高架桥区段接触网避雷线架设高度研究

为保证高铁安全运行,高速铁路接触网架设避雷线是一种简单有效的防雷措施.结合高速铁路接触网的结构特点,基于电气几何模型和滚球法对避雷线的屏蔽性能进行分析,推导高架桥区段单、复线铁路接触网避雷线的架设高度计算方法.研究结果表明:滚球法比电气几何模型法的计算结果更精确,过程更简捷.单线铁路的接触网避雷线高度明显高于复线铁路的避雷线架设高度.且随着高架桥高度的增高,避雷线的架设高度也随之增高,近似成线性增长.避雷线的高度还受到滚球半径的影响,滚球半径越大,避雷线架设的高度越低,设计避雷线高度需要采用合适的滚球半径.     

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,...     

弓网离线电弧电磁干扰机理及防护

在铁路电气化区段中,弓网离线电弧产生的高频振荡脉冲是电气化铁道电磁干扰噪声的主要来源。针对电力机车高速运行时受电弓与接触线分离所产生的离线电弧,建立弓网电弧仿真模型,分析弓网电弧的频谱特征,在此基础上使用高频电磁仿真软件CST对机箱的电磁屏蔽性能(SE)进行仿真分析,旨在寻求更为有效的电磁防护措施。     

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。     

铁路沿线太阳能电池板及支架立柱的抗风性能

以西成(西安—成都)高速铁路沿线立柱式太阳能电池板支架立柱的布设为背景,通过数值计算、风洞试验及有限元分析研究其抗风性能。为避免结构共振,须获得高速列车脉动风压的振动特性,通过刚性模型测力试验获取了结构最不利风偏角,试验结果可作为调整结构布设方向的依据。铁路沿线结构抗风设计须考虑自然风荷载和列车脉动风荷载的综合作用。本文提出了一种验算铁路沿线结构抗风安全性的方法:基于数值计算得到结构受列车风荷载作用下的极限风压,以此反算结构所受极限风荷载,并利用风洞试验及有限元计算方法计算结构应力。     

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。     

直供方式接触网避雷线安装方式与防雷效果分析

雷击将造成电气化铁路接触网绝缘子闪络,影响供电的可靠性。现有的研究表明,在直供方式中,接触网的绕击耐雷水平远低于其反击耐雷水平,因此架设避雷线有利于提高接触网的整体耐雷水平,减少雷击跳闸率。研究回流线升高兼做避雷线(方案1)与单独架设避雷线(方案2)对接触网防雷效果的影响。研究结果表明,当避雷线位置合适时,两种方案均能对承力索的绕击起到很好的保护作用。单独架设避雷线时,回流线与避雷线共同作用,增大与承力索的耦合系数,并对雷电流起到分流作用,从而提高接触网的感应耐雷水平与反击耐雷水平。因此方案2的感应雷耐受水平与反击雷耐受水平均略高于方案1,但总体投资要大于方案2,现场应根据雷害的严重程度及投资比较,选取合适的方案。     

高速铁路轨道的波阻抗及影响因素研究

高速铁路轨道在雷击或故障冲击电流作用下会产生暂态冲击过电压,该过电压的大小由轨道的波阻抗决定。通过建立高速铁路线路的仿真模型,分析直角冲击波在轨道上的传播与折反射过程,提出轨道的波阻抗的计算方法,研究钢轨类型、土壤电阻率、钢轨对地过渡电阻对波阻抗的影响。结果表明:P60型轨道波阻抗数值为235. 55Ω;轨道的波阻抗主要受钢轨类型和土壤电阻率的影响,高速铁路轨道的波阻抗在在210～250Ω变化;在高速铁路轨道仿真模型中,线路末端电阻等于波阻抗时,可以有效地消除折反射对仿真结果的影响,末端电阻的取值不需要考虑钢轨地过渡电阻的影响。研究给出高速铁路轨道波阻抗的范围及仿真模型中末端电阻的取值方法,可以为轨道过电压计算、分析与仿真提供理论与方法参考。     

高速铁路异物侵限监测网设置范围计算公式的完善

高速铁路异物侵限监测系统是高速铁路重要的基础设施,其监测网的安装范围正确与否将直接关系到高速铁路的运输安全,原铁道部运输局2010年颁布的《高速铁路防灾安全监控系统-公跨铁立交桥异物侵限监测方案》提供了公跨铁立交桥异物侵限监测电网设置范围的计算公式。通过举例分析发现,当公跨铁立交桥与铁路线的夹角大于70°时,该计算公式得出的计算结果偏小,甚至还会出现负值的不合理现象,对高速铁路运营安全产生不利影响,因此有必要对该计算公式进行修改完善。根据公跨铁立交桥与铁路线的夹角大小分(0,70°)、[70°,90°)、[90°,180°)三个区间进行讨论,并利用三角函数法,研究得出一整套新的计算公式。研究成果表明,用新的计算公式得出的公跨铁立交桥异物侵限监测电网设置范围更加科学合理,提高了高速铁路异物侵限监测系统的安全监控性能。     

哈大高铁影响下东北城市群交通网络空间结构特征研究

哈大高铁的运行缩短了东北城市群之间的相对距离,优化了东北城市群城市交通网络空间结构.通过建立向心性分形模型以及相关性分形模型,以交通距离代替空间的实际距离来研究城市群之间分形特征,通过城市间高速铁路时间距离和高速公路时间距离进行对比,计算高铁开通前后东北城市群交通空间聚集维数和空间关联维数,分析东北城市群交通网络空间结...     

“雾闪”情况下牵引大电流冲击对京广高铁影响的案例分析

通过对京广高铁雾闪案例介绍,探讨"雾闪"原因及规律,分析"雾闪"对铁路行车设备的危害及造成红光带的原因,提出减少"雾闪"的措施。