我國(guó)高速鐵路建設(shè)中多采用高架橋,導(dǎo)致接觸網(wǎng)導(dǎo)線對(duì)地高度增加,引雷范圍增大,因此針對(duì)我國(guó)高速鐵路接觸網(wǎng)引雷特性研究十分必要。 本項(xiàng)目基于分形理論,建立了符合我國(guó)高鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)況的雷擊分形模型,實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)系統(tǒng)雷擊路徑的分形模擬。研究了高速鐵路雷電上行先導(dǎo)的起始條件隨雷電流幅值、高架橋高度等相關(guān)因素的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)高架橋高度為30米,雷電流幅值為190 kA的極限條件情況下,AF線最大表面場(chǎng)強(qiáng)才能達(dá)到上行先導(dǎo)起始的臨界條件,因此可認(rèn)為接觸網(wǎng)系統(tǒng)在雷電先導(dǎo)躍變前不會(huì)產(chǎn)生上行先導(dǎo)。 研究了高速鐵路接觸網(wǎng)各導(dǎo)線的雷擊率及高架橋接觸網(wǎng)系統(tǒng)的引雷范圍。發(fā)現(xiàn)AF線均能有效屏蔽T線和PW線,左右AF線的雷擊率以高架橋剖面的中心線為中心呈對(duì)稱分布,當(dāng)下行先導(dǎo)水平位置偏離高架橋剖面中心線70m時(shí),該側(cè)的AF線雷擊率達(dá)到最大值。AF線和T線工作電壓幾乎不影響引雷范圍。給出了不同雷電流幅值下高架橋的引雷范圍,如 45kA時(shí),隨著高架橋高度從5米增加到30米時(shí),引雷范圍從304增加到436米。 對(duì)比研究了平地落雷分布規(guī)律及高架橋?qū)β淅追植加绊?,發(fā)現(xiàn)當(dāng)先導(dǎo)位置不變時(shí),平地的地面落雷分布以先導(dǎo)水平為中心呈正態(tài)分布,當(dāng)高速鐵路高架橋修建后,受高架橋引雷的影響,近地面落雷分布分為完全屏蔽區(qū)、部分屏蔽區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)以及正常區(qū);給出了高架橋高度及雷電流幅值對(duì)地面落雷分布影響規(guī)律;提出了高架橋接觸網(wǎng)系統(tǒng)附近地面落雷分布估計(jì)方法。 建立了雷擊高架橋接觸網(wǎng)系統(tǒng)的三維電場(chǎng)仿真模型,研究了高架橋內(nèi)部鋼筋對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)雷擊特性的影響,發(fā)現(xiàn)高架橋的鋼筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)削弱各導(dǎo)線周圍的電場(chǎng),降低接觸網(wǎng)系統(tǒng)的雷擊率。提出了高架橋接觸網(wǎng)系統(tǒng)電容串聯(lián)分壓等效模型,闡明了高架橋結(jié)構(gòu)鋼筋造成導(dǎo)線感應(yīng)電壓下降,雷擊率減少的機(jī)理。 本項(xiàng)目的研究對(duì)我國(guó)高速鐵路雷電防護(hù)奠定了良好的理論基礎(chǔ),也對(duì)普速鐵路、城市軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)雷電防護(hù)具有重要的參考價(jià)值。 2100433B
雷擊是影響高速鐵路安全運(yùn)營(yíng)的主要因素之一,高速鐵路引雷特性的研究對(duì)鐵路防雷措施的提出具有重要指導(dǎo)意義。高速鐵路由于大面積采用高架橋結(jié)構(gòu),使得牽引網(wǎng)對(duì)地高度增加,引雷范圍增大,比普速鐵路遭受雷擊概率大得多。高速鐵路對(duì)安全性的要求又高于普速鐵路,因此,專門針對(duì)高速鐵路高架橋接觸網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行引雷特性研究十分必要。. 本項(xiàng)目擬通過優(yōu)化模擬電荷法研究雷電先導(dǎo)作用下的高架橋電荷分布;研究隨著下行先導(dǎo)發(fā)展,高架橋及接觸網(wǎng)周圍感應(yīng)電荷的動(dòng)態(tài)變化,進(jìn)而研究雷電通道任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)動(dòng)態(tài)變化。結(jié)合所計(jì)算的動(dòng)態(tài)場(chǎng)強(qiáng),計(jì)算該空間任一點(diǎn)處先導(dǎo)往臨近點(diǎn)的發(fā)展概率,模擬先導(dǎo)通道的分形發(fā)展過程;研究雷電流幅值、雷電先導(dǎo)位置、高架橋參數(shù)等變化時(shí)雷擊路徑的變化,給出高架橋接觸網(wǎng)系統(tǒng)引雷范圍和落雷密度隨相關(guān)因素的變化規(guī)律。
在高鐵的整個(gè)系統(tǒng)中,接觸網(wǎng)是最容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。接觸網(wǎng)是高鐵的牽引供電系統(tǒng),從鐵路上方架設(shè)的接觸網(wǎng)上取得高壓電流,從而獲得持續(xù)充足的動(dòng)力。柔性的接觸網(wǎng),最易受到外力的影響發(fā)生位移,在遭到雷擊后發(fā)生短...
一般的城市道路上的高架橋不能算是高速公路。高速公路上面的高架橋才算是走高速公路?! 「呒軜?,即跨線橋,一種橋梁。指擱在一系列狹窄鋼筋混凝土或圬工拱上,具有高支撐的塔或支柱,跨過山谷、河流、道路或其他低...
一般的城市道路上的高架橋不能算是高速公路。高速公路上面的高架橋才算是走高速公路。高架橋,即跨線橋,一種橋梁。指擱在一系列狹窄鋼筋混凝土或圬工拱上,具有高支撐的塔或支柱,跨過山谷、河流、道路或其他低處障...
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112| 電氣時(shí)代 ?2011年第 10期 供配用電產(chǎn)品與技術(shù) PRODUCT & TECHNOLOGY 「電力系統(tǒng)」 高速鐵路及客運(yùn)專線的接觸網(wǎng)是專線電氣化鐵 路的牽引供電系統(tǒng)的主體和關(guān)鍵,它直接關(guān)系到高 速鐵路和客運(yùn)專線的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。 高速鐵路接觸網(wǎng) 高速鐵路接觸網(wǎng)與普速鐵路接觸網(wǎng)主要的區(qū)別 是外部環(huán)境發(fā)生了變化。在普速鐵路中,機(jī)車的負(fù) 荷主要是牽引負(fù)載和克服線路阻力,因此牽引特性 表現(xiàn)為負(fù)荷小和非均勻性;而高速鐵路的牽引負(fù)荷 主要是列車克服高速行駛下空氣阻力所需的動(dòng)力, 而牽引負(fù)載及線路狀況所占的比例較低,因此高速 牽引負(fù)荷的特點(diǎn)是負(fù)荷大(是普速牽引負(fù)荷 3~4 倍),并具有持續(xù)性。為保證大負(fù)荷持續(xù)供電,接觸 網(wǎng)的載流量要求有大的提高,因此高速鐵路接觸網(wǎng) 與普速鐵路接觸網(wǎng)在材質(zhì)、工藝、技術(shù)含量和結(jié)構(gòu) 參數(shù)方面都有質(zhì)的區(qū)別。 1. 材料和零部件的區(qū)別 普速鐵路與高速鐵路
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就我國(guó)高速鐵路建設(shè)來說,其所設(shè)定的地理區(qū)域跨度較大,同時(shí)缺乏備用系統(tǒng)的設(shè)立,所以,當(dāng)其遭遇雷擊就將可能產(chǎn)生難以恢復(fù)的故障,嚴(yán)重將導(dǎo)致供電區(qū)段停運(yùn)的狀況.為保證高速鐵路的運(yùn)行安全,應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)防雷技術(shù)的研究.本文簡(jiǎn)要地就高速鐵路接觸網(wǎng)的防雷設(shè)施設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,并在這基礎(chǔ)上就提高接觸網(wǎng)防雷性能的措施進(jìn)行探究.以期為提高接觸網(wǎng)防雷性能,實(shí)現(xiàn)我國(guó)高速鐵路的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供參考.
國(guó)內(nèi)高速鐵路投入運(yùn)行后接觸網(wǎng)經(jīng)受住了各種考驗(yàn),供電基本安全可靠,但也暴露出一些問題,特別是雷擊引起的接觸網(wǎng)設(shè)備故障問題非常突出。據(jù)統(tǒng)計(jì),2010—2011年全路因雷擊造成牽引供電系統(tǒng)故障52起,2012年1~7月造成牽引供電系統(tǒng)故障30起;京滬、武廣高鐵開通接觸網(wǎng)遭雷擊530起,接觸網(wǎng)設(shè)備時(shí)有損壞,影響了高速鐵路運(yùn)輸秩序及牽引供電安全。
雷電過電壓是雷云放電引起架空電力線路的過電壓,可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓2種。直擊雷過電壓是由于雷電放電,強(qiáng)大的雷電流直接流經(jīng)被擊物產(chǎn)生的過電壓,其特點(diǎn)是放電電壓高、放電電流大、放電過程時(shí)間短、閃電電流波形波頭陡度大;感應(yīng)雷過電壓是雷擊線路附近大地,由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓,其特點(diǎn)是雷電感應(yīng)電壓幅值與雷云對(duì)地放電時(shí)的電流、線路間相對(duì)位置、土壤電阻率、線路長(zhǎng)度和高度、設(shè)備接地裝置的電阻等諸多因素有關(guān)。與直擊雷過電壓相比,感應(yīng)雷過電壓的波形較平緩,波長(zhǎng)較長(zhǎng)。由于雷電現(xiàn)象極為頻繁,產(chǎn)生的雷電過電壓可達(dá)數(shù)千千伏,足以使電氣設(shè)備絕緣發(fā)生閃絡(luò)和損壞。
作用于高速鐵路架空接觸網(wǎng)的雷電過電壓絕大部分(約90%)是由帶負(fù)電的雷云對(duì)地放電引起的,稱為負(fù)下行雷。負(fù)下行雷包括若干次重復(fù)的放電過程,每次放電可分為先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電3個(gè)階段。
(1)雷電先導(dǎo)放電階段
因雷云帶有大量電荷,由于靜電感應(yīng)作用,大地感應(yīng)出與雷云相反的電荷,雷云與地面形成一個(gè)已充電的電容器,雷云中的電荷分布是不均勻的,當(dāng)雷云中的某個(gè)電荷密集中心的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí),空氣便開始電離,形成指向大地的一段電離的微弱導(dǎo)電通道,稱為先導(dǎo)放電。開始產(chǎn)生的先導(dǎo)放電是跳躍式向前發(fā)展,平均速度105~106m/s,中心溫度可達(dá)3×104K,縱向電位梯度約為100~500kV/m,電暈半徑約為0.6~6m,先導(dǎo)放電常常表現(xiàn)為分枝狀,這是由于放電是沿著空氣電離最強(qiáng)、最容易導(dǎo)電的路徑發(fā)展的。這些分枝狀的先導(dǎo)放電通常只有一條放電分支達(dá)到大地,先導(dǎo)放電階段的雷電流很小,約為100A。
(2)雷電主放電階段
當(dāng)先導(dǎo)放電到達(dá)大地,或與大地較突出的部分迎面會(huì)合以后,就進(jìn)入主放電階段。主放電過程是逆著負(fù)先導(dǎo)的通道由下向上發(fā)展的。在主放電中,雷云與大地之間所聚集的大量電荷,通過先導(dǎo)放電所開辟的狹小電離通道發(fā)生猛烈的電荷中和,放出巨大的光和熱,通道溫度可達(dá)15000℃~20000℃,使空氣急劇膨脹震動(dòng),發(fā)生霹靂轟鳴,這就是雷電伴隨強(qiáng)烈的閃電和震耳的雷鳴。在主放電階段,雷擊點(diǎn)有巨大的電流流過,大多數(shù)雷電流峰值可達(dá)數(shù)十乃至數(shù)百千安,主放電的時(shí)間極短,為50~100μs,主放電電流的波頭時(shí)間為0.5~10μs,平均時(shí)間約為2.5μs。
(3)雷電余輝放電階段
當(dāng)主放電階段結(jié)束后,雷云中的剩余電荷將繼續(xù)沿主放電通道下移,使通道連續(xù)維持著一定余輝,稱為余輝放電階段。余輝放電電流僅數(shù)百安,但持續(xù)的時(shí)間可達(dá)0.03~0.05s。
雷云中可能存在多個(gè)電荷中心,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電荷中心完成上述放電過程后,可能引起其它電荷中心向第一個(gè)中心放電,并沿著第一次放電通路發(fā)展,因此,雷云放電往往具有重復(fù)性。每次放電間隔時(shí)間約為0.6ms~0.8s,即多次重復(fù)放電。據(jù)統(tǒng)計(jì),55%的落雷包含2次以上,重復(fù)3~5次的占25%,平均重復(fù)3次,最高記錄42次。
綜上所述,直擊雷、感應(yīng)雷對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備都有影響,雷擊的主放電過程對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備破壞極大,余輝放電次之,而先導(dǎo)放電基本上對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行沒有影響。
雷電放電受氣象條件、地形和地質(zhì)等許多自然因素影響,帶有很大的隨機(jī)性,主要的雷電參數(shù)有雷暴日及雷暴小時(shí)、地面落雷密度、主放電通道波阻抗、雷電流極性、雷電流幅值、雷電流等值波形、雷電流陡度等。其中,雷暴日、地面落雷密度是防雷保護(hù)設(shè)計(jì)最重要的依據(jù)。
(1)雷暴日
表征一個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)的頻繁程度通常以該地區(qū)的雷暴日(Td)來表示。雷暴日是指該地區(qū)平均一年內(nèi)有雷電放電的平均天數(shù),單位為d/a。國(guó)內(nèi)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》(以下簡(jiǎn)稱DL/T620-1997標(biāo)準(zhǔn))中平均年雷暴日數(shù)不超過15d的地區(qū)劃為少雷區(qū),如西北地區(qū);平均年雷暴日數(shù)超過15d但不超過40d的地區(qū)劃為中雷區(qū),如長(zhǎng)江流域;平均年雷暴日數(shù)超過40d但不超過90d的地區(qū)劃為多雷區(qū),如華南大部分地區(qū);平均年雷暴日數(shù)超過90d的地區(qū)及根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)雷害特別嚴(yán)重的地區(qū)劃為雷電活動(dòng)特殊強(qiáng)烈區(qū),如海南島和雷州半島。
(2)地面落雷密度
雷云對(duì)地放電的頻繁程度以地面落雷密度(g)來表示,g是指每一雷暴日每平方公里地面遭受雷擊的次數(shù)。DL/T620-1997標(biāo)準(zhǔn)中給出的地面落雷密度和雷暴日的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式g=0.023Td0.3,由此判斷,一年中雷暴日越多的地區(qū)地面落雷密度越大,中雷區(qū)Td=40,則γ=0.07;重雷區(qū)Td=90,則γ=0.09。
(3)高速鐵路接觸網(wǎng)的落雷次數(shù)
由于高速鐵路接觸網(wǎng)普遍架設(shè)在空曠田野的橋梁上,一般為該區(qū)域的最高點(diǎn),存在引雷作用,其吸引范圍與導(dǎo)線高度等因素有關(guān),每100km線路每年遭受雷擊的次數(shù)N為
式中,b為邊相導(dǎo)線間的距離,m;h為導(dǎo)線的平均高度,m。
由此可對(duì)接觸網(wǎng)的落雷進(jìn)行分析,中雷區(qū)Td=40,γ=0.07,接觸網(wǎng)的落雷次數(shù)為N=0.28(b 4h),高速鐵路接觸網(wǎng)的高度在16~36m,兩線間距約14m。按接觸網(wǎng)平均高度26m計(jì)算,中雷區(qū)落雷次數(shù)為33次/100km·a。重雷區(qū)Td=90,γ=0.09,接觸網(wǎng)的落雷次數(shù)為N=0.81(b 4h),重雷區(qū)落雷次數(shù)為95次/100km·a。
一般220kV電力線路,b=11.6m,h=27.25m,則中雷區(qū)、重雷區(qū)落雷次數(shù)分別為33.8次/100km·a和97.7次/100km·a。可見,國(guó)內(nèi)高速鐵路接觸網(wǎng)與220kV電力線路的落雷次數(shù)基本相當(dāng)。
(1)直擊雷
直擊雷放電電壓高、放電電流大,當(dāng)雷電擊中導(dǎo)線后,在導(dǎo)線上產(chǎn)生很高的過電壓,會(huì)引起絕緣子閃絡(luò)和設(shè)備損壞。例如,2012年7月4日14時(shí)12分,直擊雷擊中京滬高鐵王莊—匡莊區(qū)間2482#支柱加強(qiáng)線支持絕緣子,造成瓷絕緣子破損2片,故障停電11min。架設(shè)避雷線可有效地減少雷直擊接觸網(wǎng)的概率。
(2)感應(yīng)雷
雷云對(duì)地放電時(shí),落雷處距架空接觸網(wǎng)的垂直距離S>65m時(shí),無避雷線的架空導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓最大值可按下式估算:
式中,Ui為雷擊大地時(shí)感應(yīng)雷過電壓,kV;I為雷電流幅值,kA;hc為導(dǎo)線平均高度,m;S為雷擊點(diǎn)與線路的垂直距離,m。
感應(yīng)雷過電壓與雷電流幅值I成正比,與導(dǎo)線懸掛平均高度hc成正比,hc越高則導(dǎo)線對(duì)地電容越小,感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電壓就越高;感應(yīng)雷過電壓與雷擊點(diǎn)到線路的距離S成反比,S越大,感應(yīng)雷過電壓越小。由于雷擊地面時(shí),被擊點(diǎn)的自然接地電阻較大,最大雷電流幅值一般不會(huì)超過100kA,按100kA進(jìn)行估算,感應(yīng)雷過電壓的幅值為300~400kV,可引起35kV及以下電壓等級(jí)電力線路的絕緣子閃絡(luò),而對(duì)110kV及以上電壓等級(jí)的電力線路,則不會(huì)引起閃絡(luò)。例如,2012年7月12日17時(shí)35分,感應(yīng)雷造成武廣高鐵赤壁北至岳陽東區(qū)間上下行接觸網(wǎng)停電,938#、940#支柱上正饋線絕緣子閃絡(luò),故障停電24min。
(1)現(xiàn)有的接觸網(wǎng)防雷措施
現(xiàn)有的鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,根據(jù)雷電日及運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),按下列原則對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行大氣過電壓保護(hù):“高雷區(qū)及強(qiáng)雷區(qū),下列重點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)避雷器:①分相和站場(chǎng)端部絕緣錨段關(guān)節(jié);②長(zhǎng)度2000m及以上隧道的兩端;③較長(zhǎng)的供電線或AF線連接到接觸網(wǎng)上的接線處。強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)架設(shè)獨(dú)立的避雷線。”依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范,接觸網(wǎng)可采取的防雷措施如下:
①接觸網(wǎng)柱頂架設(shè)避雷線,避雷線對(duì)承力索、正饋線的保護(hù)角不宜大于20°,避雷線宜每200~300m設(shè)獨(dú)立接地極。
②支柱接地與高速鐵路綜合接地系統(tǒng)的貫通地線相連,當(dāng)鐵路未設(shè)綜合接地系統(tǒng)時(shí),支柱通過保護(hù)線或回流線、架空地線等實(shí)現(xiàn)安全接地。
③在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、高壓電纜頭等處采用氧化鋅避雷器。
(2)接觸網(wǎng)防雷技術(shù)發(fā)展思路
①構(gòu)建區(qū)域化設(shè)防網(wǎng)絡(luò)
參考國(guó)內(nèi)電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)和雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)的雷電日、地閃密度及雷電流幅值等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),找出各省區(qū)鐵路沿線雷電活動(dòng)特性,便于接觸網(wǎng)采取針對(duì)性的防雷措施和差異化設(shè)計(jì)。鐵路供電部門還可進(jìn)一步研究利用雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)的雷電臨近預(yù)警功能進(jìn)行預(yù)防工作,利用雷電定位功能進(jìn)行接觸網(wǎng)雷電故障點(diǎn)的快速標(biāo)定,便于組織搶修工作。
②提高接觸網(wǎng)雷電設(shè)防精度
根據(jù)雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的雷電活動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算鐵路沿線接觸網(wǎng)遭受雷擊的頻度及跳閘率,并結(jié)合地形地貌(如平原/山谷、荒漠/樹木等)及接觸網(wǎng)架設(shè)特征(路基/高架)等確定雷電設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及防雷措施。
③采取針對(duì)性的接觸網(wǎng)防雷措施
對(duì)于鐵路穿越雷電活動(dòng)密集地區(qū),或接觸網(wǎng)遭受直擊雷較多的路段,如平原/荒漠地區(qū)或高架橋區(qū)段,采取以局部架設(shè)避雷線為主的防雷措施。
對(duì)于鐵路選線臨近雷電活動(dòng)密集地區(qū),或山谷里、樹木覆蓋率高及臨近城市高層建筑等情況,接觸網(wǎng)采取以預(yù)防感應(yīng)過電壓、反擊雷電過電壓為主的防雷措施。
(3)高速鐵路接觸網(wǎng)防雷存在的問題
①避雷線設(shè)置
在橋隧相連的山區(qū)高速鐵路,獨(dú)立避雷線設(shè)置有難度,由于高速鐵路接觸網(wǎng)普遍采用AT供電方式,可以考慮提升保護(hù)線(PW)或正饋線(AF)高度兼作避雷線的方案。
當(dāng)利用保護(hù)線兼作避雷線時(shí),應(yīng)做獨(dú)立的接地極,且鐵路沿線吸上線設(shè)置點(diǎn)、建筑物內(nèi)的電氣、電子設(shè)備或變、配電所35kV及以下設(shè)備與貫通地線的地下連接點(diǎn),應(yīng)與該獨(dú)立接地點(diǎn)保持15m以上的地中距離。
當(dāng)利用正饋線兼作避雷線時(shí),在牽引變電所正饋線上網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置隔離開關(guān),保證具備正饋線單獨(dú)退出運(yùn)行或故障切除的功能。
②避雷器設(shè)置
國(guó)內(nèi)接觸網(wǎng)普遍采用無間隙氧化鋅避雷器,額定電壓42kV,標(biāo)稱放電電流5kA,該氧化鋅避雷器在高速鐵路運(yùn)行中存在如下問題:
由于交直交傳動(dòng)動(dòng)車組的高次諧波電流引起牽引供電系統(tǒng)諧振,高幅值、高頻率電壓造成多條高鐵接觸網(wǎng)避雷器閥片發(fā)熱、爆炸。
在直擊雷的主放電階段,由于雷電流峰值可達(dá)數(shù)十乃至數(shù)百千安,主放電的時(shí)間約為50~100μs,而接觸網(wǎng)用氧化鋅避雷器的標(biāo)稱放電電流5kA、放電時(shí)間20μs的技術(shù)條件較低,在高速鐵路運(yùn)行中,存在雷電后避雷器放電計(jì)數(shù)但絕緣子仍閃絡(luò)擊穿的現(xiàn)象。
所以,合理的避雷器設(shè)置不是簡(jiǎn)單的增加數(shù)量和密度,而是應(yīng)進(jìn)一步提高避雷器耐受過電壓、過電流能力。
根據(jù)雷電過電壓及雷電放電過程分析,可以看出雷擊的主放電過程對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備破壞極大。高速鐵路接觸網(wǎng)與電力系統(tǒng)220kV架空線路的落雷次數(shù)相當(dāng),由于接觸網(wǎng)的絕緣等級(jí)較低,因此直擊雷、感應(yīng)雷均會(huì)破壞接觸網(wǎng)絕緣性能,造成安全隱患。在現(xiàn)有接觸網(wǎng)防雷措施的基礎(chǔ)上,應(yīng)注意采用或發(fā)展以下防雷技術(shù):
(1)參考國(guó)內(nèi)電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng),構(gòu)建高速鐵路區(qū)域化接觸網(wǎng)雷電設(shè)防網(wǎng)絡(luò)。
(2)利用雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的雷電活動(dòng)數(shù)據(jù),提高接觸網(wǎng)雷電設(shè)防精度。
(3)判別鐵路沿線直擊雷、感應(yīng)雷的影響因素,采取針對(duì)性的接觸網(wǎng)防雷措施。
(4)靈活采取獨(dú)立避雷線或利用保護(hù)線、正饋線兼作避雷線的技術(shù)方案,并適當(dāng)提高氧化鋅避雷器的技術(shù)參數(shù)。
因電氣化鐵路接觸網(wǎng)沿鐵路線露天架設(shè),使其成為易受雷擊傷害的設(shè)備。我國(guó)高速鐵路多位于田野、郊區(qū),高架橋梁多,其接觸網(wǎng)更易受到雷擊的侵害。接觸網(wǎng)遭受雷電壓后,一般表現(xiàn)為跳閘、重合閘、合閘成功。此時(shí),接觸網(wǎng)一般都能正常運(yùn)用。由于難以確定雷擊是否造成了接觸網(wǎng)斷線、塌網(wǎng)等災(zāi)害,在高速鐵路運(yùn)營(yíng)中,一般需首列動(dòng)車組限速運(yùn)行,以避免高速運(yùn)行動(dòng)車組引起大面積接觸網(wǎng)損壞情況的發(fā)生。本文總結(jié)了我國(guó)高鐵接觸網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)中雷擊情況,對(duì)加強(qiáng)高速鐵路接觸網(wǎng)防雷措施進(jìn)行探討。2100433B
針對(duì)我國(guó)電氣化高速鐵路中存在接觸線不平順狀態(tài)評(píng)價(jià)困難的關(guān)鍵問題,結(jié)合軌道交通電氣化與自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)處理的理論知識(shí)和計(jì)算機(jī)仿真建模技術(shù),通過系統(tǒng)研究影響電氣化高速鐵路接觸線不平順的因素,劃分接觸線不平順狀態(tài),利用大量的電氣化高速鐵路接觸網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和仿真模型,借鑒軌道譜經(jīng)驗(yàn),嘗試構(gòu)建電氣化高速鐵路接觸網(wǎng)線譜,并進(jìn)行工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)的相互驗(yàn)證。進(jìn)一步研究電氣化高速鐵路接觸網(wǎng)線譜與接觸線不平順的關(guān)系,以及接觸線不平順狀態(tài)對(duì)弓網(wǎng)受流質(zhì)量的影響,為評(píng)估接觸線的不平順狀態(tài)和弓網(wǎng)關(guān)系提供一條有效的新思路,也為今后我國(guó)電氣化高速鐵路接觸網(wǎng)的安全運(yùn)行和有效評(píng)價(jià)提供重要的技術(shù)支持。