电气化铁路接触网雷击过电压的研究

张大伟

摘要：接触网的雷击过电压极大地危害到了电气型铁路有关牵引供电的稳固性，许多雷击均会引发接触网的各类绝缘子产生闪络。在雷灾过多的地区中，借助高效的防雷对策，可以减小接触网产生的雷灾。在接触网配备避雷器即减小雷灾的一大对策，避雷器在雷击过多的区域中施行增设接地的装配方法，能够收获较优的防雷成效。

关键词：接触网；电气化铁路；雷击过电压

1.前言

我国电气型铁路获得了进展，调研对负责为铁路予以供电的接触网有关的防雷对策尤为关键。因为铁路型接触网横穿区域中的天气、地形等状况区别过多，特别是在横穿开阔平原、桥梁期间，大型建筑较少，桥梁就变成了大型建筑，较易被雷击，尤其是雷电运动频频、地势尤为繁杂的区域，铁路型接触网受到雷灾的状况过重。所以，应对电气型铁路的各类接触网施行防雷调研。

2.雷击型接触网中的行波传送型模型

在产生了雷击后，线路中的电压与电流分散规律借助传送线公式施行求解。对传送线公式施行求解，原本把地表当作较优的平面，忽视了地损耗对于导线数值与磁场耦合予以的影响[1]。因为雷电波具备大量的高频构成，导线中的趋肤反应与电磁场、地间产生的耦合功能尤为突出。公式即：A即Rdc=1/πσr？，B即1/2πr√μ/σ。

V（x，t）与I（x，t）即雷电波在接触网施行传送期间，某大监测处中的瞬时电压与电流，x即监测处及雷击处间的间距，t即雷电波自雷击处传送至监测处的耗时；L即单元长度的电感；G即单元长度的电导；C即單元长度的对地电容；A与B即常数；ζ（t）即瞬间地阻抗；r即导体的半径；μ即导体的介电常数；σ即导体的磁导率。

首个积分凸显出了导体的阻抗与电流产生的卷积，ζ（t）凸显出了地数值对于体系高频损耗产生的影响，A与B凸显出了导体的趋肤反应产生的影响。对接地型阻抗，电力体系大量借助Carson型理念加以测算。Seymlen依据传送的行波频次与地阻抗中的临界频次间的关联性，把地阻抗施行了区分与归总，设定了不一致频次段的适宜范畴。假定地中的导电率即σg，介电常数即εg，临界频次ωc即σg/εg，电磁波的频次即ω：

（1） 如果ω<0.1ωc，即低频段，地表即导体，借助Carson型理念辅以等效，普遍的电力传送即这一类。

（2） 如果0.1ωc<ω<2ωc，即高频段，地表凸显为导电与绝缘间的过渡状况，雷击行波的传送即这一类。

（3） 如果ω>2ωc，即超高频段，地表对其凸显为绝缘状况，电磁脉冲讯号即这一类。

顾虑地表中的电导率与介电常数对于过电压产生的影响，对增强导线即R4被雷击后接触网各大路段中的感应电压辅以调研。顾虑地表与地电阻对于场线耦合产生的影响，获得两大前提之下各大路段中感应电压产生的波形。仿真借助1.2/50μs规范型雷电流波形，接触线的自阻抗Zc即0.1192+j0.7522Ω/km，负馈线的自阻抗Zf即0.2036+j0.8847Ω/km，维护线Zpw即0.3021+j0.7827Ω/km，增强线的自阻抗Zr即0.2756+j0.7614Ω/km，雷电流即1.2/50μs、幅值即50kA的双指标型波形，地电导率即0.0004S/m，介电常数即10。

顾虑地阻抗对于场线耦合产生的影响，各大路段中雷击过电压产生的幅值均增多，且距地愈近的路段被影响愈多；路段中的感应型电压波形被地阻抗所影响而产生了变换，距地愈近的路段中感应电压的初始极性即负，与把地表当作优良地不一致[2]。在地阻抗对于导线数值与场线耦合产生影响后，R1的感应电压产生的峰值均增多，R2与R3的感应电压产生的正向峰值有所减少，然而，负峰值极大地增多。

3.构建架空型避雷线后的过电压与耐雷状况

接触网在构建了架空型避雷线后，雷击状况囊括了感应雷与三类状况：①雷规避避雷线击至接触网路段；②雷击至支柱；③雷击至避雷线。

3.1感应型电压过电压

构建避雷线后，由于接地型避雷线中的电磁具备屏蔽功能，让接触网导线产生的感应过电压减小，测算式子即：U5即25i/S（h0-k0hb），k0即避雷线及导线间产生的几何耦合数值；h0即承力索触地后的高度。

耦合数值愈高，屏蔽功能愈优，感应过电压愈小。因为感应过电压产生的极性及雷云载荷不一致，因此，感应过电压减小会使得作用到路段绝缘子串的过电压减小，进而提升路段绝缘子串的耐雷层次。

3.2雷规避避雷线击至接触网路段过电压与耐雷状况

模拟试验与实地运作经验指出了，规避率即Pa与避雷线对于外在导线产生的维护角即a、支柱高度即h与地势状况相关，借助如下式子施行测算：

平原路段：lgPa即a√h2/86-3.90；山区路段：lgPa即a√h2/86-3.35。接触网平原路段雷规避率即0.08%；接触网山区路段雷规避率即0.3%。

雷电规避接触网后，接触网及架空型避雷线间具备耦合功能，其间的耦合要顾虑电晕产生的影响[3]。路段中绝缘耐受型过电压即U4即100I（1-kc），kc即接触网及架空型避雷线产生的电晕型耦合数值。接触网路段的耐雷层次即ixn即：U50%/100（1-hc）。

3.3雷击支柱型过电压与耐雷状况

雷击至支柱后，雷电流横穿受击支柱进地，其余电流横穿避雷线经由邻近支柱进地。支柱的顶电位即Uz即βi2R+Lzβdi/dt即βi（R+Lz/2.6），iz即βi，β即支柱的分流数值。β即1/1+Lz/Lb+1.3R/Lb，测算避雷线及导线间产生的耦合功能与雷击汇集接地型支柱期间在导线获得的感应过电压，路段中的耐雷层次即ixn即U50%/（1-kc）/（βR+βLz/2.6）+1/2.6（h0-k0hb），kc即k0k1即避雷线及接触网路段中的电晕耦合数值。所以，在构建避雷线期间，应借助减小接地电阻即R与提升耦合数值即kc当作增强耐雷层次的关键方法。

4.结束语

对接触网辅以防雷，对铁路得以顺畅运作来说尤为关键，而借助文章所予以的计划以对接触网防范直击雷与耐雷层次的提升均具备优良的成效。现阶段，铁路获得了极大地提升与进展，为了保障铁路在运作期间的稳固性，加上牵引供电体系运作设施的安全性，在接触网之上全线构建避雷线即铁路防雷的一大关键对策，必定会获得全方位的推行与运用。

参考文献：

[1]沈海滨，陈维江，边凯，等.高速铁路接触网悬式复合绝缘子防雷应用特性实验研究[J].高电压技术，2015，（05）：1574-1581.

[2]鲁敏，韩兰贵.高速铁路接触网耐疲劳载流整体吊弦的研发与比较[J].铁路工程技术与经济，2017，（03）：1-4.

[3]王春旭.供电6C系统在高速铁路接触网故障抢修指挥中的运用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016，（02）：254-255.