接触网课程设计

课程名称：接触网课程设计院系：电气工程系专业：铁道电气自动化年级：2012级姓名：曹思田蔓琳学号：指导教师：吴卫伟西南交通大学峨眉校区2015年3月18日摘要本设计主要阐述接触网雷害分析及防雷措施。接触网是电气化铁道系统必不可少的主要设施之一，特点是没有备用线路，发生任何事故，都将中断铁道运营。接触网线路长，穿越山陵旷野，遭受雷电袭击的机率大，容易受雷击导致电气设备损坏。接触网没有避雷线，接触网上装有少量的避雷器，其工作接地直接接在钢轨上，或接入轨道电路的轭流变压器线圈中点。这样的简单方式对防止雷电过电压是不够的。本文就是针对铁路电网结构及特点，研究雷电过电压及其保护措施，保证铁路电网的安全运行，减少雷击损失。这不仅对铁路运输具有重要的经济意义，也对加快社会物质流动和经济建设步伐具有重要的意义，也是工程实际中需要研究解决的热门课题。我国客运专线建设速度加快，所经地区地理、气象、气候条件差别较大，情况复杂，如果接触网不设避雷线，易遭受雷击引起损坏。为保证接触网运行的高可靠性在分析德国、日本接触网防雷措施的基础上结合我国电气化铁道现状，提出接触网系统防雷的改建建议。通过分析和理论计算，对客运专线接触网系统防雷进行研究。针对电气化铁道中部分线路遭受雷击较频繁的现状对广深线接触网遭受雷击跳闸进行了统计分析，建议广深线全线架设架空地线架空地线采用柱顶方式安装。在强雷区应设置避雷线对客运专线应切实做好避雷器和避雷线的接地，保障避雷设施正常运行。关键词：电气化铁道；接触网；防雷措施目录摘要..................................................错误!未定义书签。第一章绪论...............................................................61.1接触网防雷的意义.................................错误!未定义书签。1.2接触网防雷的背景.................................错误!未定义书签。1.3接触网防雷的现状.................................错误!未定义书签。第二章雷电的起源及主要参数...............................错误!未定义书签。2.1雷云的产生.......................................错误!未定义书签。2.1.1感应起电说..................................错误!未定义书签。2.1.2温差起电说..................................错误!未定义书签。2.1.3冻结起电说..................................错误!未定义书签。2.2雷电的产生.......................................错误!未定义书签。2.2.1闪电的初始击穿..............................错误!未定义书签。2.2.2先导流注....................................错误!未定义书签。2.2.3闪电通道....................................错误!未定义书签。2.2.4主放电过程..................................错误!未定义书签。2.2.5回击过程....................................错误!未定义书签。2.3雷电的种类........................................错误!未定义书签。2.4雷电的波形及主要参数..............................错误!未定义书签。2.4.1雷电流波形..................................错误!未定义书签。2.4.2雷电流幅值..................................错误!未定义书签。2.4.3雷电流的波前时间、陡度及波长................错误!未定义书签。2.5过电压保护中雷电的几个主要参数...................错误!未定义书签。2.6雷电过电压及雷电放电分析.........................错误!未定义书签。2.6.1雷电先导放电阶段............................错误!未定义书签。2.6.2雷电主放电阶段..............................错误!未定义书签。2.6.3雷电余辉放电阶段............................错误!未定义书签。第三章雷电对高速铁路的危害.............................错误!未定义书签。3.1高速铁路接触网落雷分析...........................错误!未定义书签。3.1.1雷暴日......................................错误!未定义书签。3.1.2地面落雷密度................................错误!未定义书签。3.1.3高速铁路接触网的落雷次数....................错误!未定义书签。3.2雷电对高速铁路接触网的影响.......................错误!未定义书签。3.2.1直击雷......................................错误!未定义书签。3.2.2感应雷......................................错误!未定义书签。3.2.3雷电反击....................................错误!未定义书签。3.2.4接触网耐雷水平计算..........................错误!未定义书签。3.3南昆、广深线接触网遭受雷击跳闸统计分析..........错误!未定义书签。3.4雷电机理及对接触网的危害分析.....................错误!未定义书签。3.4.1雷电流的概率分布............................错误!未定义书签。第四章接触网防雷措施及作用..............................错误!未定义书签。4.1防雷体系的构成及防雷措施种类.....................错误!未定义书签。4.2接触网防雷措施的几点原则.........................错误!未定义书签。4.3现有的接触网防雷措施建议.........................错误!未定义书签。4.4接触网雷击区域的划分.............................错误!未定义书签。4.5接闪器的作用.....................................错误!未定义书签。4.5.1避雷线在防雷中的应用........................错误!未定义书签。4.5.2避雷线在接触网防雷中的作用..................错误!未定义书签。4.6避雷器的发展史...................................错误!未定义书签。4.6.1氧化锌避雷器工作原理........................错误!未定义书签。4.6.2避雷器的工作原理及失效机理..................错误!未定义书签。4.6.3避雷器在防雷中的应用........................错误!未定义书签。4.6.4安装避雷器对接触网耐雷水平的影响............错误!未定义书签。4.7接地系统在防雷中的作用...........................错误!未定义书签。4.7.1接地方式及电阻对接触网反击耐雷水平的影响....错误!未定义书签。4.8放电间隙的作用及影响.............................错误!未定义书签。第五章对接触网防雷自我总结..............................错误!未定义书签。3.4避雷器设置的分析.................................错误!未定义书签。3.4客运专线接触网防雷建议结论..................................................错误!未定义书签。致谢..................................................错误!未定义书签。参考文献..................................................错误!未定义书签。第一章绪论1.1接触网防雷的意义接触网是牵引供电系统的重要组成部分，绝大部分裸露于自然环境中且没有备份，需要采用必要的大气过电压防护措施。如果缺少防护措施或措施不当，可能引起绝缘子损坏、造成线路跳闸，直接影响电气化铁道运营。同时雷击产生的侵入波过电压通过接触网传人牵引变电所，可能引起所内电气设备的损坏造成更大的事故。我国地域广大，因雷击导致人员伤亡、设备损坏的事故屡见不鲜。根据牵引供电系统运营部门统计数据分析，目前开通的3．2万公里电气化铁道中部分线路雷击事故比较频繁，所以应重视接触网的防雷设计，以运输安全为目标，以系统优化、综合防护、防雷减灾的原则进行接触网防雷设计。1.2接触网防雷的背景1.1.1国外高速铁路防雷设计概况德国铁路防雷现状德国铁路经实际测量表明，欧洲中部地区每100km接触网在1年的时间内可能遭受1次雷电冲击。雷电对接触网的直接冲击会导致雷电冲击过电压，其在设计中考虑过采用过电压保护装置限制雷电过电压，一般应用避雷器。同时他们也认为避雷器只能对过电压进行有限的保护，一般只用于有频繁雷电存在的地段，在其它区段，无论是从经济方面还是防护效益方面一般不考虑设置防雷装置，这也是我们在欧洲的电气化铁道中很少见到接触网避雷装置的原因。日本铁路防雷现状日本由于其特殊的地理条件和气象条件，在电气化铁道接触网设计中，根据雷击频度及线路重要程度，将国土的防雷等级划分为A、B、C区域并规定了相应的防雷措施：A级区的雷害严重且线路重要，需要进行全面防雷保护，全线接触网架设架空避雷线，同时在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头或连接处、架空地线终端设置避雷器；B级区雷害比较严重且线路重要，对部分特别需要的场所沿接触网架设架空避雷线，同时在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头或连接处、架空地线终端设置避雷器；C级区一般在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头或连接处设置避雷器。1.1.2国内接触网防雷设计概况我国电气化铁道接触网防雷设计主要依据《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009--2005)和《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》(铁建设[2007]39号)的相关规定。根据雷电日的数量分为4个等级的区域：年平均雷电日在20天及以下地区为少雷区，年平均雷电日在20天以上、40天及以下地区为多雷区，年平均雷电日在40天以上、60天及以下地区为高雷区，年平均雷电日在60天以上地区为强雷区。高速铁路设计规范(试行)中规定重污染或重雷区以及高路基高架桥隧道口等重点地段的接触网应增设氧化锌避雷器。高速铁路设计规范(试行)第21．4．4．2规定:牵引网中的防雷接地装置在贯通地线上的接入点与其他设备在贯通地线的接入点间距不应小于15m接触网中的防雷设备主要指接触网上安装的避雷器，为减少对综合接地系统上其它电气设备(如信号设备)的影响，防止电压通过接地网反击，应保证具有一定的地中距离使得沿接地体传播的过电压衰减到不危险的程度，按现行国家规范