電氣化鐵道牽引網(wǎng)供電方式與及防雷探討畢業(yè)設計管理資料

1、湖南鐵路科技職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）課題：電氣化鐵道牽引網(wǎng)供電方式與防雷探討編號：專業(yè)：電氣化鐵道技術班 級：3092班學生姓名：指導教師：王向東、陳衡峰完成日期：2011 年12月20日設計（論文）任務與要求:任務：通過對牽引供電系統(tǒng)理論的學習，了解牽引供電系統(tǒng)的相關技術，并結合具體情 況分析、論證。針對電氣化鐵道對附近通信線路影響的問題，分析了幾種可減輕通信 線路影響的電氣化鐵道牽引網(wǎng)的供電方式，以及牽引網(wǎng)的防雷措施。要求：畢業(yè)論文的內(nèi)容應包括：.電氣化鐵道牽引供電簡介；.電氣化鐵道牽供電電方式；3.電氣化鐵道牽引網(wǎng)的防雷保護設計（論文）依據(jù)的原始資料：1王向東.接觸網(wǎng)檢修與維護.2陳

2、海軍.電力牽引供變電技術M.北京：.3楊玉菲.電氣化鐵道供電系統(tǒng)M 20054譚秀炳交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)20065于萬聚.接觸網(wǎng)設計及檢測原理M.成都：西南交通大學出版社1991.6錢立新.世界高速鐵路技術M.北京：中國鐵道出版社，2003設計（論文）依據(jù)的原始資料：【1】湖南鐵路科技職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）工作規(guī)范（鐵路科職 院【2007】26號文件）（論文）文件的組成及要求：論文組成：摘要、目錄、正文、總結、致謝、參考文獻、指導教師評閱表、 評閱教師評閱表、答辯評閱表、專業(yè)答辯組提問情況、評定書。 論文要求：觀點明確、實事求是、思路清晰、條理清晰、條理清晰，并在 論中能準確的表達

3、出自己的設計成果。參考文獻：1王向東.接觸網(wǎng)檢修與維護.2陳海軍.電力牽引供變電技術M.北京：.3楊玉菲.電氣化鐵道供電系統(tǒng)M 20054譚秀炳交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)20065于萬聚.接觸網(wǎng)設計及檢測原理M.成都：西南交通大學出版社1991.6錢立新.世界高速鐵路技術M.北京：中國鐵道出版社，2003任務下達時間：2011-11-15畢業(yè)設計開始與完成任務日期：2011年11月16日一2011年12月23日系部專業(yè)教學指導委員會系部主任審批意見簽字年 月 日摘要牽引供電回路是由牽引變電所一一饋電線一一接觸網(wǎng)一一電力機車一一鋼 軌一一回流線一一（牽引變電所）接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電

4、流稱 牽引電流，閉合或斷開牽引供電回路會產(chǎn)生強烈的電弧，處理不當會造成嚴重 的后果。通常將接觸網(wǎng)、鋼軌回路（包括大地）、饋電線和回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。 針對電氣化鐵道對附近通信線路影響的問題，分析了幾種可減輕通信線路影響的電 氣化鐵道牽引網(wǎng)的供電方式，以及這幾種方式對通信線路的防護原理及具體效果， 對它們存在的問題及解決方案進行了總結歸納。而牽引供電網(wǎng)是電氣化鐵路的關鍵設備之一， 它對電氣化鐵路的穩(wěn)定運行起著極 其重要的作用；而雷擊事故則會對牽引供電網(wǎng)的安全與可靠構成嚴重威脅，所以評 估牽引供電網(wǎng)的防雷性能，降低牽引供電網(wǎng)的雷擊危害具有重要的理論意義與工程 應用價值。關鍵詞：電氣化鐵道、供電方式

5、、耐雷水平、防雷措施目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1、電氣化鐵道牽引供電簡介 -1 - HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 牽引變電所-1 - HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 接觸網(wǎng)-5 - HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 牽引網(wǎng)的供電方式-7 - HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 2、電氣化鐵道牽引供電方式

6、 -9 - HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 牽引供電方式簡介 -9- HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 牽引供電的方式及其對通信線路影響和護方法 -9 - HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 3、電氣化鐵道牽引網(wǎng)的防雷保護 -17 - HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 研究背景與動機 -17 - HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 研究現(xiàn)狀與實現(xiàn)途徑

7、 -17 - HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 雷電與雷擊過電壓分析 -19 - HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 雷擊牽弓I網(wǎng)分析 -20 - HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 結論-27 - HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 總結-28 - HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 致謝-29 - HYPERLINK l bookmark53 o Cu

8、rrent Document 參考文獻：-30 -前言1879年5月，德國西門子和哈爾斯公司建造了世界上第一條電氣化鐵路。100多 年來，隨著電機電器制造工業(yè)、電子工業(yè)和電力工業(yè)的發(fā)展，電氣化鐵路運輸以其 巨大的經(jīng)濟效益受到世界各國的普遍重視，得到飛速發(fā)展。我國鐵路電氣化事業(yè)起 始于1956年。1961年8月寶成鐵路（寶雞至成都）寶雞至鳳州段電氣化通車；1975年6月寶成鐵路全線電氣化通車，成為我國第一條電氣化鐵路。寶成鐵路電氣化后， 該鐵路的運能、運量大幅度的增長，推動了我國鐵路電氣化事業(yè)的發(fā)展。目前，電 氣化鐵路已經(jīng)占據(jù)了我國鐵路發(fā)展的絕對主導地位。我國的電氣化鐵路正逐步向高 速鐵路發(fā)展，

9、2007年以動車組的運行為標志，我國的電氣化鐵路已經(jīng)邁入世界先進 行列，高速鐵路的到了飛速發(fā)展，到目前為止我國高速電氣化鐵路運營路程已達上 萬公里。自1961年8月15日，我國第一條電氣化鐵路寶成鐵路鐵路建成通車， 到1980年底，共建成電氣化鐵路，平均每年修建電氣化鐵路還不到 100km, H一 屆三中全會確定了以經(jīng)濟建設為中心的基本路線。隨著我國改革開放的不斷向前推 進，我國的電氣化鐵路建設有了較快的發(fā)展，在“六五”“七五”期間共修建了電氣化鐵路，平均每年修建 已超過500km,到2005年，我國電氣化鐵路總里程達 20000公里，截至到2008年10月，中國電氣化鐵路總里程已達 2600

10、0公里。隨著 我國鐵路第六次提速調(diào)圖以來，以及高速電氣化鐵路的迅速發(fā)展，對電氣化鐵路的 探討逐步加深，尤其是電氣化鐵路牽引網(wǎng)的研究。在本文中我們主要討論的是牽引 網(wǎng)的供電方式，以及各種供電方式及其對通信線路的影響的防護方法和電氣化牽引 網(wǎng)的防雷保護。1.電氣化鐵道牽引供電簡介將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系 統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所將 電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV （或220kV）,經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng) 沿鐵路上空架設，電力機車開弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電所 所在地的接觸網(wǎng)設有分相

11、絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在 此也相應設有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)（含饋電線）稱供 電臂。1嗔*附中力機車演悔圖1-1牽引供電原理圖牽引供電回路是由牽引變電所一一饋電線一一接觸網(wǎng)一一電力機車一一鋼軌一 一回流線一一（牽引變電所）接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電流稱牽引電流, 閉合或斷開牽引供電回路會產(chǎn)生強烈的電弧，處理不當會造成嚴重的后果。通常將 接觸網(wǎng)、鋼軌回路、饋電線和回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。牽引供電設備的檢修維護由供電段負責，牽引供電系統(tǒng)的運行調(diào)度則由供電調(diào) 度負責。供電調(diào)度通常設在鐵路局調(diào)度所和供電段。牽引變電所牽引變電所的任務是將電力系統(tǒng)三相電

12、壓降低，以單相方式饋出。降低電壓是 由牽引變壓器來實現(xiàn)的，將三相變?yōu)閱蜗嗍峭ㄟ^變電所的電氣接線來達到的。牽引變壓器是一種特殊電壓等級的電力變壓器，應滿足牽引負荷變化劇烈、外 部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心臟”。我國牽引變壓器采用三相變二相。隨著技術水平的提高，我國干線電氣化鐵路已推廣使用集中監(jiān)視及控制的遠動 系統(tǒng)，牽引變電所將逐步實現(xiàn)無人值班，直接由供電調(diào)度實行遙控運行。牽引變電所的功能是將三相的110KV域220KV）,然后向鐵路上、下行兩個方向 的接觸網(wǎng)（額定電壓為25KV戲電，牽引變電所每一側(cè)的接觸網(wǎng)都被稱作供電臂。該 兩臂的接觸網(wǎng)電壓相位是不同的，一般是用分相絕緣器隔離開來。相鄰

13、變電所之間 的接觸網(wǎng)電壓一般是同相的BFQ,期間除也用分相絕緣器隔離外，還設置了分區(qū)亭， 通過分區(qū)亭斷路器或隔離開關的操作，實行雙邊（或單邊）供電。牽引變電所外部電源：牽引供電系統(tǒng)一般又由鐵路以外的容量較大的電力系統(tǒng)供電。電力系統(tǒng)有許多 種電等級網(wǎng)絡和設備，其中110KV及以上電壓等級的輸電線路，用區(qū)域變電所中的 變壓器聯(lián)系起來，主要用于輸送強大電力，利用它們向電氣化鐵路的牽引變電所輸 送電力，供電牽引用力。為了保證供電的可靠性，由電力系統(tǒng)送到牽引變電所高壓 輸電線路無一例外地為雙回線。兩條雙回線互為備用，平時均處于帶電狀態(tài)，一旦 一條回路發(fā)生供電故障，另一條回路自動投入，從而保證不間斷供電。

14、牽引變電所主接線：牽引變電所（包括分區(qū)亭、開閉所，AT所等），為了完成接受電能，高壓和分配電 能的工作，其電氣接線可分為兩大部分：一次接線 （主接線）和二次接線。主接線是指牽引變電所內(nèi)一次主設備（即高壓、強電流設備）的聯(lián)接方式，也是變 電所接受電能、變壓和分配電能的通路。它反映了牽引變電所的基本結構和功能。二次接線是指牽引變電所內(nèi)二次設備（即低電壓、弱電流的設備）的聯(lián)接方式。其 作用是對主接線中的設備工作狀態(tài)進行控制，監(jiān)察、測量以及實現(xiàn)繼電保護與運動 化等。二次接線對一次主設備的安全可靠運行起著重要作用。主接線是根據(jù)變電所的容量規(guī)模、性能要求、電源條件及配電出線的要求確定 的，具基本主接線型式

15、有：單母線分段接線、旁路母線的單母線分段接線、雙母線 接線、橋式接線、雙T式（即分支式）接線等。開閉所：所謂開閉所，是指不進行電壓變換而用開關設備實現(xiàn)電路開閉的配電所，一般 有兩條進線，然后多路饋出向樞紐站場接觸網(wǎng)各分段供電。進線和出線均經(jīng)過斷路器，以實現(xiàn)接觸網(wǎng)各分段停、供電靈活運行的目的。又由于斷路器對接觸網(wǎng)短路故 障進行保護，從而可以縮小事故停電范圍。分區(qū)亭：分區(qū)亭設于兩個牽引變電所的中間，可使相鄰的接觸網(wǎng)供電區(qū)段（同一供電臂的上、下行或兩相鄰變電所的兩供電臂）實現(xiàn)并聯(lián)或單獨工作。如果分區(qū)亭兩側(cè)的某一區(qū)段接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障，可由供電的牽引變電所饋電 線斷路器及分區(qū)亭斷路器，在繼電保護的作用

16、下自動跳閘，將故障段接觸網(wǎng)切除， 而非故障段的接觸網(wǎng)仍照常工作，從而使事故范圍縮小一半。AT所：牽引網(wǎng)采用AT供電方式時，在鐵路沿線每隔一定距離設置一臺自耦變壓器AT,該設置處所稱作AT所。牽引變電所變壓器牽引變電所內(nèi)的變壓器，根據(jù)用途不同，分為主變壓器 （牽引變壓器）、動力變壓 器、自耦變壓器（AT所用變壓器幾種；根據(jù)接線方式不同，又有單相變壓器、三相 變壓器、三相一二相變壓器等。盡管變壓器的類型、容量、電壓等級千差萬別，但 其基本原理都是一樣的，具作用都是變換電壓，傳輸電能，以供給不同的電負荷。主變壓器是牽引變電所內(nèi)的核心設備，。由于牽引負荷具有極度不穩(wěn)定、短路故 障多、諧波含量大等特點，

17、運行環(huán)境比一般電力負荷惡劣的多，因此要求牽引變壓器過負荷和抗短路沖擊的能力要強，這也是牽引變壓器區(qū)別于一般電力變壓器的特 點。動力變壓器一般是給本所以外的非牽引負荷供電，容量從幾百至幾千KVA等。自耦變壓器（AT雙AT供電的專用變壓器，自身阻抗很小，一般沿牽引網(wǎng)每1020km設一臺，用以降低線路阻抗，提高網(wǎng)壓水平及減少通信干擾。所用變壓器（又稱自用電變壓器）是給本所的二次設備、檢修設備以及日常生活、 照明負荷供電的設備，容量從幾十至幾百KVA不等。牽引變電所斷路器斷路器是牽引變電所內(nèi)最為重要的電氣設備之一，其工作最為繁重，地位最為 關鍵（結構最為復雜，它依靠本身所具有的強大的滅弧能力，不但可以

18、帶負荷切斷各 種電氣設備和牽引網(wǎng)線路，更可與保護裝置配合，快速、可帶地切斷各種短路故障。牽引變電所目前應用最多的有少油斷路器，六氟化硫斷路器和真空斷路器等幾種，各種斷路器的區(qū)別主要在于所用的滅弧介質(zhì)不同，如少油斷路器采用變壓器油 做為溶溫和滅弧介質(zhì)、六氟化硫斷路器使用六氟化硫氣體（SF6詐為溶溫和滅弧介質(zhì), 真空斷路器則使用真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)等，由于滅弧介質(zhì)不同，斷路器的結構 自然有所差別。隔離開關隔離開關，顧名思義就是一種在需要時將電氣設備、線路與電源隔離開來的開 關設備，具有明顯可見的、距離足夠的斷口，它不帶滅弧裝置，不能開、合負荷電 流和短路電流，具體作用為：1、將需要停電的設備、線

19、路與電源可靠隔離，以保證檢修工作的安全。2、改變供電方式，如110KV進線互投、牽引側(cè)高壓母線的分段運行或并聯(lián)運行 等。3、開、合小電流電路如風壓互感器、避雷器及小容量的空載變壓器等。隔離開關按使用地點不同，有戶內(nèi)式和戶外式兩種，其區(qū)別在于戶外式隔離開 關可適應各種惡劣的氣候條件；按工作相數(shù)不同，有三極聯(lián)動，二極連動和單極三 種；按操作方式不同，有電動和手動兩種，盡管隔離開關的類別多種多樣，但其基 本組成和結構都是一樣的，都由主刀閘、支持瓷瓶、底座、連桿和操作機構幾部分 組成。牽引變電所互感器牽引變電所內(nèi)僅有變壓器、開關等變、配電設備是遠遠不能滿足安全、可靠、 高效供電等要求的，還需要用二次設

20、備將其有效的監(jiān)控、保護起來，因此，就需要 一種變換裝置將主設備中的電氣參數(shù)傳遞給二次設備，如儀表、繼電器等，這種將 高電壓、大電流變換成低電壓、小電流的設備就是互感器，變換電壓的設備叫電壓 互感器，變換電流的設備叫電流互感器?；ジ衅髯饔萌缦拢?）將高電壓、大電流變換成低電壓、小電流，以供儀表、繼電器等二次設備使 用。2）將高電壓與低電壓可靠地隔離開來，以保障二次設備及人身的安全。3）將電壓互感器二次輸電壓統(tǒng)一規(guī)定為 100V,電流互感器二次輸出電流統(tǒng)一規(guī) 定為5A,便于設備設計和制造的標準化，并降低生產(chǎn)成本，。并聯(lián)電容補償裝置有兩種形式的電力負荷素有功負荷和無功負荷，前者做功后者不做功。對電力

21、 系統(tǒng)來說，其供電能力即容量是一定的，為有功功率和無功功率之和，無功份量所 占比重大了，勢必造成有功輸出減少、降低電力系統(tǒng)的容量和利用率，對經(jīng)濟運行 極為不利。牽引用電為感性負荷，利用感性負載和容性負載相位相反，互相抵消的 原理，牽引變電所采用了并聯(lián)電容補償裝置，以彌補牽引負荷帶來的無功損失。該 套裝置并接在牽引側(cè)高壓母線上，由數(shù)個電容器用、并連接成組，再與電抗器串聯(lián) 而成。由于電容器具有過電壓、電流能力較差，斷電后有殘壓，合閘送電會產(chǎn)生過 電壓和涌流等特性，裝設有避雷器、熔斷器、放電線圈和電抗器等加以保護。放電 線圈用以釋放電容器儲存的電荷、降低殘壓，防止再次送電時產(chǎn)生的合閘涌流和過 電壓；

22、用聯(lián)電抗器用于抑制裝置投入時的合閘涌流，吸收牽引負荷產(chǎn)生的高次諧波 并防止電容器組與系統(tǒng)產(chǎn)生高次諧波并聯(lián)諧振。接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)是沿鐵路沿線架設的特殊電力線路，電力機車受電弓通過與之滑動摩擦 接觸而授流，取得電能。所以兩者均應保持良好的工作狀態(tài)。受電弓的運動狀態(tài)是很復雜的，影響因素也很多。為了保證對其良好的供電， 接觸網(wǎng)結構本身應做到：第一、接觸線距鋼軌面的高度應盡量相等，定位點及跨中與受電弓中心相對位 置符合要求；第二、接觸懸掛應有較均勻的彈性和良好的穩(wěn)定性；第三、良好的絕緣性能；第四、適應氣象條件的變化并能保持上述特性不應有很大的變化；第五、接觸網(wǎng)結構應力求輕巧簡單，做到標準化，方便施工和運行維

23、修；第六、零部件標準化，輕便，耐腐蝕，可靠性高，第七、接觸線應有足夠的耐磨性；第八、主導電回路通暢。接觸網(wǎng)的懸掛方式架空式接觸網(wǎng)主要由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置和支柱基礎四大部分組成 前三部分帶電，與支柱接地體之間用絕緣子隔開。1-承力索；2-吊弦；3-接觸線；4-彈性吊弦；5-定位管；6-定位器；7-腕臂；8-棒式絕緣子；9-水平拉桿；10-懸式絕緣子；11-支柱；12-接地線；13-鋼軌圖1-2 接觸網(wǎng)結構圖1、接觸懸掛通常，接觸懸掛由承力索、吊弦、接觸線和補償裝置組成，即鏈形懸掛。補償 裝置的作用是在環(huán)境溫度變化時，使接觸線、承力索的張力保持恒定。承力索和接 觸線下錨方式均采用補償裝置

24、的叫全補償，僅接觸線采用補償?shù)姆Q半補償。支柱處 吊弦采用簡單吊弦或彈性吊弦的分別為簡單鏈形懸掛或彈性鏈形懸掛。目前我國干線電氣化鐵路正線大都采用全補償簡單鏈形懸掛，站線則多為半補 償簡單鏈形懸掛。只有接觸線的懸掛稱簡單懸掛，一般都采用補償方式，只在機務段庫線、廠礦 專用線等少數(shù)場合采用。接觸懸掛沿線路架設，為了滿足機械受力方面的要求而分成一個一個單獨的錨 段，錨段與錨段的相互過渡結構稱為錨段關節(jié)，通常有絕緣（四跨）錨段關節(jié)和非 絕緣（三跨）錨段關節(jié)之分，前者亦稱電分段錨段關節(jié)，后者則為機械分段錨段關 節(jié)。錨段與錨段之間的電氣聯(lián)接用電聯(lián)接線（三跨）或隔離開關（四跨）完成2、支持裝置支持裝置用以支

25、持接觸懸掛并將其負荷傳給支柱或其他建筑物，具結構隨線路 情況而變化。區(qū)間主要為腕臂結構；站場則視股道數(shù)量、線路情況、支柱所在位置 等因素而選用軟橫跨、硬橫跨或腕臂結構，以軟橫跨為主，高速鐵路則采用硬橫梁； 隧道和橋梁等大型建筑物處又要視具體情況而作設計，必要時采用特殊結構。3、定位裝置定位裝置包括定位器和定位管，其作用是保證接觸線與受電弓的相對位置在規(guī) 定范圍內(nèi)，并將接觸線的水平張力傳給支柱。4、支柱基礎支柱用來承受接觸懸掛和支持裝置的負荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定高度。支 柱有鋼柱和鋼筋混凝土柱兩種。前者立在用鋼筋混凝土澆成的基礎上，基礎埋在路 基內(nèi)；后者則直接埋在路基中。橋梁（上承橋）通常采

26、用鋼柱，具基礎在橋墩上預 留。支柱上還裝有接地裝置，與鋼軌回路接通，起到保護作用。下錨支柱上還裝有 補償裝置，并設拉線裝置。接觸網(wǎng)的供電分段：為了保證安全供電和靈活運用，接觸網(wǎng)在結構上設有供電分段。如前所述，在牽引變電所和分區(qū)亭所在地的接觸網(wǎng)設置的分相絕緣裝置為分相 電分段；在同一供電臂內(nèi)設置的電分段為同相電分段，如區(qū)間和站場之間（縱向） 站場內(nèi)的貨物線、裝卸線、段管線，樞紐內(nèi)場與場之間等（橫向）。同相電分段的結構為四跨錨段關節(jié)，或采用分段絕緣器三跨錨段關節(jié)結構。分相電分段的結構，早期為八跨（兩個四跨迭加）錨段關節(jié)式，后來為分相絕 緣器十三跨錨段關節(jié)所代替。近年來，隨著列車速度的不斷提高，錨段

27、關節(jié)式分相結 構由于其彈性好、硬點小，受電弓過渡平滑等優(yōu)點，在提速區(qū)段和高速區(qū)段又逐步 采用。必須注意，電力機車在通過分相絕緣裝置時，要“斷電”通過，即在通過前 將主斷路器斷開，滑行通過后，再閉合主斷路器繼續(xù)運行，否則會引起強烈電弧， 造成相間短路，甚至燒斷接觸網(wǎng)線索。牽引網(wǎng)的供電方式接觸網(wǎng)供電方式有單邊供電和雙邊供電兩種方式，我國電氣化鐵路通常采用單 邊供電方式，即牽引變電所向接觸網(wǎng)供電時，每一個供電臂的接觸網(wǎng)只從一端的牽 引變電所獲得電能（從兩邊獲得電能則為雙邊供電，可提高接觸網(wǎng)末端網(wǎng)壓，但由 于其故障范圍大、繼電保護裝置復雜等原因沒有廣泛采用）。復線區(qū)段可通過分區(qū)亭 將上下行接觸網(wǎng)聯(lián)接，

28、實現(xiàn)“并聯(lián)供電”，可適當提高末端網(wǎng)壓。當牽引變電所發(fā)生 故障時，相鄰變電所通過分區(qū)亭實現(xiàn)“越區(qū)供電”，此時供電范圍擴大，網(wǎng)壓降低， 通常應減少列車對數(shù)或牽引定數(shù)，以維持運行。.單邊供電 我國單線電氣化鐵路全部采用單邊供電，在復線區(qū)段當饋電線較 短時也可以采用單邊供電。 單邊供電與其他區(qū)段無聯(lián)系，繼電保護設置簡單。牽引變電所牽引變電所J 分區(qū)所 J圖1-3單邊供電.上下行并聯(lián)供電 在復線電氣化區(qū)段的供電臂末端設有分區(qū)所，將上下行接觸網(wǎng)通過斷路器實 行并聯(lián)供電，如圖所示： TOC o 1-5 h z SS1SS2A J C 即J1 日AC 4CB圖1-4 上下行并聯(lián)供電方式原理圖這種供電方式的優(yōu)點

29、是，它能均衡上下行供電臂的電流，降低接觸網(wǎng)損耗，提高電壓水平，在有輕重車方向和線路有較大坡道情況下，效果更為顯著。我國復線 電氣化鐵路大多采用這種供電方式。.雙邊供電雙邊供電是由相鄰兩個牽引變電所同時向其間的接觸網(wǎng)供電，在供電臂的末端 由分區(qū)所連接起來，具優(yōu)點是由兩個牽引變電所供電，均衡了負荷， 降低了接觸網(wǎng)損耗，提高了電壓水平。目前我國交流電氣化鐵路還未采用這種供電方式，雙邊供電方式多用在城市軌道交通的直流牽引供電系統(tǒng)中。2.電氣化鐵道牽引供電方式牽引供電方式簡介隨著電氣化鐵路向平原和大城市發(fā)展，電磁干擾矛盾日顯突出，于是在牽引網(wǎng) 供電方式上采取不同的防護措施，便產(chǎn)生不同的供電方式。目前有所

30、謂的直接供電 以及BK AT和DN口同軸電力電纜幾種供電方式。除同軸電力電纜供電方式外，從 以下的可以看出這些供電方式有一個共同特點，即在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)，與接觸懸 掛同等高度處都掛有一條附加導線。電力牽引時，附加導線中通過的電流與接觸網(wǎng) 中通過的牽引電流，理論上講（或理想中）大小相等、方向相反，從而兩者產(chǎn)生的 電磁干擾相互抵消。但實際上是做不到的，所以不同的供電方式有不同的防護效果。 具體的各種供電方式以及各供電方式對通信電磁干擾防護將在下一節(jié)進行詳細介 紹。牽引供電的方式及其對通信線路影響和護方法牽引供電系統(tǒng)的供電方式主要包括直接供電方式、帶回流導線的供電方式、帶吸流變壓器（BT）供電方式

31、，以及2 X25kv自耦變壓器（AT 供電方式。牽引網(wǎng) 的供電方式則包括單邊供電、上下行并聯(lián)供電和雙邊供電。牽引供電系統(tǒng)因牽引網(wǎng) 對抑制通信干擾采取的技術措施不同而采 取不同的供電方式。一、直接供電方式（TR供電方式）.直接供電方式，電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，單相交流負荷在 接觸網(wǎng)周圍空間產(chǎn)生交變電磁場，從而對附近通信設施和無線電裝置產(chǎn)生一定的電 磁干擾。我國第一條電氣化鐵路（寶成線）建設時，處于山區(qū)，地方通信技術不發(fā) 達，鐵路通信采用高屏蔽性能的同軸電纜，接觸網(wǎng)產(chǎn)生的電磁干擾影響極小，不用 采取特殊防護措施，因此單邊供電方式亦稱為直接供電方式（簡稱TR供電方式）。直接供電方式是在

32、牽引網(wǎng)中不斷增加特殊防護措施的一種供電方式，是結構最 簡單的一種。電氣化鐵路最早大都采用這種供電方式， 它的一根饋線接在接觸網(wǎng)（T） 上，另一根饋線接在鋼軌（R）上，如圖所示：圖2-1 直接供電方式原理圖這種供電方式結構簡單，投資最省，牽引網(wǎng)阻損較小，能耗也較低。供電距離 單線一般為30km左右，復線一般為25km左右。電氣化鐵路是單相負荷，機車由接 觸網(wǎng)取得電流經(jīng)鋼軌流回牽引變電所.由于鋼軌與大地是不絕緣的，一部分回流電流由鋼軌流入大地，因此對通信線路產(chǎn)生較大電磁干擾。這是直接供電方式的缺點，到目前為止沒有更好的方法解決它對通信的影響，它一般采用在鐵路沿線通信線路已改用地下屏蔽電纜的區(qū)段。二

33、、吸流變壓器供電方式（BT供電方式）：供電方式：圖2-2 BT供電方式原理圖這種供電方式，在接觸網(wǎng)上每隔一段距離裝一臺吸流變壓器（變比為1：1 ）,其原邊申入接觸網(wǎng)，次邊申入回流線（簡稱 NF線，架在接觸網(wǎng)支柱田野側(cè)，與接觸懸 掛等高），每兩臺吸流變壓器之間有一根吸上線，將回流線與鋼軌連接，其作用是將 鋼軌中的回流“吸上”去，經(jīng)回流線返回牽引變電所，起到防干擾效果。由于大地回流及所謂的“半段效應”，BT供電方式的防護效果并不理想，加之“吸回”裝置造成接觸網(wǎng)結構復雜，機車受流條件不好，近年來已很少采用BT供電方式是在牽引網(wǎng)中架設有吸流變壓器-回流線裝置的一種供電方式。與 直接供電方式相比，是在系

34、統(tǒng)中增加了吸流變壓器設備。此種方式目前在我國電氣 化鐵路上采用較廣。吸流變壓器它的一次繞組用接在接觸網(wǎng)（ T）上，二次繞組用接 在專為牽引電流流回牽引變電所而特設的回流線（NF）上，所以也稱吸流變壓器一 回流線供電方式，吸流變壓器供電方式的工作原理是，由于吸流變壓器的變比為一比一，當吸流變壓器的一次繞組流過牽引電流時，在其二次繞組中強制回流通過吸 上線流入回流線。.對通信線路影響和護方法：由于接觸網(wǎng)與回流線中流過的電流大致相等，方向相反，因此對鄰近的通信線 路的電磁感應絕大部分被抵消，從而降低了對通信線路的干擾，這就使牽引電流鄰 近的通信線路中的電磁感應影響大大地減小。據(jù)試驗表明，投人吸一回裝

35、置比解列 吸一回裝置在降低通信線路感應電壓效果為 1: 18,可見BT供電方式的電磁防護效 果很好，在工程設計中它常常與直接供電方式配合使用，這樣可以獲得滿意的技術 和經(jīng)濟效果。例如，在某些區(qū)段通信線路受交流牽引網(wǎng)干擾比較嚴重，要求屏蔽系 數(shù)很小，可采用BT供電方式進行防護；反之，在通信線路干擾不嚴重的區(qū)段，用帶 饋線的直接供電方式滿足經(jīng)濟效果。這種供電方式由于在牽引網(wǎng)中串聯(lián)了吸流變壓 器，牽引網(wǎng)的阻抗比能耗也比較大，供電距離也較短，投資也比直接供電方式大。雖然BTtt電方式對通信線路的防護效果很好，但通信線路還是有少量的剩余電 磁感應，主要由三部分構成：1）由于吸流變壓器原邊的勵磁電流，回流

36、線電流比接觸網(wǎng)電流小，正常情況下， 吸流變壓器的勵磁電流約為其原邊電流的l % 2%;2）接觸網(wǎng)、回流線對通信線路相對位置的差異所造成的影響；3）接觸網(wǎng)和回流線兩者電流不相等在軌道中產(chǎn)生的感應電流，此感應電流對通 信線路產(chǎn)生的“二次感應”影響。提高防護效果的手段有：1）為了盡量減少接觸網(wǎng)、回流線對通信線路相對位置的差異所造成的影響，盡 可能的縮小回流線與接觸網(wǎng)的距離；2）回流線至軌道的距離應稍小于接觸線至軌道的距離，以減小軌道中的感應電 流對通信線的“二次感應”影響。3）采用“吸上線偏置”方式，簡稱“偏置”方式BTtt電方式對通信線的最大綜合感應電壓為“長回路”感應電壓與其方向相同的“半段效應

37、”感應電壓之和， 將供電臂末端的幾臺吸流變壓器的吸上線偏置于各吸流變壓器工作范圍末端，可使 與“長回路”感應電壓與其方向相反的“半段效應”感應電壓相應增大，就減少對 通信線的總感應電壓的提高吸一回裝置的防護效果。4）合理選擇B餃壓器的變比?，F(xiàn)有BT磁電流約為其一次電流的1%至2%,因 此副、原邊繞組的電流比略小于1,當副原邊電流比大約等于1時，BTft電方式的防 護效果較理想，因此，對架空通信線來說，一，防護效果較好。5）合理確定吸流變壓器間的距離?？s小 BTW的距離，可使“半段效應”感應電 壓降低，但會增加BT勺數(shù)量，但B的置過密，將增加電氣化鐵道工程一次投入的費 用，惡化接觸網(wǎng)的運行條件。

38、三、帶回流線的直接供電方式（DN供電方式）供電方式：這種供電方式實際上就是帶回流線的直接供電方式，NF線每隔一定距離與鋼軌相連，既起到防干擾作用，又兼有 PW戔特性。由于沒有吸流變壓器，改善了網(wǎng)壓， 接觸網(wǎng)結構簡單可靠。近年來得到廣泛應用。綜上所述，早期電氣化鐵路均采用直 接供電方式，為避免和減少對外部環(huán)境的電磁干擾，研發(fā)了BK AT和DN供電方式,就防護效果來看，AT方式優(yōu)于BT和DN方式，就接觸網(wǎng)的結構性能來講，DNJ式最 為簡單可靠。隨著通信技術的快速發(fā)展，光纜的普遍應用，通信設施及無線電裝置 自身的防干擾性能大為增強，考慮到接觸網(wǎng)的運行可靠性對電氣化鐵路的安全運行 至關重要，所以通常認

39、為，一般情況下 DN供電方式為首選，在電力系統(tǒng)比較薄弱的 地區(qū)，經(jīng)過經(jīng)濟技術比較，可采用AT供電方式，BT供電方式則盡量少采用或不采用。 我認為，這是近三十年來我國電氣化鐵路供電方式發(fā)展和應用的實踐過程中總結出 來的普遍看法，同樣也要接受今后的實踐檢驗，不斷總結提高。DN供電方式是在接觸網(wǎng)支柱上架有一條與鋼軌并聯(lián)的回流線，如圖所示：圖2-3 DN供電方式原理圖這種供電方式取消了吸流變壓器，保留了回流線。利用接觸網(wǎng)與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的回流盡可能地由回流線回牽引變電所。因而能部分抵消接觸 網(wǎng)對鄰近通信線路的干擾，但其防干擾效果不如 BT供電方式。這種供電方式可 在 對通信線路防干擾要

40、求不高的區(qū)段采用。由于取消了吸流變壓器，只保留了回流線， 因此牽引網(wǎng)阻抗比直接供電方式低一些，供電性能好一些，造價也比BT供電方式低。目前，這種供電方式在我國電氣化鐵路上得到了廣泛應用。此供電方式的優(yōu)點：1）原來從軌道、大地回流的電流，大部分改由架空線流回變電所，架空線與接 觸網(wǎng)距離較近，電流方向相反，可抵消大部分接觸網(wǎng)中流通的交流電流在周圍空間 所產(chǎn)生的交變磁場，從而對鄰近的通信線路增加了屏蔽效果。2）由于有了接觸網(wǎng)與回流線的互阻抗，牽引網(wǎng)阻抗和軌道電位都有所降低，使 得牽引網(wǎng)網(wǎng)損降低。防干擾手段：1）適當縮小回流線與接觸網(wǎng)之間的距離，這可以提高接觸網(wǎng)與回流線的互阻抗， 接觸網(wǎng)與“回流線+軌

41、道”等值導線間的互阻抗越大，回流線屏蔽系數(shù)越小，則防護 效果越好，經(jīng)試驗表明、弓I,，若將此距離減小為lm,。但此距離也不是越小越好， 要考慮絕緣問題。2）應用導電性能好的良導體做回流線， 或回流線采取“裂相”方式，以減小“回 流線+軌道”的自阻抗，阻抗越小，回流線屏蔽系數(shù)越小，防護效果越好。3）適當擴大回流線與軌道并聯(lián)點的間距。回流線與軌道并聯(lián)點的間距大小對同 流線的防護效果影響較小。試驗表明，其回流線屏蔽系數(shù)僅略有提高。工程設計中， 回流線與軌道并聯(lián)點的間距可視具體情況而定。4、AT供電方式（自耦變壓器供電方式）供電方式：采用AT供電方式時，牽引變電所主變輸出電壓為 55kV,經(jīng)AT （自

42、耦變壓器， 變比2:1 ）向接觸網(wǎng)供電，一端接接觸網(wǎng)，另一端接正饋線（簡稱AF線，亦架在田野側(cè)，與接觸懸掛等高），其中點抽頭則與鋼軌相連。AF線的作用同BT供電方式中 的NF線一樣，起到防干擾功能，但效果較前者為好。止匕外，在AF線下方還架有一條保護（PVV線，當接觸網(wǎng)絕緣破壞時起到保護跳閘作用，同時亦兼有防干擾及防 雷效果。因此，AT供電方式接觸網(wǎng)結構也比較復雜，田野側(cè)掛有兩組附加導線，AF線電壓與接觸網(wǎng)電壓相等，PW戔也有一定電位（約幾百伏），增加故障概率。當接觸網(wǎng)發(fā) 生故障，尤其是斷桿事故時，更是麻煩，搶修恢復困難，對運輸干擾極大。但由于 牽引變電所饋出電壓高，所間距可增加一倍，并可適當

43、提高末端網(wǎng)壓，在電力系統(tǒng) 網(wǎng)絡比較薄弱的地區(qū)有其優(yōu)越性。AT供電方式是20世紀70年代才發(fā)展起來的一種供電方式。它既能有效地減輕 牽引網(wǎng)對通信線的干擾，又能適應高速、大功率電力機車運行，故近年來在我國得到了迅速發(fā)展。這種供電方式是每隔 10km左右在接觸網(wǎng)與正饋線之間并聯(lián)接入一 臺自耦變壓器，繞組與鋼軌相接。自耦變壓器將牽引網(wǎng)的供電電壓提高一倍，而供 給電力機車的電壓仍是25kv ,其工作原理如圖所示n耦胃丸森m也mm圖2-4 AT 供電方式原理圖電力機車 由接觸網(wǎng)（T）受電后，牽引電流一般由鋼軌（R）流回，由于自耦變 壓器的作用， 鋼軌流回的電流經(jīng)自耦變壓器繞組和正饋線（F）流回變電所。當自

44、 耦變壓器的 一個繞組流過牽引電力時，其另一個繞組感應出電流供給電力機車，因 此實際上 當機車負荷電力為I時，由于自耦變壓器的作用，流經(jīng)接觸網(wǎng)（T）和正 饋線（F）的電流為I /2。自耦變壓器供電方式牽引網(wǎng)阻抗很小，約為直接供電方式的1/4,因此電 壓損失小，電能損耗低，供電能力大，供電距離長，可達4050kmi由于牽引 變電所間的距離加大，減少了牽引變電所數(shù)量，也減少了電力系統(tǒng)對電氣化鐵路供電的工程和投資。但由于牽引變電所和牽引網(wǎng)比較復雜，加大了電氣化鐵路自 身的投資， 這種供電方式一般在重載鐵路、高速鐵路等負荷大的電氣化鐵路上使用。由于牽引負荷電流在接觸網(wǎng)（T）和正饋線（F）中方向相反，因

45、而對鄰近的通信線路干擾很 小，其防干擾效果與BT電方式相當。2.對通信線路影響和護方法：ATW電方式不僅有效的減少了對通信線路的干擾，而且具有較好的經(jīng)濟指標， 已被許多國家采用。ATI, AT刻變比2: l的自耦變壓器。具一段與接觸網(wǎng)連接，另一端與正饋線連 接。中點與軌道連接。當機車位于AT班。機車電流為I。AT源邊繞組感應出電流I . / 2。該電流由牽引變電所沿接觸網(wǎng)流出，在由正饋線流回牽引變電所。由于接觸網(wǎng)與 正饋線電流大小基本相等，方向相反.兩者的交變磁場基本上互相平衡（抵消）.使牽引電流鄰近的通信線路中的電磁感應影響大大地減小。提高ATtt電方式防護效果的手段有：1）適當減小AT句隔

46、長度。減小AT句距，特別是減小變電所端第一個 ATO勺長度， 可顯著減小最大區(qū)段安全公里值和最大全安全公里值，使防護效果更好。但 AT句距 過小，ATt目增多，使工程投資與維護增加。2）使正饋線阻抗與接觸網(wǎng)阻抗大概相等。因為 AT勺原副邊繞組的電流流經(jīng)接觸 網(wǎng)與正饋線，如果兩者阻抗相差較大，其電流相位與幅值也有差別，影響防護效果。3）采用低漏抗的AT。AT漏抗越小，AT將軌道和地中電流吸至正饋線的效果越好， 但漏抗越小的AT,造價越高，必須考慮經(jīng)濟因素。AT供電方式有許多優(yōu)點，當接觸 網(wǎng)發(fā)生短路故障時，BT供電方式的吸流變將飽和，防護效果大大降低，但 AT供電方 式的過負荷能力為300%,此時

47、AT供電方式的防護效果基本沒有降低。 AT供電方式 的最重要的優(yōu)點為它無需提高牽引網(wǎng)的絕緣水平即可將供電電壓提高一倍。在相同 的牽引負荷下，接觸網(wǎng)與正饋線中的電流可減少一半。AT供電方式牽引網(wǎng)的單位阻抗約為BT供電方式單位阻抗的1/4左右，從而大大減小了牽引網(wǎng)的電壓損失與電 能損失，適用與現(xiàn)今的高速度、大電流機車的高速鐵路和重載鐵路。5.同軸電力電纜供電方式（CC供電方式）CC供電方式是一種新型的供電方式。同軸電力電纜沿鐵路線路敷設接觸網(wǎng)連 接，外部導體作為回流線與鋼軌相接。每隔 510km作為一個分段。由于饋電線 與回流線在同一電纜中，間隔 很小，而同軸布置，使互感系數(shù)增大，所以同軸電力 電

48、纜的阻抗比接觸網(wǎng)和鋼軌 的阻抗小得多，牽引電流和回流幾乎全部經(jīng)由同軸電力 電纜中流過。因此電纜芯 線與外部導體電流相等，方向相反，二者形成的磁場相互 抵消，對鄰近的通信線 路幾乎無干擾。由于阻抗小，因而供電距離長。但由于同軸 電力電纜造價高，投資大，現(xiàn)僅在一些特別困難的區(qū)段采用。CC供電方式原理圖如下:圖2-5 CC供電方式原理圖同軸電纜供電方式是靠沿線敷設同軸電纜的內(nèi)導體和外導體之間較強的互感左 右來實現(xiàn)吸流效果的，這種供電方式應用極少。3.電氣化鐵道牽引網(wǎng)的防雷保護研究背景與動機近年來我國高速、重載電氣化鐵路取得了迅猛發(fā)展，成渝、鄭西等客運專線相 繼完工，至2012年我國將建成客運專線42

49、條，總里程達到1. 3萬公里，屆時全國高 速鐵路將形成“四縱四橫”的格局。牽引網(wǎng)作為電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)中的重要 組成部分，其工作狀況直接關系到電氣化鐵路的安全與穩(wěn)定。我國電氣化鐵道分布 廣闊，途徑地區(qū)的氣象條件差異較大，而且牽引網(wǎng)又是裸露于自然環(huán)境中沒有備份， 易受到自然環(huán)境特別是雷電的影響，所以需要采用必要的大氣過電壓防護措施。如 果缺少防護措施或措施不當則可能引起絕緣子閃絡、造成線路的燒損、跳閘、直接 影響電氣化鐵路的運營；同時雷擊產(chǎn)生的過電壓將通過牽引網(wǎng)侵入到牽引變電所， 從而引起所內(nèi)電氣設備的損壞，造成更大事故的發(fā)生，所以關于牽引網(wǎng)防雷保護的 研究是我們亟待要解決的課題之一。目前關

50、于牽引網(wǎng)的防雷措施主要有：安裝避雷器、配備自動重合閘、架設避雷 線、線路分段、重點防護等措施，其中以安裝避雷器最為常用；但是對于避雷器的 設置數(shù)量與各項防護措施的防護效果并沒有進行深入的研究分析，并且對于A啾電方式下懸掛導線的雷擊分析也較為缺乏。因此針對這些問題，通過模擬雷擊牽引網(wǎng) 的方式來對避雷器的防護效果與ATft電方式下懸掛導線的耐雷水平展開分析。研究現(xiàn)狀與實現(xiàn)途徑.研究現(xiàn)狀由于牽引網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)中的一部分，而針對這一部分開展研究往往受多方 面因素的影響，加之得當?shù)姆览状胧┯峙c當?shù)氐牡乩砻婷?、氣象環(huán)境有關，所以關 于牽引網(wǎng)的防雷研究工作是一項復雜工程。目前國內(nèi)外工程人員與研究學者根據(jù)本

51、 國情況衡量各種因素，建立了適用于本國國情的牽引網(wǎng)防雷規(guī)范和研究方法。根據(jù)我國鐵路電力牽引供電設計規(guī)范 TB10009. 98中的規(guī)定，針對牽引網(wǎng)的 大氣過電壓保護原則有：（1）吸流變壓器的原邊應設避雷裝置。（2）重雷區(qū)及超重雷 區(qū)，下列重點位置應設避雷裝置分相和站場端部的絕緣錨段關節(jié)：長度2000似以上隧道的兩端；供電線或A啜連接到接觸網(wǎng)上的接線處。但這一規(guī)范只是針對 牽引網(wǎng)設計人員做出的基本要求，而面對具體工程實踐上我國研究學者又提出了各 自的見解，提出了以平均雷暴日60天為界限，低于界限的地區(qū)可以維持現(xiàn)有防雷措 施，而高于界限的地區(qū)主要通過建設避雷線、降低接地電阻、加大空氣間隙，以及 增

52、設避雷器的措施。城市軌道交通中架空接觸線主要以防護感應過電壓為主，提出 了全線架設避雷線與設置線載避雷器防護原則。針對津濱城軌在接觸網(wǎng)防雷保護的 設計中提出了改善絕緣配合的建議與通過設置地軌電位均衡器來限制過電壓的方 式。目前在歐洲電氣化鐵道中，主要采用避雷器作為限制雷電過電壓裝置；但同時 也認為避雷器的保護能力有限，一般設置于有頻繁雷電的區(qū)域；而日本的電氣化鐵 道則是根據(jù)雷擊頻率度及線路重要程度，將國土的防雷等級劃分為A B CM域并規(guī)定相應的防雷措施：A級區(qū)的雷害嚴重且線路重要，需全線架設避雷線并在牽引變電 所出口、接觸網(wǎng)隔離開關、電纜接頭等處設避雷器；B級區(qū)雷害比較嚴重且線路重要， 只是

53、在部分區(qū)段架設避雷線，避雷器的設置點與 A級相同；C級區(qū)一般在牽引變電所 出口、接觸網(wǎng)隔離開關、電纜接頭或連接處設置避雷器。文獻提出了一種基于有限 差分的分析方法并以瑞士電氣化鐵路作為研究對象，分析了有損大地對雷擊牽引網(wǎng) 的影響。通過電磁暫態(tài)程序?qū)Φ罔F牽引供電系統(tǒng)中避雷器安置點的選擇與抑制接觸 線上的雷擊過電壓效果進行了仿真分析。利用電磁暫態(tài)程序仿真了香港電氣化鐵路 直流牽引供電系統(tǒng)遭受雷擊的暫態(tài)過程，表明了雷擊架空接觸線時，沿線鋪設的供 電電纜的耐雷水平相對薄弱。,研究實現(xiàn)途徑在對國內(nèi)外現(xiàn)狀分析的基礎上，本文主要從雷擊牽引網(wǎng)的暫態(tài)分析與牽引網(wǎng)懸 掛導線的雷電屏蔽性能，兩個角度出發(fā)開展有關牽引

54、網(wǎng)防雷保護的研究。首先，通 過電磁暫態(tài)程序來模擬雷擊牽引網(wǎng)的暫態(tài)過程，由于牽引網(wǎng)與高壓輸電線路都是供 電線路，具有一定的相似性，因此本文借鑒利用電磁暫態(tài)程序?qū)Ω邏狠旊娋€路進行 雷擊仿真的分析方式，通過結合我國電氣化鐵道牽引網(wǎng)的自身特點來對雷擊牽引網(wǎng)的暫態(tài)過程進行仿真分析；其次，通過電氣幾何模型法來對牽引網(wǎng)懸掛導線的雷電 屏蔽性能進行初步探索，討論各懸掛導線間的屏蔽效果。雷電與雷擊過電壓分析雷電的形成與發(fā)展雷(Lightning)是帶電云層的放電現(xiàn)象，而關于雷云的形成至今還沒有令人滿意 的解釋，一般較為普遍的說法是說，在空氣的上方有潮冷空氣，而下方是暖濕空氣時, 暖濕空氣受其密度較低則會上升，遇

55、到上方的潮冷空氣就會形成冰晶。冰晶在氣流 中碰撞、分裂導致較輕的部分帶負電荷并形成雷云；而較重的部分帶正電荷并凝聚 成水滴下降，或懸浮在空氣中形成局部帶正電的云區(qū)。整塊雷云可以存在若干個電 荷中心，負電荷位于雷云的下部，離地大約 500至10000m隨著雷云的發(fā)展和運動， 雷云中的電荷得到不斷的積累，其所建立的電場強度不斷增強，一旦其超過大氣游 離放電的臨界電場強度時，便會發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹?，從而形成閃電。一 般雷電的放電過程可以分成四的階段，下面以下行負閃電進行簡單說明：(1)先導放電云層中的負電荷逐漸積聚，同時在附近地面上感應出正電荷。當雷雨云與大地 之間局部電場強度超過大氣游離臨

56、界場強時，就開始有局部放電通道自雷云邊緣向 大地發(fā)展。(2)迎面先導由于先導通道的形成使得雷云中的負電荷向地面延伸，而地上的感應電荷也逐 漸增強，由于局部電場強度的增強，地面的突起處出現(xiàn)，下電荷的先導放電伸向天空。(3)等離子體通道當先導通道與迎面先導相遇時，就在通道端部產(chǎn)生高密度的等離子區(qū)，此區(qū)域 自下而上迅速傳播，形成等離子體通道。(4)主放電過程在高導電率的等離子通道中，雷云中的負電荷與大地中的電荷迅速中和，形成 主放電過程。上述雷電放電過程屬于云對地放電，另外還有云中放電、云對云放電、云對空氣放電三種形式。由于運對地放電所帶來的危害最為嚴重，因此這種放電形 式成為研究的重點。通過對雷電

57、的觀測表明，先導并不是一次貫通全部空間，而是 間歇性的脈沖發(fā)展過程，稱為分級先導。每次間歇時間大約為幾十微秒，一次閃電 往往包含多次先導一主放電過程。其中第一次放電的電流幅值最高，而第二次及以 后的放電電流其幅值都比較低，但由于增加了雷電放電的總持續(xù)時間，因此會對電 力系統(tǒng)的運行帶來不利影響。雷擊牽引網(wǎng)分析牽引供電系統(tǒng)是在電氣化鐵道中為電力機車或動車組提供電能的系統(tǒng)設施，主 要是由外部電源、牽引變電所、牽引網(wǎng)和電力機車等組成，其各自功能本文就不展 開介紹了，而主要對牽引網(wǎng)進行著重介紹。外部電源牽引網(wǎng)是由饋電線、接觸線、承力索、鋼軌、回流線等組成，這些部分共同組成牽引供電回路。接觸線(Caten

58、ary) 對地標稱電壓25kVt掛在鐵道中心線上方，并與軌道的頂部保持6吟右的恒定高度， 是電力機車或動車組在運動中獲取電流的專用單相供電線路。饋電線 (Feeder)是從 牽引變電所27. 5kV母線連接到接觸網(wǎng)白專用導線，而在 ATft電方式下，正饋線一直 伴隨接觸網(wǎng)延伸到整個供電臂?；亓骶€(Return Wire)是將軌道和地中的牽引回流引 入牽引變電所接地極的連接導線，在帶有回流線的直供方式中，設置一條與鋼軌并 聯(lián)的架空回流線，每隔一定距離用吸上線將鋼軌與架空回流線相連接；而在ATft電方式中，回流線采用鋼纜將鋼軌與 AT9f內(nèi)的自耦變壓器的中間抽頭相連接。目前國內(nèi)高速鐵路應用最為廣泛

59、的供電方式是帶有回流線的直A啾電方式在AT供電方式下牽引網(wǎng)的結構一般分為單線、復線和全并聯(lián)三種方式：單線方式是指單 一行區(qū)只有饋線、接觸線、保護線、鋼軌；復線方式是將上下行區(qū)段上全部導線與 鋼軌在供電臂末端相連，而全并聯(lián)方式則是將上下行 ATtt電系統(tǒng)在牽引變電所、AT 所、分區(qū)所通過橫連接線全部相連接。雙線方式下的牽引網(wǎng)會在田野側(cè)、正饋線的下方并聯(lián)一條保護線(PW戔)，在正常運行情況下，保護線(PW)中不流過牽引電流，PWW勺主要作用是避免接觸網(wǎng)支柱 的接地部分直接與軌道相連，以減小對軌道電路的干擾。由于P激與鋼軌并聯(lián)，能夠減少牽引網(wǎng)阻抗，這也為故障電流提供便利通道。為了降低軌道對地電位，在

60、自耦變壓器之間的中部增設一條輔助連接線(CPWfi),它將保護線鋼軌相連接，從而實 現(xiàn)鋼軌電位的降低。雷電流的概率分布雷電中有多個帶電中心，且有90%的雷電為負極性，其余為正極性。一般情況 下，一次雷擊有多次放電，持續(xù)時間約為(0.10. 2s),雷電流幅值及其累積概率 分布DUT620-1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合中規(guī)定：雷電流幅值的概率：(1) 除下(2)所述地區(qū)以外的我國一般地區(qū)雷電流幅值超過I的概率可按式(3-1)求得：LgP1 / 88(3-1)(3-1)式中P-雷電流幅值概率；I 雷電流幅值(kA)。(2)陜南以外的西北地區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)的部分地區(qū)(這類地區(qū)的平均年雷