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湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）1湖南铁路科技职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题_带回流线的直接供电方式接触网防雷技术的研究编号＿＿＿＿＿＿＿＿专业电气化铁道技术班级310-3班学生姓名＿＿陈小军指导单位湖南铁路科技职业技术学院指导教师＿张灵芝(老师)湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）2设计(论文)任务与要求:任务：通过本论文对国内外的铁路接触网的防雷技术的研究分析，找到现阶段防雷技术的不足，分析其薄弱环节，并从经济、技术方面提出更适合铁路接触网的防雷技术和对未来接触网防雷技术的展望。要求：(1)做好现场调研工作，做好原始资料的调查(2)根据整理好已掌握的文综文献，提出自己的观点，条理清晰(3)字数符合论文规定设计(论文)依据的原始资料:[1]湖南铁路科技职业技术学院毕业设计（论文）工作规范（铁路科职院）[2007]26号文件[2]中华人民共和国铁道部,电气化铁道接触网绝缘污秽分级标准[S]湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）3设计(论文)文件的组成及要求:论文组成：摘要、目录、结论、指导教师评阅表、评阅教师评阅表、答辩评阅表、专业答辩组提问情况、评定书。论文要求：观点明确、实事求是、思路清晰、条理清晰，并在论文中能准确的表达自己的设计理念。参考资料:[1]于增.接触网防雷技术研究[J].铁道工程学报,2002,l:89-94[2]范海江,罗健.铁路客运专线接触网防雷研究[J].铁道工程学报,2008,79-83[3]林福昌.高电压工程[M].北京:中国电力传版社,2006,78-1[4].赵智大.高电压技术.第二版[M].北京:中国电力传版社,2006,84-93[5].施围,郭洁.电力系统过电压计算[J].第二版.北京:高等教育出版社,2006,245-290[6].李福寿.电力系统过电压计算[J].北京:水利电力出版社,1988,78-81.[7]李群湛,连级三,高仕斌.高速铁路电气化工程[M].成都:西南交通大学出版社,2006,345-360[8].陈纪纲.带有回流线的直供电方式接触网防雷技术的研究[J].西南交通大学工程硕士论文,2005湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）4任务下达时间:2013年3月1号毕业设计开始与完成任务日期:2013年3月1号—2013年系部专业教学指导委员会该毕业设计（论文）选题符合本专业人才培养目标要求，同意下达任务系部主任审批意见同意按计划执行签字年月日湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）5带回流线的直接供电方式接触网防雷技术的研究1.绪论1.1引言…………………………………………………………………81.2论文的研究目的……………………………………………………81.3现阶段国内外的研究状况…………………………………………91.3.1国外的研究现状………………………………………………91.3.2国内的研究现状………………………………………………101.4接触网与输电线路防雷措施的比较………………………………101.5研究内容……………………………………………………………122.雷击与雷击过电压分析…………………………………………………122.1雷击…………………………………………………………………122.2雷击过电压…………………………………………………………143不同供电方式下的防雷的技术…………………………………………154带回流线的直供方式接触网雷击及防雷技术分析……………………174.1带回流线的直接供电方式的特点…………………………………174.2直供方式牵引供电系统的绝缘及其配合…………………………184.3带回流线的直供方式防雷技术分析………………………………215结论……………………………………………………………………234.1总结…………………………………………………………234.2对牵引供电系统运营部门的小提议………………………234.3对高铁接触网系统防雷的展望……………………………24致谢…………………………………………………………………25参考文献……………………………………………………………25湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）6摘要本文在现有接触网防雷研究的基础上,分析了牵引供电系统的绝缘及其配合.通过研究表明在无避雷器的情况下,接触网防雷水平不高.沿铁道线路的雷云放电,大部分雷击都有可能引起接触网绝缘子闪络，在有架空回流线及采用避雷器的情况下,接触网耐雷水平较高，同时,接触网支柱的接地电阻对接触网的耐雷水平影响较大.关键词：接触网直供防雷湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）7AbstractTheexistingtheCatenarylightningresearchbasedonanalysisoftheinsulationofthetractionpowersupplysystemandtheircomplexes.Studieshaveshownthatinthecasearrestercatenarylightningprotectionlevelisnothigh.Thunderclouddischargealongtherailwayline,mostofthelightningmayhavecausedthecatenaryinsulatorflashovercatenaryoverheadreturnlineandtheuseofsurgearresters,lightningwithstandlevel,atthesametime,lightningwithstandlevelthepillarofgroundresistancecatenarycatenaryinfluencelarge.Keywords:CatenarySupplyinglightning湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）8第1章绪论1.1引言铁路运输是国民经济的重要部门之一,它既为现代工业、现代农业及现代国防提供必不可少的动力,又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系，国民经济的高速发展,交通运输必须先行，接触网是电气化铁道中主要供电装置之一,其功用是通过它与受电弓的直接接触,将电能传送给电力机车，电气化铁道的接触网伴随铁路穿过高山，跨过平原,气候条件差别较大,情况复杂，同时,接触网没有避雷线,而自然界气候千变万化,沿线随时有被雷击的可能.1.2研究目的根据我国铁路牵引供电系统运营部门统计数据分析,从目前开通的近2万公里电气化铁路的运行情况看,部分线路雷击事故比较频繁具体危害表现:1雷电造成接触网绝缘子闪络,引起牵引变电站跳闸2铁路隧道中,雷电常出现击穿水泥壁3接触网支柱被雷击损坏广深铁路自1998年开通以来,发生多起雷击引起设备损坏的事故.贵昆线、南昆线和京广线韶广段雷击接触网事故也非常严重,广深铁路长139.46km,在2000年1月一12月间共发生雷击接触网跳闸45次,其中广深线平湖牵引变电所雷击跳闸占事故总跳闸的比例达57.7%,南昆线昆明局管内的325.8km接触网,在1999年3月27-8月31日期间,发生雷击接触网跳闸85次,接触网是牵引供电系统的重要组成部分,没有后备能力,如果防雷措施采用不当,可能引起绝缘子损坏,造成线路跳闸,将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入牵引变电所,可能引起站内电气设备损坏,造成更大的事故.因此,接触网的防雷是影响电气化铁道供电安全可靠运行的一个重要环节.随着我国电气化铁道运营里程的增加,重载及高速铁路的快速发展,评价和比较湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）9牵引供电系统接触网的防雷性能,具有重要的理论意义和工程实践价值,加强接触网的防雷措施,提高接触网的耐雷水平都是相关部门必须解决的重要课题.1.3国内外现阶段研究状况关于电气化铁道接触网雷击过电压的防护方法以及避雷器的设置范围,应该跟综合考虑线路经过地区的雷电活动的强弱、地形地貌特点、铁路等级、土壤电阻率的高低等自然条件，从目前情况来看,国内外看法不尽相同.1.3.1国外的研究现状德国电气化铁路中,考虑采用过电压保护装置来限制雷电过电压,应用比较多的为避雷器.同时,他们也认为避雷器只能对过电压进行有限的保护,所以除非有极频繁雷电存在的地段才会使用，在其他区段的接触网从经济上考虑节省不用.在日本电气化铁路中,根据雷击频度及线路重要程度,划分为A、B、C三个区,防雷措施见表1.1图1.1日本铁路接触网防雷措施湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）101.3.2国内研究现状我国幅员辽阔,气象条件差异很大,雷电活动情况很不相同,对于不同地区、不同地形根据具体条件,应经过调查研究区别对待.电气化铁道接触网是露天供电装置,为了安全运行,应采取必要的大气过电压防护措施对于我国电气化铁路接触网防雷设计,在TB10009一985铁路电力牵引供电设计规范6第5.3.1条中规定:1、吸流变压器的原边应设避雷装置2、重雷区及超重雷区,下列重点位置应设避雷装置1分相和站场端部的绝缘关节；2长度2000m及以上隧道的两端；3供电线或AF线连接到接触网上的连接处；通过规范可以看出,我国电气化铁路接触网防雷工程设计中,除了通过绝缘子自恢复绝缘外,还在接触网系统相关位置设置了避雷器以达到防雷的目的.1.4接触网与输电线路防雷措施的比较根据以上分析,我国电气化铁道接触网与电力系统输电线路的防雷保护比较,呈现以下几个特点:1、接触网无避雷线,不能有效防止直击雷.我国牵引供电系统中接触网电压等级为25kV,目前均未设置避雷线接触网系统中的架空地线和架空回流线虽然有一定的防雷作用,但因其架设高度没有达到有效防止直击雷的高度,仅能起到输电线路祸合地线的部分防雷作用在我国电力系统中,等级11OkV及以上的输电线路基本采用了避雷线,目前我国35kV输电线路大多采用中性点不直接接地方式,根据我国规程规定35kV输电线路不需全线架设避雷线,只是在进出变电站1～2KM的进线段范围内架设避雷线,并在进线段的起始杆塔装设避雷器.2、高压电力输电线路和牵引供电系统中的起始端和末端变电站处都加装避雷器以防止过电压.3、对于重雷区及超重雷区来说,铁路隧道内接触网对地的空气间隙太小,规范规定困难值为240mm,其承受冲击放电电压为17OkV,而雷击耐受水平仅11kA,超过雷电湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）11流概率为75%,与绝缘子不匹配,而电力系统输电线路在一般情况下,是无需穿越隧道的,对地的空气距离均能满足规程要求.4、电气化铁道中成排的接触网支柱是利用回流线作闪络保护地线的集中接地(区间大部分支柱都属于成排支柱),支柱基础上的螺栓可起到一定的接地作用,但普遍接地电阻较大.零散的接触网支柱设置独立接地极.当架空回流线遭受雷击时,由于架空回流线的接地间距比较大,大部分情况下,雷击过电压将首先导致架空回流线的针式绝缘子闪络,然后击穿肩架与混凝土之间的保护层,经支柱泄入大地.在电力系统输电线路中,杆塔都是单独制作接地系统.一条输电线路上的多个支柱的接地极之间并没有采用金属回路贯通.下图1.2注:图中1为架至回流线;2为棒式绝缘于;3为水力家;4为接触网导线5、我国铁路运输主要特点是客货混运,以货为主,加上铁路线上各类型机车混合牵引,机车内部排出的废气,列车运行时形成的气流将散装货物(如煤)和各种飘落在湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）12道床上的尘埃扬起,使接触网绝缘子大量被污染.电力系统输电线路的绝缘子只考虑自然环境带来的污染,在一般情况下不考虑人为因素造成的污染.所以在同等条件下,接触网较电力系统输电线路发生闪络的可能性大大增加.通过以上比较可以看出,牵引供电系统中的接触网防雷技术可参考输电线路的防雷措施.但是,从客观环境来看,接触网较输电线路采取的防雷措施更为复杂.1.5研究内容1、根据部分既有电