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高速铁路牵引供电系统雷击选择性的影响因素研究
| 论文题名： | 高速铁路牵引供电系统雷击选择性的影响因素研究 |
| 关键词： | 高架桥;牵引供电系统;电气几何模型;引雷范围;高速铁路;雷击选择性 |
| 摘要： | 高速铁路大规模运行以来，雷击已成为造成牵引供电系统故障的主要因素之一。本文首先分析了我国高速铁路供电系统雷电防护面临的主要问题，发现我国高速铁路存在高架桥多、沿线气候复杂、采用综合贯通地线等特点，沿用传统的铁路防雷体系效率不高;同时，由于地质、气候、供电系统结构等差异，不能套用国外高速铁路发达的国家如德国、日本等的防雷标准。 本文针对我国高速铁路的特殊情况，建立了高架桥处接触悬挂系统的改进电气几何模型（ElectricGeometryModel），分析高速铁路牵引供电系统直击雷的引雷范围;采用PSCAD仿真软件仿真得到雷电直击接触网不同位置时，绝缘子的耐雷击过电压水平;结合京沪线全线各区段雷电活动数据，分析计算了高架桥对京沪线直击雷造成的跳闸次数的影响。研究结果表明:随着高架桥高度及雷电流幅值的增长，京沪高铁牵引供电系统引雷宽度明显增加;雷电直击接触网线路时，幅值为3kA左右的雷电流均会引起接触网绝缘子闪络;京沪高铁雷击闪络次数研究表明，当高架桥高度为16米时，雷击闪络次数为无高架时的近2倍。 为分析高速铁路感应雷的选择特性，给出了高速铁路接触网感应雷过电压的改进计算公式;对高速铁路牵引供电系统直击雷和感应雷的范围进行了界定，分析了不同高度高架桥情况下感应雷的引雷范围;以京沪高铁为例计算了不同高度下，感应雷范围内的落雷造成绝缘子闪络的次数;研究了存在屏蔽线情况下，雷击直击雷范围内造成的感应雷过电压引起的绝缘闪络情况。研究结果表明:虽然高速铁路感应雷引雷范围和感应雷过电压幅值两者随高架桥高度的增加而变大，但感应雷引起的雷击闪络次数却较少，几乎可以忽略;雷击直击雷范围时，接触网由于感应过电压而导致的闪络次数受高架桥的影响变化不大，但总次数远大于雷击直击雷范围以外对接触网造成的影响。 最后本文针对上述研究结果，以及我国高速铁路的防雷现状，给出了我国高速铁路防雷系统改进的建议:加装避雷线或者抬升PW线来屏蔽保护接触网其他线路;改进牵引供电系统接地;在绝缘子两端加装防雷间隙和避雷器;建立高速铁路雷电监测系统等。 |
| 作者： | 高峰 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 导师： | 周利军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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