[发明专利]评测复线路堤区段电气化铁路雷击跳闸率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量电气化铁路复线路堤区段接触网雷击跳闸率的方法，特别是涉及一种基于电气几何模型计算电气化铁路复线路堤区段接触网感应雷击、反击、绕击跳闸率的方法，适用于电气化铁路防雷设计和防雷改造，属于铁路系统过电压领域。

背景技术

牵引供电系统雷击跳闸严重影响了我国电气化铁路的安全稳定运行。为保证列车运行的可靠性，准确计算接触网供电线路的雷击跳闸率，评估其对牵引供电可靠性的影响，常需要确定接触网的雷击跳闸率。目前，电气化铁路接触网雷击类型分为感应雷击(雷击大地)、反击(雷击回流线、支柱顶部等接地部分)、绕击(雷击承力索、接触线)三种，以往资料缺乏对电气化铁路这三种雷击跳闸率进行准确计算的方法，为我国电气化铁路进行有针对性地防雷设计与防雷改造带来了非常大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量电气化铁路复线路堤区段接触网雷击跳闸率的方法，使用该方法可以计算电气化铁路复线路堤区段接触网每百公里的年感应雷击跳闸率、反击跳闸率与绕击跳闸率。

本发明实现上述目的的技术原理是利用传统电气几何模型分析电气化铁路复线路堤区段接触网的感应雷击、反击、绕击情况，其原理如附图一所示。复线接触网区段呈对称结构，假设左侧为上行线，右侧为下行线，O为坐标原点，分别以上行、下行线的承力索、回流线位置为圆心，以雷电先导对承力索击距r_c、雷电先导对回流线击距r_g为半径作弧线，再以雷电先导对大地击距r_e作平行于大地的直线，分别相交于A、B、C、A′、B′点，其中h_g为回流线对地高度，h_c为承力索对地高度，a为承力索到支柱内侧的距离，b为回流线到支柱内侧的距离，c为复线上下行线路中心距离。雷电落在A点左侧和A′右侧时击中地面，此时接触网高压导线上产生感应过电压，即发生感应雷击；雷电落在A、B两点中间和A′、B′两点中间时，击中接触网的回流线，在接触网高压导线上产生反击过电压，即发生反击；雷电落在B、B′两点中间时，击中接触网高压导线，接触网上产生绕击过电压，即发生绕击。

通常情况下接触网上下行结构相同，为了简化计算，可以假设A点左侧与A′点右侧的感应雷击区间长度完全相等，AB与A′B′反击区间长度完全相等，BC与CB′绕击区间长度完全相等，此时感应雷击对应的区间长度为(-∞，x_a)区间的2倍，反击对应的区间长度为(x_a，x_b)的2倍，绕击对应的区间长度为(x_b，x_c)的2倍。因此，上行线路的感应雷击、反击、绕击跳闸率分别等于下行线路的感应雷击、反击、绕击跳闸率，复线路堤的感应雷击、反击、绕击跳闸率分别是单侧线路(上行或下行)感应雷击、反击、绕击跳闸率的2倍。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案主要包括以下步骤：

第一步，获取电气化铁路线路参数，包括承力索、回流线对地高度，承力索、回流线到支柱内侧的距离，复线上下行线路中心距离，绝缘子串的50％冲击放电电压，回流线半径，雷电日，落雷密度，绝缘子串平均运行电压梯度，支柱接地电阻，支柱等效电感，雷电流波头时间，电晕校正系数，支柱两侧相邻回流线的电感并联值等。

第二步，确定接触网不同雷击类型的影响区域，计算单侧分界点A、B、C的坐标。

建立如附图一所示的坐标系，A点对应的坐标为(x_a，y_a)，B点对应的坐标为(x_b，y_b)，C点对应的坐标为(x_c，y_c)，B′点对应的坐标为(x_b′，y_b′)，A′点对应的坐标为(x_a′，y_a′)。此时感应雷击对应的区间为(-∞，x_a)和(x_a′，+∞)，反击对应的区间为(x_a，x_b)和(x_b′，x_a′)，绕击对应的区间为(x_b，x_b′)。

根据各点的几何关系，计算单侧分界点A、B、C的坐标，各点坐标按以下算式确定：