电气化铁道牵引网的防雷保护研究

论文摘要

牵引供电网是电气化铁路的关键设备之一,它对电气化铁路的稳定运行起着极其重要的作用；而雷击事故则会对牵引供电网的安全与可靠构成严重威胁,所以评估牵引供电网的防雷性能,降低牵引供电网的雷击危害具有重要的理论意义与工程应用价值。本文通过借鉴高压输电线路的耐雷分析手段,运用电磁暂态程序对牵引网的耐雷性能进行评估。利用PSCAD软件搭建起牵引网悬挂导线模型、牵引网支柱模型、冲击接地电阻模型、绝缘子模型、避雷器模型,并模拟了不同雷电流波形,有、无保护线等雷击牵引网支柱的情况,以及对雷击馈线、承力索等悬挂导线的仿真分析。通过仿真计算评估出各种雷击情况下牵引网的耐雷水平,并将仿真结果与文献资料进行对比,验证了模型的正确性。最后对架设避雷器、降低接地电阻、加强线路绝缘性等改善牵引网耐雷水平的措施进行仿真分析,并运用电气几何模型法初步探讨了牵引网悬挂导线的雷电屏蔽效果。通过仿真计算表明了保护线对提高牵引网耐雷水平、降低绝缘子闪络起到重要作用；而避雷器在提高牵引网整体耐雷水平与防护范围上则具有较大的局限性,通过电气几何模型法表明在牵引网悬挂系统中雷击馈线的可能性较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与动机
• 1.2 研究现状与实现途径
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 研究实现途径
• 1.3 本课题的主要工作
• 第2章 雷电与雷击过电压分析
• 2.1 雷电及雷电模型
• 2.1.1 雷的形成与发展
• 2.1.2 雷电放电计算模型
• 2.1.3 雷电流模型
• 2.1.4 雷击过电压的种类
• 2.2 雷击过电压的分析与计算
• 2.2.1 单相无损线路的贝瑞隆模型
• 2.2.2 多导线线路的贝瑞隆计算方法
• 2.3 牵引网的供电方式与结构
• 2.4 雷击牵引网的建模分析与研究方式
• 2.4.1 雷击牵引网的建模分析
• 2.4.2 牵引网耐雷水平的研究方式
• 2.5 本章小结
• 第3章 雷击模型的建立
• 3.1 仿真软件的简介及流程
• 3.1.1 PSCAD/EMTDC简介
• 3.1.2 建立仿真模型流程
• 3.2 仿真模型的建立
• 3.2.1 牵引网悬挂导线模型
• 3.2.2 牵引网支柱模型
• 3.2.3 绝缘子的闪络模型
• 3.2.4 冲击接地电阻模型
• 3.2.5 雷电流模型的建立
• 3.2.6 金属氧化物避雷器的模型
• 3.3 雷击牵引网模型的建立与仿真分析
• 3.3.1 雷击牵引网支柱
• 3.3.2 雷击牵引网悬挂系统
• 3.3.3 仿真结果的对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 牵引网防雷措施的仿真分析
• 4.1 雷击安装有避雷器的牵引网分析
• 4.1.1 雷击邻近两避雷器之间
• 4.1.2 雷击带有避雷器的支柱
• 4.2 改善牵引网耐雷水平的措施
• 4.3 牵引网的雷电屏蔽性分析
• 4.3.1 电气几何模型
• 4.3.2 改进的电气几何模型
• 4.3.3 悬挂导线的雷电屏蔽效果分析
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 攻读硕士学位期间发表的论文