CN103675506A - 评测单线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 - Google Patents
评测单线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103675506A CN103675506A CN201210382582.5A CN201210382582A CN103675506A CN 103675506 A CN103675506 A CN 103675506A CN 201210382582 A CN201210382582 A CN 201210382582A CN 103675506 A CN103675506 A CN 103675506A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formula
- unit
- lambda
- lightning
- return wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Insulators (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
本发明公开了一种测量电气化铁路单线高架区段接触网雷击跳闸率的方法,该方法包括:第一步,获取电气化铁路线路参数;第二步,计算雷击类型分界点坐标,确定接触网不同雷击类型的影响区域;第三步,计算感应雷击跳闸率;第四步,计算反击跳闸率;第五步,计算绕击跳闸率;第六步,确定总跳闸率。该方法计算方便,且解决了电气化铁路雷击跳闸率计算困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量电气化铁路单线高架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单线高架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***过电压领域。
背景技术
牵引供电***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单线高架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单线高架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单线高架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。O为坐标原点,分别在桥面上以承力索、回流线位置为圆心,以雷电先导对承力索击距rc、雷电先导对回流线击距rg为半径作弧线,再以雷电先导对大地击距re作平行于大地的直线,分别相交于A、B、C点,其中H为高架桥对地高度,hg为回流线对高架桥面高度,hc为承力索对高架桥面高度,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。雷电落在A点左侧时击中地面,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、C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;雷电落在C点右侧时击中地面,在接触网高压导线上产生感应过电压,即同样发生感应雷击。
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,包括高架桥对地高度,承力索、回流线对高架桥面高度,承力索、回流线到支柱内侧的距离,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,计算分界点A、B、C的坐标,确定接触网不同雷击类型的影响区域。建立如附图一所示的坐标系,A点对应的坐标为(xa,ya),B点对应的坐标为(xb,yb),C点对应的坐标为(xc,yc)。此时感应雷击对应的区间为(-∞,xa)和(xc,+∞),反击对应的区间为(xa,xb),绕击对应的区间为(xb,xc)。根据各点的几何关系,各点坐标按以下算式确定:
式中:
λ3=λ2 2+1
λ4=2λ1λ2-2(hc+H)
λ5=λ1 2+(hc+H)2-rc 2
式中:H为高架桥对地高度(单位:m),hg为回流线对高架桥面高度(单位:m),hc为承力索对高架桥面高度(单位:m),a为承力索到支柱内侧的距离(单位:m),b为回流线到支柱内侧的距离(单位:m),rc为雷电先导对承力索击距(单位:m),rg为雷电先导对回流线击距(单位:m),re为雷电先导对大地击距(单位:m)。
rc、rg可采用以下经验公式进行计算:
或
式中:I为雷电流幅值(单位:kA),H为高架桥对地高度,hc为承力索对高架桥面高度,hg为回流线对高架桥面高度。
a0、b0、c0可根据现场实验或模拟线路实验结果进行取值,也可以参照电力***的经验取以下数值:
a0=10,b0=0.65;或a0=0.67,b0=0.74,c0=0.6;或a0=1.57,b0=0.69,c0=0.45。
re可按下式计算:
re=k2rc
其中k2为击距系数,计算公式如下:
k2=1.066+(hc+H)/216.45
式中:H为高架桥对地高度,hc为承力索对高架桥面高度。
或k2=22/(h+H),或k2=1.94-(h+H)/26,
或k2=1.08-(h+H)/59,或k2=1.05-(h+H)/87。
式中:H为高架桥对地高度,h为支柱对高架桥面高度(单位:m)。
为简化计算,也可令rc=rg=re。
第三步,计算感应雷击跳闸率。
首先,根据下式计算感应雷击区间(-∞,xa)和(xc,+∞)的有效投影长度:
其中:
式中:H为高架桥对地高度,I为雷电流幅值,hg为回流线对高架桥面高度,hc为承力索对高架桥面高度,k0为回流线与承力索之间的几何耦合系数,U50%为绝缘子串的50%冲击放电电压(单位:kV)。
k0可按下式计算:
式中:d′为承力索与回流线镜像间的距离(单位:m),d为承力索与回流线间的距离(单位:m),r为回流线半径(单位:m)。
然后,按照下式计算感应雷击跳闸率:
f(I)可用以下经验公式进行计算:
或
或
或
或
或
η的计算可按下式进行:
η=(4.5E0.75-14)×10-2
式中:E为绝缘子串平均运行电压梯度(单位:kV/m)。
计算感应雷击跳闸率公式中的积分下限Iea、Iea按下式确定:
其中:
式中:β为支柱分流系数,Ri为支柱接地电阻(单位:Ω),k为回流线与承力索之间的耦合系数,Lt支柱等效电感(单位:μH),τf为雷电流波头时间(单位:μs)。
其中k=k1k0,k1为电晕校正系数,接触网可取1.15。
式中:Lg为支柱两侧相邻回流线的电感并联值(单位:μH)。
积分上限Imax根据线路的重要程度或行业的具体要求取值,也可以按分布概率为90%或99%时的雷电流幅值进行估算。
第四步,按照下式计算反击跳闸率:
积分下限Ig、积分上限Imax取值同上。
第五步,按照下式计算绕击跳闸率:
第六步,接触网的总雷击跳闸率为感应雷击跳闸率、反击雷击跳闸率与绕击雷击跳闸率三者之和,即按照下式计算总跳闸率:
n=ngy+ng+nc
本发明的技术效果是采用电气几何模型,提出了一种电气化铁路单线高架区段接触网的感应雷击、反击、绕击跳闸率计算方法,解决了电气化铁路雷击跳闸率计算困难的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
图1为单线高架区段接触网电气几何模型示意图
具体实施方式
下面通过实例,结合附图一,对本发明的技术方案进行进一步说明。
第一步,获取线路参数。某铁路单线高架区段线路,高架桥高度10m,回流线对高架桥面高度8m,承力索对高架桥面高度7.8m,承力索距支柱内侧3m,回流线距支柱内侧0.8m,回流线半径6.25mm,绝缘子U50%放电电压270kV,雷电流波头时间2.6μs,雷电日40天,绝缘子串平均运行电压梯度20.36kV,支柱接地电阻10Ω,支柱等效电感6.72μH,支柱两侧相邻回流线的电感并联值36.85μH,电晕校正系数1.15。
第二步,计算感应雷击、反击、绕击跳闸率积分上限与下限。
分别利用上述公式计算感应雷击积分下限Iea、Iec为:
Iea=39kA,Iec=42kA。
积分上限Imax按分布概率为99%时的雷电流幅值进行估算:
Imax=176kA
计算反击积分上下限Ig、Imax为:
Ig=25kA,Imax=176kA。
计算绕击积分上下限Ic、Imax为:
Ic=4kA,Imax=176kA。
第三步,计算感应雷击跳闸率。
利用A、B、C坐标公式在感应雷击雷电流上下限区间范围Iea~Imax、Iec~Imax内计算A、B、C坐标分布,确定感应雷击有效区间,再利用下式计算感应雷击跳闸率:
计算结果为ngy=0.9685次/100km·年。
第四步,计算反击跳闸率。
利用A、B、C坐标公式在反击雷电流上下限区间范围Ig~Imax内计算A、B、C坐标分布,确定反击影响区间,再利用下式计算反击跳闸率:
计算结果为ng=3.1223次/100km·年。
第五步,计算绕击跳闸率。
利用A、B、C坐标公式在绕击雷电流上下限区间范围Ic~Imax内计算A、B、C坐标分布,确定绕击影响区间,再利用下式计算绕击跳闸率:
计算结果为ng=3.6722次/100km·年。
第六步,利用下式计算总跳闸率:
n=ngy+ng+nc
计算结果为n=7.7631次/100km·年。
Claims (4)
1.一种划分电气化铁路单线高架区段接触网不同雷击类型的影响区域的方法,其特征在于它包括以下步骤:
第一步,获取电气化铁路线路参数,包括高架桥对地高度,承力索、回流线对高架桥面高度,承力索、回流线到支柱内侧的距离,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,计算分界点A、B、C的坐标,计算公式如下:
式中:
λ3=λ2 2+1
λ4=2λ1λ2-2(hc+H)
λ5=λ1 2+(hc+H)2-rc 2
式中:H为高架桥对地高度(单位:m),hg为回流线对高架桥面高度(单位:m),hc为承力索对高架桥面高度(单位:m),a为承力索到支柱内侧的距离(单位:m),b为回流线到支柱内侧的距离(单位:m),rc为雷电先导对承力索击距(单位:m),rg为雷电先导对回流线击距(单位:m),re为雷电先导对大地击距(单位:m);
rc、rg、re计算公式如下:
rc=rg=re=10I0.65
式中:I为雷电流幅值(单位:kA);
第三步,划分不同雷击类型的区域,其中感应雷的区域为(-∞,xa)和(xc,+∞),反击对应的区域为(xa,xb),绕击对应的区域为(xb,xc)。
2.一种测量电气化铁路单线高架区段接触网雷击跳闸率的方法,其特征在于它包括以下步骤:
第一步,基于权利要求1,获取分界点A、B、C点的坐标;
第二步,按照下式计算感应雷击跳闸率:
η计算公式如下:
η=(4.5E0.75-14)×10-2
式中:E为绝缘子串平均运行电压梯度(单位:kV/m);
雷电流概率密度f(I)计算公式如下:
ΔLc、ΔLc计算公式如下:
其中:
式中:H为高架桥对地高度,I为雷电流幅值,hg为回流线对高架桥面高度,hc为承力索对高架桥面高度,k0为回流线与承力索之间的几何耦合系数,U50%为绝缘子串的50%冲击放电电压(单位:kV);
k0可按下式计算:
式中:d′为承力索与回流线镜像间的距离(单位:m),d为承力索与回流线间的距离(单位:m),r为回流线半径(单位:m);
计算感应雷击跳闸率公式中的积分下限Iea、Iec按下式确定:
其中:
式中:β为支柱分流系数,Ri为支柱接地电阻(单位:Ω),k为回流线与承力索之间的耦合系数,Lt支柱等效电感(单位:μH),τf为雷电流波头时间(单位:μs);
其中k=k1k0,k1为电晕校正系数,接触网可取1.15;
式中:Lg为支柱两侧相邻回流线的电感并联值(单位:μH);
积分上限Imax根据线路的重要程度或行业的具体要求取值,也可以按分布概率为90%或99%时的雷电流幅值进行估算;
第三步,按照下式计算反击跳闸率:
积分下限Ig、积分上限Imax取值同上;
第四步,按照下式计算绕击跳闸率:
第五步,按照下式计算接触网总雷击跳闸率:
n=ngy+ng+nc
式中:ngy为感应雷击跳闸率,ng为反击雷击跳闸率,nc为绕击跳闸率。
3.权利要求1中临界点A、B、C坐标计算公式中的击距rc、rg、re可用以下经验公式进行计算:
或
式中:I为雷电流幅值(单位:kA),H为高架桥对地高度,hc为承力索对高架桥面高度,hg为回流线对高架桥面高度;
a0、b0、c0可根据现场实验或模拟线路实验结果进行取值,也可以参照电力***的经验取以下数值:
a0=10,b0=0.65;或a0=0.67,b0=0.74,c0=0.6;或a0=1.57,b0=0.69,c0=0.45;
re可按下式计算:
rek2rc
其中k2为击距系数,计算公式如下:
k2=1.066+(hc+H)/216.45
式中:H为高架桥对地高度,hc为承力索对高架桥面高度;
或k2=22/(h+H),或k2=1.94-(h+H)/26,
或k2=1.08-(h+H)/59,或k2=1.05-(h+H)/87;
式中:H为高架桥对地高度,h为支柱对高架桥面高度(单位:m);
为简化计算,也可令rc=rg=re。
4.权利要求1中感应雷击、反击、绕击跳闸率计算公式中的雷电流概率密度f(I)还可用以下经验公式进行计算:
或
或
或
或
式中:I为雷电流幅值(单位:kA)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210382582.5A CN103675506B (zh) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 评测单线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210382582.5A CN103675506B (zh) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 评测单线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103675506A true CN103675506A (zh) | 2014-03-26 |
CN103675506B CN103675506B (zh) | 2016-12-07 |
Family
ID=50313670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210382582.5A Expired - Fee Related CN103675506B (zh) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 评测单线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103675506B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130332063A1 (en) * | 2012-06-10 | 2013-12-12 | Apple Inc. | Road height generation for a road network |
US9208601B2 (en) | 2012-06-10 | 2015-12-08 | Apple Inc. | Computing plausible road surfaces in 3D from 2D geometry |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002092261A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-03-29 | Yamaha Corp | コンテンツ評価方法 |
US20040133315A1 (en) * | 2003-01-06 | 2004-07-08 | General Electric Company | Multi-level railway operations optimization system and method |
CN101650444A (zh) * | 2008-08-11 | 2010-02-17 | 华东电力试验研究院有限公司 | 落雷密度统计方法 |
CN102628913A (zh) * | 2012-04-09 | 2012-08-08 | 清华大学 | 基于输电线路结构及地形的输电线路三维雷击计算方法 |
-
2012
- 2012-09-20 CN CN201210382582.5A patent/CN103675506B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002092261A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-03-29 | Yamaha Corp | コンテンツ評価方法 |
US20040133315A1 (en) * | 2003-01-06 | 2004-07-08 | General Electric Company | Multi-level railway operations optimization system and method |
CN101650444A (zh) * | 2008-08-11 | 2010-02-17 | 华东电力试验研究院有限公司 | 落雷密度统计方法 |
CN102628913A (zh) * | 2012-04-09 | 2012-08-08 | 清华大学 | 基于输电线路结构及地形的输电线路三维雷击计算方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
刘靖: "牵引网雷击跳闸研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
刘靖等: "计算接触网雷击参数的新方法", 《中国铁道科学》 * |
赵海军等: "城市轨道交通架空接触网雷电防护", 《电气化铁道》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130332063A1 (en) * | 2012-06-10 | 2013-12-12 | Apple Inc. | Road height generation for a road network |
US9207094B2 (en) * | 2012-06-10 | 2015-12-08 | Apple Inc. | Road height generation for a road network |
US9208601B2 (en) | 2012-06-10 | 2015-12-08 | Apple Inc. | Computing plausible road surfaces in 3D from 2D geometry |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103675506B (zh) | 2016-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102841280B (zh) | 500kV同塔四回路输电线雷击跳闸率仿真方法 | |
CN102967785A (zh) | 一种高速铁路牵引网防雷性能评估方法 | |
CN103488815A (zh) | 一种输电线路雷电绕击风险评估方法 | |
CN106918762A (zh) | 一种架空输电线路雷击电流监测方法和雷击故障识别方法 | |
CN103714239B (zh) | 雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法 | |
CN103675607B (zh) | 架空输电线路雷电绕击与反击识别方法 | |
CN105929241A (zh) | 一种降低杆塔接地网冲击接地电阻的地网设计方法 | |
CN103760460B (zh) | 一种基于贝杰龙模型的高压直流接地极线路时域故障测距方法 | |
CN102175936B (zh) | 一种配网避雷器给定置信水平下非限制性预期运行寿命评估方法 | |
CN103675504B (zh) | 评测单线路堤区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN109149563B (zh) | 一种确定交流电网中杂散电流值的方法 | |
CN103675506A (zh) | 评测单线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN103399190B (zh) | 基于pscad/emtdc的配电线路感应过电压的计算方法 | |
CN103675505A (zh) | 评测复线路堤区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN104076250A (zh) | 一种分析同塔双回线路上相导线绕击及绕击跳闸率的方法 | |
He et al. | Assessment of lightning shielding performance of double-circuit UHV overhead transmission lines | |
CN106841814A (zh) | 接地***接地电阻在线监测***、在线检测仪以及监测方法 | |
CN105740500A (zh) | 一种复合杆塔过电压仿真模型设计方法 | |
CN103675509A (zh) | 评测at方式下复线路堤段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN103675510A (zh) | 评测at方式下单线高架段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN107704702A (zh) | 一种获取egla间隙放电电压承担率的方法 | |
CN103675508A (zh) | 评测at方式下单线路堤段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN205195259U (zh) | 电力、电子设备雷电预警防护装置 | |
CN103675507A (zh) | 评测复线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN103675511A (zh) | 评测at方式下复线高架段电气化铁路雷击跳闸率的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161207 Termination date: 20180920 |