[发明专利]高速铁路接触网雷击风险的评估方法

说明书

发明公开了一种高速铁路接触网雷击风险的评估方法,属于高速铁路牵引供电系统雷电防护领域。所述方法首先通过将高架桥解耦，建立高架桥结构单元暂态等值电路，然后建立接触网直击雷过电压仿真计算模型和接触网感应过电压的计算模型，最后分析高速铁路的接触网雷击闪络率。本发明在计算接触网雷击闪络率时，考虑了高架桥对接触网的影响，通过将高架桥解耦的方法，降低了高架桥的雷电电磁暂态建模的难度并且对于高速铁路接触网雷击闪络率的计算更加准确。通过分析高速铁路接触网各个区段的雷击闪络率，来更好的制定高速铁路接触网雷电防护技术策略，提出可满足不同可靠性等级要求的高速铁路接触网雷电防护综合方案。

技术领域

本发明属于高速铁路牵引供电系统雷电防护领域，具体涉及一种高速铁路接触网雷击风险的评估方法。

背景技术

高速铁路是众多高技术的结合体，机车车辆，牵引供电，通信信号和线路等诸多方面都有别于普速铁路，高架桥路段比重大便是其中之一，以京津城际和京沪高速为例，高架桥长度分别占到了总里程的86.6％和80.4％，在高架桥敷设方式下，牵引供电接触网的导线对地高度明显增加，接近、甚至超过了电力系统110kV输电线路，遭受雷击的概率大大增高。然而，接触网的绝缘水平相对较低，仅与电力系统35kV架空配电线路相当，耐受雷击的能力相对较差，易发生雷击故障。

接触网是向高速列车供电的唯一途径，其故障将直接导致高速列车供电中断，高速列车运行时速快，行车密集，供电中断会给运输生产造成较大影响。因此，如何有效降低接触网的雷击故障概率，提高接触网的耐雷性能，是保障中国高速铁路安全可靠运行必须要解决的问题。然而，在高速铁路接触网的雷电防护方面，铁路部门并没有现成的技术模式可遵循，即在高速铁路接触网雷击防护领域还存在以下问题：

1)我国高速铁路发展起步较晚，基础研究投入少，对于接触网的雷电防护缺乏理论认识和实践经验，普速铁路的相关规范标准也已被工程实践证明不适用于高速铁路的高架运行环境。

2)电力架空线路的雷电防护方法和装置无法直接移植到高速铁路接触网。在与防雷性能相关的线路结构、绝缘水平以及接地方式等方面，高速铁路接触网不同于任何一电压等级的电力架空线路，粗犷地将电力架空电线路的雷电防护方法和设备移植到高速铁路接触网，很可能造成过防护和欠防护的问题，继而造成经济损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题为针对我国高速铁路多采用高架桥的方式敷设，使得牵引接触网的对地高度较高，引雷能力较强，从而导致接触网的雷击故障十分严重这一问题，首先通过将高架桥解耦，建立高架桥结构单元暂态等值电路，然后建立接触网直击雷过电压仿真计算模型和接触网感应过电压的计算模型，最后分析高速铁路接触网各个区段的雷击闪络率，来更好地制定高速铁路接触网雷电防护技术策略，提出可满足不同可靠性等级要求的高速铁路接触网雷电防护综合方案。

本发明的目的是这样实现的，本发明提出了一种高速铁路接触网雷击风险的评估方法，包括以下步骤：

步骤1，高速铁路接触网线路信息的设定和雷电流幅值范围的设定；

首先根据已知的观测数据，将需要估计的雷电流幅值范围记为雷电流幅值范围A，A＝0-300kA；然后将雷电流幅值范围A等分为n个区间，令每个区间起始处的雷电流幅值作为该区间评估点的雷电流幅值，得到n个区间评估点的雷电流幅值，在n个区间中任取一个区间，并将该区间评估点的雷电流幅值记为雷电流幅值I_j，j＝1,2...n；最后将n个区间评估点的雷电流幅值组成一个雷电流幅值的集合,记为集合I，I＝{I₁,I₂.......I_j......I_n}；

给定需要进行防雷性能评估的高速铁路接触网的线路信息：接触网T线对地平均高度H_a、接触网T线绝缘子雷电冲击50％放电电压U_50％T和接触网F线绝缘子雷电冲击50％放电电压U_50％F；