高速铁路接地体系雷电冲击性能概述

《高速铁路接地体系雷电冲击性能概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、高速铁路接地体系雷电冲击性能概述第1章绪论1.1课题研究背景及意义雷击故障己成为危害我国铁路安全运营的重要因素，7.23甬台温特大轨道交通事故发生前7分钟内雷击地闪次数超过340次，雷电流幅值超过100kA的雷击共出现11次，导致信号与通信设备损坏⑴，是该事故发生的重要诱因。当高速铁路附近发生雷击时，高频、高幅值冲击电流可能涌入接地系统中，此时高速铁路综合接地系统呈现复杂的暂态特性，电磁强场及雷电流电流侵入可能危害铁路工作人员和乘客的人身安全及各种电气设备的安全运行，因此，对接地系统冲击暂态特性进行定性和定量的分析，以及在高速铁路综合接地系统设计时考虑冲击特性的影响显得尤为

2、重要。在电力系统方面，目前国内外许多学者都在对接地系统的暂态特性进行研宄[2_5]，但高速铁路综合接地系统同电力系统的接地网、接地极存在巨大的差异，首先表现在高速铁路综合接地系统接地形式的复杂性，电力供电系统、牵引供电回流系统、信号系统、通信及电子信息系统、建筑物、站台等需要接地的装置都通过贯通地线连接成一体。其次表现在接地范围的延伸性，贯通地线绵延几十上百公里，近似于无限长导体。因此基于电场理论和电路理论相结合的思想，建立更加准确合理的高速铁路接地系统计算模型，分析接地导体的电磁特性和散流规律，对于高速铁路综合接地系统的快速准确设计及对现有接地系统的安全运行及人员保护具有

3、重要意义。1.2国内外研究现状1.2.1综合接地系统研究现状及规范目前国内对铁路领域综合接地的研究主要停留在牵引回流和输电线过电压防护方面，而且对此的研究也比较成熟，国外的文献基本上侧重于对系统安全性，站点接地分析，接触电压和跨步电压的研宄。目前国内对铁路领域综合接地的研宄主要停留在牵引回流和输电线过电压防护方面，对此的研究也比较成熟，国外的文献基本上侧重于对系统安全性和接触电压，跨步电压的研宄。国内主要有西南交通大学、清华大学、北京交通大学和大连交通大学等高校以及电科院、铁科院等科研单位开展此方面研究。铁道第一勘测设计院和西南交通大学付龙海等人开展了青藏铁路重冰区段变电站

4、降低工频接地电阻的方法的讨论[6];刘岩等人开展高速铁路工频接地和牵引供电回流中遇到的交直流供电网络问题的研究，分析了利用直流回流的方式与利用交流回流相比的优越性[7]；张婧晶对高速铁路客运专线几种供电方式下钢轨电位分布和特征进行了理论研宄，并比较了不同的接地方案下正常和短路故障线路运行参数的变化[8]；杨光虎对综合接地系统中贯通地线的施工策略，测试维护手段进行了详细说明[9]；清华大学何金良、曾條等人对青藏铁路110kV论论河和五道梁变电站接地系统的设计进行了研究，探讨了垂直接地极的布置规律和水平接地网的埋设深度、接地系统的优化布置对接地系统的接地电阻、接触电压和跨步电压

5、的影响国外的P.Jacqmaer等人建立了铁路接地系统雷电冲击下的电磁场计算模型，计算了幅值200kA的雷电流注入100的土壤中的电磁场，但计算的仅是站点模型，未考虑贯通地线因素[11];N.HADDAD等人对铁路接地系统多导体稱合情况下的地电位升进行了讨论。对于雷击瞬态冲击接地主要是采用电力系统接地极、接地网为模型的分析方法，虽然在局部范围内可以解决铁路的接地问题，但由于高速铁路环境的复杂性以及范围和跨度与电力系统的差异性，就整体而言，目前用电力系统的接地方法来解决高速铁路综合接地的问题并不适合。在接地系统中，铁路沿线的信号、通信设备以及各类数字设备需要协调配合工作，如果

6、各设备采用分离的单独接地方式，当某个设备地电位被抬高时，将导致设备间地电位不统一，有可能出现信号错误和通信失败的情况，同时各设备采用单独接地的方式也会不可避免的存在电位差，存在危害人身和设备安全的隐患。对于设备和网络系统复杂的高速铁路而言，需要一个统一的地电位，因此综合接地系统应运而生综合接地系统将铁路沿线的电力供电系统、牵引供电回流系统、信号系统、通信系统及其它电子信息系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏障包括一些自然接地体，如桥壤，轨道结构基础，甚至接触网支柱基础等需要接地的装置连为一体，在消除了设备接地极之间电位差的同时，也降低了整个系统的接地电阻[I5]，按《

7、高速铁路设计规范》要求其接地电阻均不大于1Q，综合接地系统目前在我国在建或近年来己建成高速铁路中已得到广泛采用。从综合接地系统的功能上看，它包括以下几个方面：（1)为牵引负荷的地电流、杂散电流提供回流路径；（2)为各类过电压提供保护接地；（3)为通信系统提供了工作接地以及保护接地；（4)以及为电子设备和通信设备提供屏蔽接地。第2章综合接地系统冲击响应等效模型在对高速铁路综合接地系统雷击响应计算时，将雷云和大地之间产生的雷电通道认为是垂直扩散型柱形波，雷电流激励源需要用数值积分求取，并分为水平和垂直两个极化分量加载到