电气化铁路接触网雷电感应过电压计算及其闪络概率研究.pdf

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1、第40卷第2期华北电力大学学报Vo1．40，No．22013年3月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityMar．．2013doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2013．02．003电气化铁路接触网雷电感应过电压计算及其闪络概率研究刘欣，崔翔(华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：我国电气化铁路牵引网额定工作电压为27．5kV，其绝缘水平与电力系统35kv配网架空线路相'3-，因此对其开展雷害研究必须考虑雷电感应过电

2、压。在建立接触网架空线路、钢轨和接触网支柱模型的基础上，基于Agrawal场线耦合模型对接触网线路的雷电感应过电压进行了仿真研究，并结合电气几何模型对接触网感应雷击闪络概率进行了计算。关键词：接触网；雷电感应过电压；Agrawal场线耦舍模型；电气几何模型中图分类号：U225；TM866文献标识码：A文章编号：1007—2691(2013)02—0010—07Researchonthelightninginducedover-voltageandthecorrespondingflashprobab

3、ilityofthecatenarysystemintheelectricrailwayLIUXin，CUIXiang(SchoolofElectricalandElectronicEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Theoperatingvoltageoftheelectricrailwayis27．5kV，whoseinsulationlevelisequivalenttothe3

4、5kVdistributiongridofthepowersystem，SOthelightninginducedover-voltagemustbeconsidered．TheAgrawalet．alfield—to—linecouplingmodelisadopted，andtheoverheadlinesofthecatenaryandthesteelrailareviewedasamulti．conductortransmissionlinesystem，whosedistributedpa

5、rametersarecomputedbytheanalyticalformulaandelectro．magneticfiniteelementmethod．Atlast，theflashoverprobabilityofthecatenarysystemiscalcalatedcmbinedwiththeelectro-geometricalmode1．Keywords：eatenarysystem；lightninginducedover—voltage；Agrawalet．alfield—t

6、o—linecouplingmodel；electro—geo—metriealmodel于线路绝缘水平高，感应雷过电压对线路的影响0引言不大；而对于35kV及以下的架空配电线路而言，由于线路绝缘水平低，感应雷过电压已成为牵引网由馈电线、接触线、承力索、钢轨和线路雷害跳闸增多的主要原因。考虑到我国目前回流线等组成，它们裸露在空气当中，极易遭受铁路接触网供电系统采用的是电压等级为27．5雷害产生雷电过电压。电气化铁路牵引供电系统kV的50Hz单相交流电，因此，对其进行雷害研的绝缘设计基本与电力系统相当

7、，在电力系统当究时必须考虑雷电感应过电压。中。110kV及以上的高压架空输电线路而言，由目前关于电气化铁路接触网的雷电感应过电压计算多采用规程法，但由于其仅考虑了静电感应电压的作用，故不能准确地计算雷电感应过电收稿日期：2013一O1一o5压。Agrawal场线耦合模型充分考虑了电磁分量12华北电力大学学报文献[2]对DEPACT宏模型进行了改进，实现了宏模型的时域求解，并将其应用于架空线路雷电感应过电压的计算。该方法将Ⅳ+1条有损传输线分解成为个DEPACT单元的级联，每个单元又分为无损部分和有损

8、频变部分，模型结构如图5所示。豳二固第i个第(+』)个第个(a)DPEACT宏模型结构图4接触网支柱参数计算示意图Fig．4Diagramoftheparameterextractionofthepole(b)Agrawal模型对应的DEPACT~型s图5考虑外场激励的DEPAC宏模型0rr0·dliFig．5DEPACTmacromodelforthetransmission。一(1)lineexcitedbyexterna1electricfieldr对于无损部分