CN103675508B - 评测at方式下单线路堤段电气化铁路雷击跳闸率的方法 - Google Patents
评测at方式下单线路堤段电气化铁路雷击跳闸率的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103675508B CN103675508B CN201210382592.9A CN201210382592A CN103675508B CN 103675508 B CN103675508 B CN 103675508B CN 201210382592 A CN201210382592 A CN 201210382592A CN 103675508 B CN103675508 B CN 103675508B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formula
- unit
- positive feeder
- lightning strike
- lightning
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
本发明公开了一种测量AT供电方式下电气化铁路单线路堤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,计算绕击跳闸率;第五步,确定总跳闸率。该方法计算方便,且解决了AT供电方式下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AT供电方式下单线路堤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AT供电方式下单线路堤区段接触网感应雷击、绕击跳闸率的方法,适用于AT供电方式下电气化铁路防雷设计和防雷改造,属于铁路系统过电压领域。
背景技术
牵引供电系统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,AT供电方式下的电气化铁路接触网雷击类型分为感应雷击(雷击大地)、绕击(雷击正馈线、承力索、接触线)两种,而以往资料缺乏对AT供电方式下电气化铁路这两种雷击跳闸率进行准确计算的方法,为我国AT供电方式下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AT供电方式下单线路堤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AT供电方式下单线路堤区段接触网每百公里的年感应雷击与绕击跳闸率。
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AT供电方式下电气化铁路单线路堤区段接触网的感应雷击、绕击情况,其原理如附图1所示。O为坐标原点,分别以承力索、正馈线位置为圆心,以雷电先导对承力索击距rc、雷电先导对正馈线击距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hg为正馈线对地高度,hc为承力索对地高度,a为承力索到支柱内侧的距离,b为正馈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两点中间以及B、C两点中间时将分别击中正馈线与承力索,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,包括承力索、正馈线对地高度,承力索、正馈线到支柱内侧的距离,绝缘子串的50%冲击放电电压,正馈线半径,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,支柱两侧相邻正馈线的电感并联值等。
第二步,计算分界点A、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1所示的坐标系,A点对应的坐标为(xa,ya),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,+∞),绕击对应的区间为(xa,xc)。根据各点的几何关系,各点坐标按以下算式确定:
式中:hg为正馈线对地高度(单位:m),hc为承力索对地高度(单位:m),a为承力索到支柱内侧的距离(单位:m),b为正馈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为雷电先导对正馈线击距(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),hc为承力索对地高度,hg为正馈线对地高度。
a0、b0、c0可根据现场实验或模拟线路实验结果进行取值,也可以参照电力系统的经验取以下数值:
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/216.45
式中:hc为承力索对地高度。
或k2=22/h,或k2=1.94-h/26,或k2=1.08-h/59,或k2=1.05-h/87。
式中:h为支柱高度(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:I为雷电流幅值,hg为正馈线对地高度,hc为承力索对地高度,k0为正馈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′为承力索与正馈线镜像间的距离(单位:m),d为承力索与正馈线间的距离(单位:m),hg为正馈线对地高度,r为正馈线半径(单位:m)。
然后,按照下式计算感应雷击跳闸率:
其中:为落雷密度(单位:次/km2·天),Td为雷电日(单位:天/年),f(I)为雷电流概率密度,η为建孤率。
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、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为正馈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为支柱两侧相邻正馈线的电感并联值(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,按照下式计算绕击跳闸率:
式中积分下限积分上限Imax取值同上。
第五步,接触网的总雷击跳闸率为感应雷击跳闸率与绕击雷击跳闸率之和,即按照下式计算总跳闸率:
n=ngy+nc
本发明的技术效果是采用电气几何模型,提出了一种AT供电方式下电气化铁路单线路堤区段接触网的感应雷击、绕击跳闸率计算方法,解决了AT供电方式下电气化铁路雷击跳闸率计算困难的问题。
附图说明
图1为单线路堤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1,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。某铁路单线路堤区段线路,正馈线对地距离8m,承力索对地高度7.8m,承力索距支柱内侧3m,正馈线距支柱内侧0.8m,正馈线半径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,支柱两侧相邻正馈线的电感并联值36.85μH,电晕校正系数1.15。
计算时令且a0=10,b0=0.65;选取雷电流概率密度为
第二步,计算感应雷击、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=58kA,Iec=64kA。
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
计算绕击积分上下限Ic、Imax为:
Ic=3kA,Imax=176kA。
第三步,计算感应雷击跳闸率。
利用A、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、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=0.1230次/100km·年。
第四步,计算绕击跳闸率。
利用A、C坐标公式在绕击雷电流上下限区间范围Ic~Imax内计算A、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=5.7311次/100km·年。
第五步,利用下式计算总跳闸率:
n=ngy+nc
计算结果为n=5.8540次/100km·年。
Claims (4)
1.一种划分AT供电方式下电气化铁路单线路堤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,包括承力索、正馈线对地高度,承力索、正馈线到支柱内侧的距离,绝缘子串的50%冲击放电电压,正馈线半径,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,支柱两侧相邻正馈线的电感并联值;
第二步,计算分界点A、C的坐标,计算公式如下:
式中:hg为正馈线对地高度,单位:m;hc为承力索对地高度,单位:m;a为承力索到支柱内侧的距离,单位:m;b为正馈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为雷电先导对正馈线击距,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,其中感应雷击的区域为(-∞,xa)和(xc,+∞),绕击对应的区域为(xa,xc)。
2.一种根据权利要求1所述的方法,其特征在于权利要求1中分界点A、C坐标计算公式中的击距rc、rg用以下经验公式进行计算:
或
式中:I为雷电流幅值,单位:kA;hc为承力索对地高度,单位:m;hg为正馈线对地高度,单位:m;
a0、b0、c0根据现场实验或模拟线路实验结果进行取值,或参照电力系统的经验取以下数值:
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/216.45
式中:hc为承力索对地高度;
或k2=22/h,或k2=1.94-h/26,或k2=1.08-h/59,或k2=1.05-h/87;
式中:h为支柱高度,单位:m;
或为简化计算,令rc=rg=re。
3.一种测量AT供电方式下电气化铁路单线路堤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、C点的坐标;
第二步,按照下式计算感应雷击跳闸率:
其中:其中:为落雷密度,单位:次/km2·天;Td为雷电日,单位:天/年;f(I)为雷电流概率密度,η为建孤率,ΔLa、ΔLc为感应雷击区间的有效投影长度;
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:
ΔLa、ΔLc计算公式如下:
其中:
式中:I为雷电流幅值,hg为正馈线对地高度,hc为承力索对地高度,k0为正馈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按下式计算:
式中:d′为承力索与正馈线镜像间的距离,单位:m;d为承力索与正馈线间的距离,单位:m;hg为正馈线对地高度,r为正馈线半径,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为正馈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,接触网取1.15;
式中:Lg为支柱两侧相邻正馈线的电感并联值,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,或按分布概率为90%或99%时的雷电流幅值进行估算;
第三步,按照下式计算绕击跳闸率:
式中积分下限积分上限Imax取值同上;
第四步,按照下式计算接触网总雷击跳闸率:
n=ngy+nc
式中:ngy为感应雷击跳闸率,nc为绕击跳闸率。
4.一种根据权利要求3所述的方法,其特征在于权利要求3中感应雷击跳闸率、绕击跳闸率计算公式中的雷电流概率密度f(I)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 |
---|---|---|---|
CN201210382592.9A CN103675508B (zh) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 评测at方式下单线路堤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 |
---|---|---|---|
CN201210382592.9A CN103675508B (zh) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 评测at方式下单线路堤段电气化铁路雷击跳闸率的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103675508A CN103675508A (zh) | 2014-03-26 |
CN103675508B true CN103675508B (zh) | 2016-12-07 |
Family
ID=50313672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210382592.9A Expired - Fee Related CN103675508B (zh) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 评测at方式下单线路堤段电气化铁路雷击跳闸率的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103675508B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008022606A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 事故発生率評価支援装置及び事故発生率評価支援方法 |
CN101216864A (zh) * | 2008-01-09 | 2008-07-09 | 国网武汉高压研究院 | 大跨越线路的总雷击跳闸率仿真计算方法 |
JP2008217541A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 配電線雷事故数の算出装置、及び配電線雷事故数の算出方法 |
KR20090000017A (ko) * | 2006-12-15 | 2009-01-07 | 주식회사 케이티 | 통신 시설 유형별 피해 예상 회선 산출 방법 및 이를구현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 |
JP2010045927A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 配電線直撃雷発生率の算出装置、配電線直撃雷発生率の算出方法、配電線雷事故発生率の算出装置、配電線雷事故発生率の算出方法、及び、プログラム |
CN102435921A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-05-02 | 山西省电力公司忻州供电分公司 | 同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法 |
CN102662120A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-09-12 | 广东电网公司佛山供电局 | 低压配电线路雷击跳闸风险评估方法与装置 |
CN102662119A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-09-12 | 广东电网公司佛山供电局 | 低压配电线路感应雷跳闸风险评估方法与装置 |
CN102680837A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-09-19 | 广州供电局有限公司 | 输电线路周边配电线路感应雷跳闸风险评估方法与装置 |
-
2012
- 2012-09-20 CN CN201210382592.9A patent/CN103675508B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008022606A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 事故発生率評価支援装置及び事故発生率評価支援方法 |
KR20090000017A (ko) * | 2006-12-15 | 2009-01-07 | 주식회사 케이티 | 통신 시설 유형별 피해 예상 회선 산출 방법 및 이를구현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 |
JP2008217541A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 配電線雷事故数の算出装置、及び配電線雷事故数の算出方法 |
CN101216864A (zh) * | 2008-01-09 | 2008-07-09 | 国网武汉高压研究院 | 大跨越线路的总雷击跳闸率仿真计算方法 |
JP2010045927A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 配電線直撃雷発生率の算出装置、配電線直撃雷発生率の算出方法、配電線雷事故発生率の算出装置、配電線雷事故発生率の算出方法、及び、プログラム |
CN102435921A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-05-02 | 山西省电力公司忻州供电分公司 | 同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法 |
CN102662120A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-09-12 | 广东电网公司佛山供电局 | 低压配电线路雷击跳闸风险评估方法与装置 |
CN102662119A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-09-12 | 广东电网公司佛山供电局 | 低压配电线路感应雷跳闸风险评估方法与装置 |
CN102680837A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-09-19 | 广州供电局有限公司 | 输电线路周边配电线路感应雷跳闸风险评估方法与装置 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
利用地形参数计算超高压输电线路绕击跳闸率;曹晓斌 等;《高电压技术》;20100531;第36卷(第5期);第1178-1183页 * |
接触网防雷技术研究;于增;《铁道工程学报》;20020331(第73期);第89-94页 * |
接触网雷击跳闸率的新算法;刘靖 等;《中国铁道科学》;20100331;第31卷(第2期);第73-78页 * |
高压输电线路绕击跳闸率的研究;樊春雷 等;《电瓷避雷器》;20090430(第228期);第36-39页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103675508A (zh) | 2014-03-26 |
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 | |
CN102435921B (zh) | 同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法 | |
CN101776710B (zh) | 一种高压直流输电线路雷电绕击电流波形反演恢复方法 | |
CN102967785A (zh) | 一种高速铁路牵引网防雷性能评估方法 | |
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 | |
CN101290337B (zh) | 一种高压直流输电线路雷电绕击与反击的识别方法 | |
CN103488815A (zh) | 一种输电线路雷电绕击风险评估方法 | |
CN103675607B (zh) | 架空输电线路雷电绕击与反击识别方法 | |
CN103499772B (zh) | 一种改进型输电线路雷击双端行波定位方法 | |
CN103245826A (zh) | 配电线路雷电感应电压确定方法及系统 | |
CN102662120B (zh) | 低压配电线路雷击跳闸风险评估方法与装置 | |
CN103777094A (zh) | 一种基于层次分析法的高速铁路牵引网雷害风险评估方法 | |
CN103675504B (zh) | 评测单线路堤区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
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 | |
CN108872789A (zh) | 一种直供牵引网用电列车和高阻故障位置判别算法 | |
CN102680837B (zh) | 输电线路周边配电线路感应雷跳闸风险评估方法与装置 | |
CN103050907B (zh) | 一种直流输电系统共用接地极安全检修方法 | |
CN103675505B (zh) | 评测复线路堤区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN103439602A (zh) | 一种配电线路雷电跳闸率计算方法 | |
CN103675506B (zh) | 评测单线高架区段电气化铁路雷击跳闸率的方法 | |
CN103675508B (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 | |
CN103675509B (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 | |
CN103675510B (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 | |
CN103675511B (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 | |
CN205195259U (zh) | 电力、电子设备雷电预警防护装置 |
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 |