CN220382739U - 用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，应用于铁路电工技术领域，该结构包括隔离开关、隔离开关柱、隔离开关相邻支柱和避雷线，隔离开关柱的两侧分别设置有隔离开关相邻支柱，避雷线悬挂于隔离开关相邻支柱顶部，避雷线跨过隔离开关上方；隔离开关处于打开状态且隔离开关的开合部位于最高极限位置时，隔离开关的开合部所能达到的最高极限位置距避雷线的垂直空气间隙，至少保持为电气安全距离。该结构能够有效防护直击雷对隔离开关造成损伤，更能够防止雷击避雷线后反击损伤隔离开关，确保接触网隔离开关安全性，解决了现有接触网隔离开关安装避雷器仅能防止感应雷击过电压，不能保护直击雷破坏的问题。

Description

用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构

技术领域

本实用新型涉及铁路电工技术领域，特别是用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构。

背景技术

随着电气化铁路快速发展，我国铁路沿线安装的接触网隔离开关设备数量急剧增加，全路段发生雷击并损伤比例开关设备的概率也在快速增大，因此，采取措施降低雷击造成接触网隔离开关损伤而失效的概率，是十分有必要的，尽可能避免隔离开关损伤而导致的停电、停车等事故，减少危及铁路行车安全。

目前，电气化铁路接触网隔离开关的防雷措施，一般采用如图1所示的结构，在隔离开关相邻支柱3上单独安装避雷器11，避雷器11能有效防止感应雷击过电压，避免雷电侵入波损坏接触网和电气设备，能有效降低雷电对隔离开关1造成的损害。

现行一般性避雷线在隔离开关处的安装有两种。其一，如图2所示避雷线4在隔离开关柱2处贯通，且避雷线4安装在隔离开关1下方，因此位于上方的隔离开关1不受避雷线4的保护；其二，如图3所示，避雷线4在隔离开关相邻支柱3终端下锚并断开，隔离开关柱2处无避雷线4，因此避雷线4也不能保护隔离开关1。

综上所述，现有避雷结构仅能有效防止感应雷击过电压，无法满足保护隔离开关a免受直击雷的破坏，安全性、可靠性较差，隔离开关a存在被雷直击的安全隐患。另一方面，现有的避雷结构设计并没有考虑到避雷线与隔离开关结构的最高极限位置之间的间距问题，还处于依靠经验进行设计的阶段，间距太大不符合工程施工和实现，间距太小又不能起到良好的防护二次反击伤害效果，并没有提出符合工程需要和防雷的精确间距设计，不能满足避雷防护需求。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于：针对现有技术存在的问题，提供用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，通过避雷线的布置能够有效防护直击雷对隔离开关造成损伤，通过避雷线与隔离开关打开时的结构最高极限位置之间垂直空气间隙的距离优化设置，更能够起到有效防护二次反击的效果，确保接触网隔离开关安全性，解决了现有接触网隔离开关防雷结构仅能防止感应雷击过电压，不能保护直击雷破坏，接触网隔离开关可靠性较差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其包括设置在隔离开关柱上的隔离开关，隔离开关柱的两侧分别设置有隔离开关相邻支柱，隔离开关相邻支柱悬挂有避雷线，避雷线跨过隔离开关上方；当隔离开关处于打开状态且隔离开关的开合部位于最高极限位置时，隔离开关的开合部所能达到的最高极限位置距避雷线的垂直空气间隙，至少保持为电气安全距离。

相对于现有避雷线设置在隔离开关柱上，上述结构改变了常规防雷保护的设置方式，通过在隔离开关中相邻支柱上增加高度安装避雷线，使避雷线能从隔离开关上方跨过，避雷线能够直接覆盖隔离开关的所处位置，通过避雷线的布置能够有效防护直击雷对隔离开关造成损伤，由于隔离开关保持了电气安全距离，通过避雷线与隔离开关打开时的开合部最高极限位置之间垂直空气间隙的距离优化设置，能有效防护雷击后二次反击的问题，更能够起到有效防护二次反击的效果，确保了接触网隔离开关安全性，解决了现有接触网隔离开关防雷结构仅能防止感应雷击过电压，不能保护直击雷破坏，接触网隔离开关可靠性较差的问题，进而也延长了隔离开关的使用寿命。

在实用新型较佳的实施方案中，上述电气安全距离的值Sa满足：

Sa≥k·L+1

k∈[0.011,0.013]

其中，k为设计系数，L为接触网跨距。

上述电气安全距离的设置，能够提供更精确的电气安全距离值，由于避雷线的电气安全距离Sa的实际取值≥设计值都可以，防二次反击上越大越好，理论上越大越安全，但是也要综合考虑避雷线的避雷效果覆盖范围，以及工程安装实现的可行性。在实际安装中，Sa的实际取值越小越好，一般是取极小值，由于现有的电气安全距离并没有常规的计算方式，也无标准进行参考，该电气安全距离往往是依据经验，并没有将该距离值进行量化计算，而本方案列出了电气安全距离的范围值，能够减少人为因素和经验判断，更有依据，提高了电气安全距离的可靠性。

在实用新型较佳的实施方案中，上述电气安全距离的值Sa满足：

Sa＝0.012·L+1

其中，L为接触网跨距。

上述电气安全距离的设置，作为一种优选方案，能够综合工程实现应用和防雷击伤害两种因素，进行全面考虑，取接触网隔离开关防护的最优值，能够满足防护雷击要求情况下实现工程应用，即使雷电直击避雷线，却不反击隔离开关。

在实用新型较佳的实施方案中，上述隔离开关的开合部最高极限位置距上方避雷线的实际垂直空气间隙满足：

S＝Sa+e，e∈[0,1mm]

其中，S为隔离开关的开合部最高极限位置距上方避雷线的实际垂直空气间隙，e表示容许误差。由于上述电气安全距离，是需要精确计算的，实际施工中可能会存在一定的误差，该误差范围对应的垂直空气间隙，能够确保防雷击伤害的最优。

在实用新型较佳的实施方案中，上述接触网跨距L的范围为[30m,60m]。接触网跨距往往和实际铁路曲线半径、轨道超高、列车运行速度等有关，该跨距不能过大也不能过小，过大会造成接触网系统不稳定，过小会造成接触网硬点过多且不满足经济效益，因此本方案的上述L范围，能够满足铁路接触网设计及施工要求。

在实用新型较佳的实施方案中，上述隔离开关相邻支柱的顶端高度≥H，H＝h+d+Sa，h为隔离开关最高极限高度，d为避雷线悬挂时因重力引起的下坠高度，Sa为电气安全距离的值。由于避雷线是安装在隔离开关相邻支柱上，避雷线跨过隔离开关，隔离开关相邻支柱的高度也需要在现有的支柱高度上增加一段距离，这样以满足避雷线的施工要求。

在实用新型较佳的实施方案中，上述避雷线沿铁路顺线路方向设置。通过避雷线方向的布置，能够在铁路正常运营的前提下，确保避雷线的顺利安装，安装后的避雷线与列车运行相互间隔互不影响。

在实用新型较佳的实施方案中，上述避雷线的两端分别连接在两个不同隔离开关相邻支柱的顶部。避雷线两端与隔离开关相邻支柱顶端连接，能够充分利用隔离开关相邻支柱的高度，隔离开关相邻支柱相对于现有支柱所增加的高度能够尽量小，也降低了成本，相对容易施工。

在实用新型较佳的实施方案中，上述结构还包括避雷器，避雷器设在隔离开关柱且位于隔离开关旁。采用避雷器能够有效防止感应雷电压过大，避免雷电侵入波损坏接触网和电气设备。

在实用新型较佳的实施方案中，上述接触网包括接触线和承力索，接触线和承力索电连接至隔离开关，接触线和承力索位于隔离开关下方。接触线用作电气化铁道接触网连接的线路，能够为铁路运营提供稳定的电流。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

该结构改变了常规防雷保护的设置方式，不再采用现有避雷线设置在隔离开关柱上、隔离开关下方的设置位置，也不再采用避雷线在隔离开关两侧断开的设置，通过避雷线的设置，能够直接覆盖隔离开关的所处位置，形成了保护隔离开关不受雷电直击的保护范围，同时由于隔离开关保持了电气安全距离，更能够起到有效防护效果，显著减少接触网隔离开关被雷直接击中的伤害，避免避雷线遭受雷击后反击损伤隔离开关，确保了接触网隔离开关安全性，解决了现有接触网隔离开关防雷结构仅能防止感应雷击过电压，不能保护直击雷破坏，接触网隔离开关可靠性较差的问题，进而也延长了隔离开关的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术的避雷结构布置示意图。

图2为现有技术的避雷结构安装示意图。

图3为现有技术的避雷结构平面示意图。

图4为本实用新型用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构的实施例1示意图。

图5为本实用新型用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构的实施例1示意图。

图6为本实用新型用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构的实施例1示意图。

图7为本实用新型用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构的实施例1示意图。

图中标记：1-隔离开关，2-隔离开关柱，3-隔离开关相邻支柱，4-避雷线，5-垂直空气间隙，6-接触网跨距，7-开关电连接跳线，8-承力索，9-接触线，10-正馈线，11-避雷器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参照图4，本实施例提供用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，该结构是用于绝缘关节处电气线路，该结构包括隔离开关1、隔离开关柱2、隔离开关相邻支柱3、避雷线4、开关电连接跳线7、承力索8、接触线9、正馈线10和避雷器11，其中，垂直空气间隙5是指在竖直方向上隔离开关1与避雷线4之间的距离，接触网跨距6为隔离开关相邻支柱3之间的距离，避雷线4是为了保护设备，避免雷击而安装的引雷入地的导线，避雷线4一般是稀土合金导线，也可以采用其他导电金属材质。隔离开关1用于“隔离电源、倒闸操作、用以连通和切断小电流电路”，为无灭弧功能的开关器件，本实施例采用的隔离开关1为刀闸式开关，可以有多种形式和结构，隔离开关1的开合部并不对本方案的实施具有影响，只要确保隔离开关1能够具有打开状态即可，本实施例的刀闸式开关，也不可理解为对本方案的实施限制。本实施例的结构改变了常规防雷保护的设置方式，通过避雷线4从隔离开关1上方横跨，隔离开关1位于避雷线4的下方或近似正下方位置，同时由于隔离开关1保持了电气安全距离，该结构更能够起到有效防护效果，能够显著减少接触网隔离开关1被雷直接击中的伤害，确保了接触网隔离开关1安全性。

本实施例的隔离开关1的开合部为刀闸，刀闸相对于隔离开关1能够以转动方式打开和闭合，为常规的刀闸式开关，隔离开关1也是通过常规固定方式设在隔离开关柱2顶端，在铁路顺线路方向，设置有承力索8、接触线9和正馈线10，承力索8、接触线9和正馈线10各线分别悬挂固定在相互间隔的隔离开关相邻支柱3及其他悬挂支撑结构上，承力索8、接触线9和正馈线10构成了接触网，承力索8和接触线9通过开关电连接跳线7电连接至隔离开关1，图中，开关电连接跳线7的一端与隔离开关1电连接，开关电连接跳线7的另一端分为多叉结构并分别电连接承力索8、接触线9和正馈线10，承力索8、接触线9和正馈线10均位于隔离开关1下方，各线路设置方式为现有的常规设置方式，接触网能够为铁路运营提供稳定的电流。上述结构和连接方式为现有的电气化铁路线路设置，该结构还包括避雷器11，避雷器11设在隔离开关柱2，采用螺栓方式固定，也可以采用其他固定方式，避雷器11位于隔离开关1旁，采用避雷器11能够有效防止感应雷电压过大，避免雷电侵入波损坏接触网和电气设备。

本实施例中，隔离开关柱2的两侧分别设置有隔离开关相邻支柱3，隔离开关相邻支柱3设置有两个，分别位于沿铁路线路方向的隔离开关柱2前后两侧，且该两个隔离开关相邻支柱3之间的间距，即为接触网跨距6L。隔离开关相邻支柱3的高度大于隔离开关1支柱高度，由于设置避雷线4后，避雷线4与隔离开关1之间至少需要保持Sa的距离，则隔离开关相邻支柱3的顶端高度≥H，H＝h+d+Sa，h为隔离开关1最高极限高度，即隔离开关1处于打开状态时，开合部的顶端位置的高度，本实施例中h为隔离开关1的刀闸在打开状态下能够达到的最高处的高度，d为避雷线4悬挂时因重力引起的下坠高度，避雷线4悬挂于隔离开关相邻支柱3时，其悬空部分受到重力影响形成向下凸的弧形，避雷线4的中部相距其悬挂处下降了高度d，Sa为电气安全距离的值。避雷线4的两端分别悬挂并固定在上述两个隔离开关相邻支柱3，固定方式为现有的避雷线4安装方式，如线夹固定方式。由于避雷线4是安装在隔离开关相邻支柱3上，隔离开关相邻支柱3的高度也需要在现有的支柱高度上增加一段距离，这样以满足避雷线4的施工要求；为了尽可能减小隔离开关相邻支柱3的高度，避雷线4的两端分别连接在两个不同隔离开关相邻支柱3的顶部，这样能够充分利用隔离开关相邻支柱3的高度，隔离开关相邻支柱3相对于现有支柱所增加的高度能够尽量小，也降低了成本，相对容易施工。

本实施例中避雷线4在隔离开关相邻支柱3之间呈弧形悬挂状态，避雷线4沿铁路顺线路方向设置，通过避雷线4方向的布置，能够在铁路正常运营的前提下，确保避雷线4的顺利安装，安装后的避雷线4与列车运行相互间隔互不影响；且避雷线4从隔离开关1的正上方跨过隔离开关1，隔离开关1的开合部上方位置与避雷线4重合，本实施例的隔离开关1开合部即为刀闸，刀闸相对可转动，以进行电路的接通与断开。隔离开关1距离正上方避雷线4之间的距离为特殊设计，具体地，隔离开关1处于打开状态且隔离开关1的刀闸位于最高极限位置时，隔离开关1的开合部，即刀闸的端部，所能达到的最高极限位置距避雷线4的垂直空气间隙5，至少保持为电气安全距离，实际上，刀闸打开时，刀闸的端部在竖直方向上不能再向上打开时，刀闸的端部距其上方避雷线4的竖直距离需要保持不能被雷电击穿，即垂直空气间隙5保持在电气安全距离范围，这样才能实现防雷保护，避雷线遭受雷击后反击损伤隔离开关。

请参照图5，本实施例中，相较于现有的电气安全距离采用经验判断，本方案采用的电气安全距离需经过确定的计算，由于现有的电气安全距离并没有常规的计算方式，也无标准进行参考，该电气安全距离往往是依据经验，并没有将该距离值进行量化计算。而本方案中，上述电气安全距离满足一定的范围，即刀闸与避雷线4之间需要满足：电气安全距离的值Sa≥k·L+1，k∈[0.011,0.013]，其中，k为设计系数，L为接触网跨距6。上述设置能够提供更精确的电气安全距离值，由于避雷线4的电气安全距离Sa的实际取值≥设计值都可以，防二次反击上越大越好，理论上越大越安全，但是也要综合考虑避雷线4的避雷效果覆盖范围，以及工程安装实现的可行性。

在实际安装中，Sa的实际取值越小越好，一般是取极小值，而本方案列出了电气安全距离的范围值，能够减少人为因素和经验判断，更有依据，提高了电气安全距离的可靠性。实际的电气安全距离的值Sa满足：Sa＝0.012·L+1，此时k＝0.012，上述电气安全距离的设置，能够综合工程实现应用和防雷击伤害两种因素，进行全面考虑，取接触网隔离开关1防护的最优值，能够满足防护雷击要求情况下实现工程应用；即使雷电直击避雷线4，却不反击隔离开关1。其中，接触网跨距6L的范围为[30m,60m]，本实施例可取L＝30m、50m或60m，接触网跨距6往往和实际铁路曲线半径、轨道超高、列车运行速度有关，该跨距不能过大也不能过小，过大会造成接触网系统不稳定，过小会造成接触网硬点过多且不满足经济效益，因此本方案的上述L范围，能够满足接触网设计及施工要求。在上述的距离要求情况下，实际的距离Sa可容许一定的误差，即实际值S和设计值Sa之间可能存在一点差异，隔离开关1的开合部最高极限位置距上方避雷线4的实际垂直空气间隙5满足：S＝Sa+e，e∈[0,1mm]，其中，S为隔离开关1的开合部最高极限位置距上方避雷线4的实际垂直空气间隙5，e表示容许误差，由于上述电气安全距离，是需要精确计算的，实际施工中可能会存在一定的误差，该误差范围对应的垂直空气间隙5，能够确保防雷击伤害的最少。

实施例2

请参照图6，本实施例提供用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，该结构是用于电分相处的电气线路，本实施例和实施例1大致相同，同样包括隔离开关1、隔离开关柱2、隔离开关相邻支柱3、避雷线4、开关电连接跳线7、承力索8、接触线9、正馈线10和避雷器11，避雷线4跨过隔离开关1的设置、电气安全距离的设置，也和实施例1中相同，不同之处仅在于所应用的场景不同，具体请见图6。

实施例3

请参照图7，本实施例提供用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，该结构是用于供电线上网点处的电气线路，本实施例和实施例1大致相同，同样包括隔离开关1、隔离开关柱2、隔离开关相邻支柱3、避雷线4、开关电连接跳线7、承力索8、接触线9、正馈线10和避雷器11，避雷线4跨过隔离开关1的设置、电气安全距离的设置，也和实施例1中相同，不同之处仅在于所应用的场景不同，具体请见图7。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，包括设置在隔离开关柱上的隔离开关，所述隔离开关柱的两侧分别设置有隔离开关相邻支柱，所述隔离开关相邻支柱悬挂有避雷线，所述避雷线跨过所述隔离开关上方；当所述隔离开关处于打开状态且所述隔离开关的开合部位于最高极限位置时，所述隔离开关的开合部所能达到的最高极限位置距所述避雷线的垂直空气间隙，至少保持为电气安全距离。

2.根据权利要求1所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，所述电气安全距离的值Sa满足：

Sa≥k·L+1

k∈[0.011,0.013]

其中，k为设计系数，L为接触网跨距。

3.根据权利要求2所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，所述电气安全距离的值Sa满足：

Sa＝0.012·L+1

其中，L为接触网跨距。

4.根据权利要求2或3所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，所述隔离开关的开合部最高极限位置距上方避雷线的实际垂直空气间隙满足：

S＝Sa+e，e∈[0,1mm]

其中，S为隔离开关的开合部最高极限位置距上方避雷线的实际垂直空气间隙，e表示容许误差。

5.根据权利要求2或3所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，所述接触网跨距L的范围为[30m,60m]。

6.根据权利要求2或3所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，所述隔离开关相邻支柱的顶端高度≥H，H＝h+d+Sa，h为隔离开关最高极限高度，d为避雷线悬挂时因重力引起的下坠高度，Sa为电气安全距离的值。

7.根据权利要求2或3所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，所述避雷线沿铁路顺线路方向设置。

8.根据权利要求7所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，所述避雷线的两端分别连接在两个不同隔离开关相邻支柱的顶部。

9.根据权利要求1所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，还包括避雷器，所述避雷器设在所述隔离开关柱且位于所述隔离开关旁。

10.根据权利要求1所述的用于电气化铁路提升接触网隔离开关防雷保护能力的结构，其特征在于，接触网包括接触线和承力索，所述接触线和承力索电连接至所述隔离开关，所述接触线和承力索位于所述隔离开关下方。