接觸網(wǎng)課程設(shè)計(jì)(1)

1、 課程名稱：接觸網(wǎng)課程設(shè)計(jì)院 系：電氣工程系 專 業(yè)：鐵道電氣自動(dòng)化 年 級(jí)：2012級(jí) 姓 名：曹 思 田蔓琳 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：吳衛(wèi)偉 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2015 年 3 月 18 日摘 要 本設(shè)計(jì)主要闡述接觸網(wǎng)雷害分析及防雷措施。接觸網(wǎng)是電氣化鐵道系統(tǒng)必不可少的主要設(shè)施之一，特點(diǎn)是沒有備用線路，發(fā)生任何事故，都將中斷鐵道運(yùn)營。接觸網(wǎng)線路長，穿越山陵曠野，遭受雷電襲擊的機(jī)率大，容易受雷擊導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞。接觸網(wǎng)沒有避雷線，接觸網(wǎng)上裝有少量的避雷器，其工作接地直接接在鋼軌上，或接入軌道電路的軛流變壓器線圈中點(diǎn)。這樣的簡單方式對防止雷電過電壓是不夠的。本文就是針對鐵路電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，研究雷

2、電過電壓及其保護(hù)措施，保證鐵路電網(wǎng)的安全運(yùn)行，減少雷擊損失。這不僅對鐵路運(yùn)輸具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，也對加快社會(huì)物質(zhì)流動(dòng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐具有重要的意義，也是工程實(shí)際中需要研究解決的熱門課題。我國客運(yùn)專線建設(shè)速度加快，所經(jīng)地區(qū)地理、氣象、氣候條件差別較大，情況復(fù)雜，如果接觸網(wǎng)不設(shè)避雷線，易遭受雷擊引起損壞。為保證接觸網(wǎng)運(yùn)行的高可靠性在分析德國、日本接觸網(wǎng)防雷措施的基礎(chǔ)上結(jié)合我國電氣化鐵道現(xiàn)狀，提出接觸網(wǎng)系統(tǒng)防雷的改建建議。通過分析和理論計(jì)算，對客運(yùn)專線接觸網(wǎng)系統(tǒng)防雷進(jìn)行研究。針對電氣化鐵道中部分線路遭受雷擊較頻繁的現(xiàn)狀對廣深線接觸網(wǎng)遭受雷擊跳閘進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，建議廣深線全線架設(shè)架空地線架空地線采用柱頂

3、方式安裝。在強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)設(shè)置避雷線對客運(yùn)專線應(yīng)切實(shí)做好避雷器和避雷線的接地，保障避雷設(shè)施正常運(yùn)行。關(guān)鍵詞：電氣化鐵道；接觸網(wǎng)；防雷措施目 錄摘 要I第一章 緒論11.1 接觸網(wǎng)防雷的意義21.2 接觸網(wǎng)防雷的背景21.3 接觸網(wǎng)防雷的現(xiàn)狀5第二章 雷電的起源及主要參數(shù)162.1 雷云的產(chǎn)生162.1.1 感應(yīng)起電說162.1.2 溫差起電說162.1.3 凍結(jié)起電說162.2 雷電的產(chǎn)生17 2.2.1 閃電的初始擊穿16 2.2.2 先導(dǎo)流注16 2.2.3 閃電通道16 2.2.4 主放電過程16 2.2.5 回?fù)暨^程162.3 雷電的種類172.4 雷電的波形及主要參數(shù)17 2.4.1 雷電

4、流波形16 2.4.2 雷電流幅值16 2.4.3 雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長162.5 過電壓保護(hù)中雷電的幾個(gè)主要參數(shù) 172.6 雷電過電壓及雷電放電分析 17 2.6.1 雷電先導(dǎo)放電階段16 2.6.2 雷電主放電階段16 2.6.3 雷電余輝放電階段16 第三章 雷電對高速鐵路的危害183.1 高速鐵路接觸網(wǎng)落雷分析183.1.1 雷暴日193.1.2 地面落雷密度193.1.3 高速鐵路接觸網(wǎng)的落雷次數(shù)193.2 雷電對高速鐵路接觸網(wǎng)的影響193.2.1 直擊雷193.2.2 感應(yīng)雷193.2.3 雷電反擊203.2.4 接觸網(wǎng)耐雷水平計(jì)算203.3 南昆、 廣深線接觸網(wǎng)遭受雷擊

5、跳閘統(tǒng)計(jì)分析203.4 雷電機(jī)理及對接觸網(wǎng)的危害分析223.4.1 雷電流的概率分布19第四章 接觸網(wǎng)防雷措施及作用184.1 防雷體系的構(gòu)成及防雷措施種類184.2 接觸網(wǎng)防雷措施的幾點(diǎn)原則194.3 現(xiàn)有的接觸網(wǎng)防雷措施建議204.4 接觸網(wǎng)雷擊區(qū)域的劃分224.5 接閃器的作用224.5.1 避雷線在防雷中的應(yīng)用214.5.2 避雷線在接觸網(wǎng)防雷中的作用214.6 避雷器的發(fā)展史224.6.1 氧化鋅避雷器工作原理214.6.2 避雷器的工作原理及失效機(jī)理214.6.3 避雷器在防雷中的應(yīng)用214.6.4 安裝避雷器對接觸網(wǎng)耐雷水平的影響214.7 接地系統(tǒng)在防雷中的作用224.7.1

6、接地方式及電阻對接觸網(wǎng)反擊耐雷水平的影響214.8 放電間隙的作用及影響22第五章 對接觸網(wǎng)防雷自我總結(jié)183.4 避雷器設(shè)置的分析223.4 客運(yùn)專線接觸網(wǎng)防雷建議結(jié) 論24致 謝25參考文獻(xiàn)26第一章 緒 論1.1接觸網(wǎng)防雷的意義接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，絕大部分裸露于自然環(huán)境中且沒有備份，需要采用必要的大氣過電壓防護(hù)措施。如果缺少防護(hù)措施或措施不當(dāng)，可能引起絕緣子損壞、造成線路跳閘，直接影響電氣化鐵道運(yùn)營。同時(shí)雷擊產(chǎn)生的侵入波過電壓通過接觸網(wǎng)傳人牽引變電所，可能引起所內(nèi)電氣設(shè)備的損壞造成更大的事故。我國地域廣大，因雷擊導(dǎo)致人員傷亡、設(shè)備損壞的事故屢見不鮮。根據(jù)牽引供電系統(tǒng)運(yùn)營部

7、門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，目前開通的32萬公里電氣化鐵道中部分線路雷擊事故比較頻繁，所以應(yīng)重視接觸網(wǎng)的防雷設(shè)計(jì)，以運(yùn)輸安全為目標(biāo)，以系統(tǒng)優(yōu)化、綜合防護(hù)、防雷減災(zāi)的原則進(jìn)行接觸網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)。1.2接觸網(wǎng)防雷的背景1.1.1國外高速鐵路防雷設(shè)計(jì)概況德國鐵路防雷現(xiàn)狀 德國鐵路經(jīng)實(shí)際測量表明，歐洲中部地區(qū)每100 km接觸網(wǎng)在1年的時(shí)間內(nèi)可能遭受1次雷電沖擊。雷電對接觸網(wǎng)的直接沖擊會(huì)導(dǎo)致雷電沖擊過電壓，其在設(shè)計(jì)中考慮過采用過電壓保護(hù)裝置限制雷電過電壓，一般應(yīng)用避雷器。同時(shí)他們也認(rèn)為避雷器只能對過電壓進(jìn)行有限的保護(hù)，一般只用于有頻繁雷電存在的地段，在其它區(qū)段，無論是從經(jīng)濟(jì)方面還是防護(hù)效益方面一般不考慮設(shè)置防雷裝置，

8、這也是我們在歐洲的電氣化鐵道中很少見到接觸網(wǎng)避雷裝置的原因。日本鐵路防雷現(xiàn)狀 日本由于其特殊的地理?xiàng)l件和氣象條件，在電氣化鐵道接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)雷擊頻度及線路重要程度，將國土的防雷等級(jí)劃分為A、B、C區(qū)域并規(guī)定了相應(yīng)的防雷措施：A級(jí)區(qū)的雷害嚴(yán)重且線路重要，需要進(jìn)行全面防雷保護(hù)，全線接觸網(wǎng)架設(shè)架空避雷線，同時(shí)在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處、架空地線終端設(shè)置避雷器；B級(jí)區(qū)雷害比較嚴(yán)重且線路重要，對部分特別需要的場所沿接觸網(wǎng)架設(shè)架空避雷線，同時(shí)在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處、架空地線終端設(shè)置避雷器； C級(jí)區(qū)一般在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、電纜接頭或連接處

9、設(shè)置避雷器。1.1.2國內(nèi)接觸網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)概況我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)主要依據(jù)鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范(TB100 09-2005)和鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定(鐵建設(shè)200739號(hào))的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)雷電日的數(shù)量分為4個(gè)等級(jí)的區(qū)域：年平均雷電日在20天及以下地區(qū)為少雷區(qū)，年平均雷電日在20天以上、40天及以下地區(qū)為多雷區(qū)，年平均雷電日在40天以上、60天及以下地區(qū)為高雷區(qū)，年平均雷電日在60天以上地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)。高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范( 試行) 中規(guī)定重污染或重雷區(qū)以及高路基高架橋隧道口等重點(diǎn)地段的接觸網(wǎng)應(yīng)增設(shè)氧化鋅避雷器。高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范( 試行) 第21442規(guī)定:牽引網(wǎng)中的防雷接

10、地裝置在貫通地線上的接入點(diǎn)與其他設(shè)備在貫通地線的接入點(diǎn)間距不應(yīng)小于15m 接觸網(wǎng)中的防雷設(shè)備主要指接觸網(wǎng)上安裝的避雷器，為減少對綜合接地系統(tǒng)上其它電氣設(shè)備( 如信號(hào)設(shè)備) 的影響，防止電壓通過接地網(wǎng)反擊，應(yīng)保證具有一定的地中距離使得沿接地體傳播的過電壓衰減到不危險(xiǎn)的程度，按現(xiàn)行國家規(guī)范規(guī)定其地中距離應(yīng)不小于15m。1.3接觸網(wǎng)防雷的現(xiàn)狀分相和站場端部的絕緣關(guān)節(jié)；長度2000m及以上隧道的兩端；供電線或AF線連接到接觸網(wǎng)上的連接處。通過規(guī)范可以看出，我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)防雷工程設(shè)計(jì)中，除了通過絕緣子自恢復(fù)絕緣外，還在接觸網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)位置設(shè)置了避雷器以達(dá)到防雷的目的。但是目前國內(nèi)電氣化鐵道接觸網(wǎng)防雷

11、設(shè)備和技術(shù)存在一定的缺陷，接觸網(wǎng)防雷發(fā)展的過程中暴露了各種問題。1） 國內(nèi)部分鐵道沿線未按照標(biāo)準(zhǔn)要求架設(shè)避雷裝置，人跡稀少的地區(qū)未修建專門的應(yīng)急維修基站;2） 避雷裝置設(shè)置的密度不合理，一般集中在內(nèi)部均有避雷器的站場和分相的關(guān)節(jié)處，如變電所、分所區(qū)、A T所等，重復(fù)設(shè)置容易造成資源浪費(fèi)，無形中造成關(guān)節(jié)處接觸網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，增加安裝檢修的難度;3） 接觸網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用中耗損和能損程度大，部分線路未采取防腐承力索，造成雷電沖擊耐受電壓低，影響防雷效果;4） 避雷裝置未按時(shí)檢修，工作人員的監(jiān)控力度差，對失效的備件未能及時(shí)更換，造成接觸網(wǎng)電源短路，造成電氣事故。第2章 雷電的起源及主要參數(shù)2.1 雷云

12、的產(chǎn)生 2.1.1 感應(yīng)起電說 大量測試結(jié)果表明，地球帶負(fù)電，其電荷量約為50萬庫倫。而在地球上的上空存在著一個(gè)帶正電的電離層，于是在電離層與地面之間就形成了一個(gè)電力線指向地面的大氣場。在大氣場的作用下，云中的水滴將被激化，其上部出現(xiàn)負(fù)電荷，下部出現(xiàn)正電荷。同時(shí)在大氣宇宙射線的作用下空氣發(fā)生電離，產(chǎn)生正、負(fù)離子。 激化的水滴在下落過程中與空氣中離子相遇，水滴下部將俘獲負(fù)離子，而正離子則被排斥而上升，這樣整個(gè)水滴就帶上了負(fù)電荷。 2.1.2 溫差起電說冰塊中同時(shí)存在氫離子（ H + ）和氫氧根離子（ OH - ），由于冰塊兩端溫度不同，會(huì)產(chǎn)生發(fā)生離子擴(kuò)散現(xiàn)象。氫離子質(zhì)量輕，擴(kuò)散快，冷端呈現(xiàn)帶正電

13、。在對流氣流和重力的作用下，形成雷（雨）云起電后的電荷分布。 2.1.3 凍結(jié)起電說在云層重有許多過冷水滴，當(dāng)過冷水滴與霰粒碰撞時(shí)，會(huì)立即凍結(jié)，這叫撞凍。當(dāng)發(fā)生撞凍時(shí)，過冷水滴外部立即凍成冰殼，但它的內(nèi)部仍暫時(shí)保持著液態(tài)，并且由于外部凍結(jié)放的潛熱傳到內(nèi)部，其內(nèi)部液態(tài)過冷水的溫度比外面的冰殼高。溫度的差異使得凍結(jié)的過冷水滴外部帶上正電，內(nèi)部帶上負(fù)電。2.2 雷電的產(chǎn)生在全球范圍內(nèi)，雷電發(fā)生頻率是很高的，任何時(shí)刻大約有2000個(gè)地點(diǎn)遇上雷暴，每秒鐘就有上百次雷電，每天約有800多萬次雷電，一年中平均發(fā)生30多億次雷電，每次閃電在微秒級(jí)的瞬間釋放出約55kW.h的能量。因此森林火災(zāi)有50以上因雷電引

14、發(fā)；人們居住生活的建筑物屢遭雷擊破壞；電力、石化等工業(yè)設(shè)施常因雷擊而發(fā)生災(zāi)難性事故。 2.2.1 閃電的初始擊穿 在有積雨云存在的大氣中，積雨云的下部有一負(fù)電荷中心與其底部的正電荷電荷中心附近局部地區(qū)的大氣電場達(dá)到104v/cm左右時(shí)， 則負(fù)、正電荷之間的云霧大氣會(huì)被擊穿，負(fù)電荷向下中和掉正電和，這時(shí)從云層下部到云底部全部為負(fù)電荷區(qū)。 2.2.2 先導(dǎo)流注隨大氣電場的進(jìn)一步加強(qiáng)，進(jìn)入起始擊穿的后期，電子與空氣的分子發(fā)生碰撞，形成天空中帶電的雷雨云的云粒（或水成物）向地面延伸，在雷雨云下形成從云層向下的流光，表現(xiàn)為一條暗淡的光柱，即先導(dǎo)流注。1、幾個(gè)參數(shù)：1 每級(jí)通道變化范圍約3 200 m2

15、平均速度約 1.5 *107 cm/s3 間隙時(shí)間約 30 125 us4 每一級(jí)的推進(jìn)速度約 5*109 cm/s5 通道直徑約 1 10 m6 每一級(jí)的擊穿方向是不確定的折線2.2.3 閃電通道流注先導(dǎo)不斷地向地面發(fā)展，從而形成多枝狀的充滿負(fù)電荷（對負(fù)地閃）的通道，其中有一枝是充滿負(fù)電荷（對負(fù)地閃）的主通道，稱為電離通道或閃電通道，簡稱為通道。2.2.4 主放電過程 放電主通道到達(dá)地面，或與大地放電迎面會(huì)合以后，就形成云層到地面的全程（雷擊放電通道）放電，此時(shí)云中電荷通過主放電通道流入大地，形成主放電。2.2.5 回?fù)暨^程當(dāng)梯級(jí)先導(dǎo)與連接先導(dǎo)會(huì)合，形成一股明亮的光柱，沿著梯式先導(dǎo)所形成的電

16、離通道由地面高速?zèng)_向云中，這稱為回?fù)簟?、 幾個(gè)參數(shù)：1 回?fù)綦娏骺蛇_(dá) 10 kA2 回?fù)羲俣燃s 2 *109 2*1010cm/s3 回?fù)敉ǖ乐睆郊s0.1 0.23 cm4 回?fù)敉ǖ罍囟瓤蛇_(dá)10000 5 回?fù)魰r(shí)間約60 us2.3 雷電的種類1. 從閃電表面的形狀分類，則可分為：線狀閃電、帶狀閃電、片狀閃電、聯(lián)珠狀閃電、球狀閃電2. 從閃電的空間位置分類，則可分為：云內(nèi)閃電、云際閃電、晴空閃電、云地閃電3. 從閃電表面的形狀分類，則可分為：線狀閃電 片狀閃電、帶狀閃電、聯(lián)珠狀閃電、球狀閃電4. 從閃電的空間位置分類，則可分為：云內(nèi)閃電、云際閃電、晴空閃電、云地閃電 云與大地之間的閃電簡稱地

17、閃，對人類的關(guān)系最密切，是防雷研究的主要對象。大地被雷擊時(shí)，多數(shù)是負(fù)電荷從雷雨云向大地放電，稱之為負(fù)地閃；少數(shù)是正電荷從雷雨云向大地放電，稱之正地閃。2.4 雷電的波形及主要參數(shù) 2.4.1 雷電流波形1、 波頭時(shí)間及波長 雷電流是一個(gè)非周期的瞬態(tài)電流，通常是很快上升到峰值，然后較為緩慢的下降。雷電流的波頭時(shí)間【T1】是指雷電流從零上升到峰值的時(shí)間，又稱為波前時(shí)間；波長時(shí)間【T2】是指從零上升到峰值，然后下降到峰值的一半的時(shí)間，又稱為半峰值時(shí)間。由于在雷電流波的起始和峰值處常常疊加有振蕩，很難確定其真實(shí)零點(diǎn)和到達(dá)峰值的時(shí)間，因此，我們常用視在波頭時(shí)間T1和視在波長時(shí)間T2來表示雷電流的上升時(shí)間

18、和半峰值寬度，一般記為T1 /T2，如下圖所示： 雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形2.4.2 雷電流幅值通常定義雷電流為雷擊于低阻接地電阻(Ri 30)的物體時(shí)流過雷擊點(diǎn)的電流。它近似等于電流入射波I0的兩倍，即一般地區(qū)，雷電流幅值超過 I的概率可按下式計(jì)算2.4.3 雷電流的波前時(shí)間、陡度及波長雷電流的波前時(shí)間T1處于14us的范圍內(nèi)，平均為2.6us。波長T2 處于20100us的范圍內(nèi)，多數(shù)為40us左右。我國防雷設(shè)計(jì)采用2.6/40us的波形；在絕緣的沖擊高壓試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓的波形定為1.2/50us雷電流波前的平均陡度 (kA/us)波前陡度的最大極限值一般可取50 kA/us左右。2.5 雷

19、電的波形及主要參數(shù)1、過電壓保護(hù)中雷電的幾個(gè)主要參數(shù) 雷電放電涉及到氣象、地形、地質(zhì)等許多自然因素，有一定的隨機(jī)性，因而表征雷電特性的參數(shù)也帶有一定的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。在防雷設(shè)計(jì)中，雷暴日、雷電流波形、幅值等參數(shù)是我們比較關(guān)心的幾個(gè)參數(shù)。 （1）雷暴日 為了表征雷電活動(dòng)的頻率，采用 年平均雷暴日【Td】作為計(jì)算單位。 無論一天內(nèi)聽到幾次雷聲，只要有一次，該天就記為一個(gè)雷暴日，一天有多次，仍記為一個(gè)雷暴日。 （2）雷暴小時(shí)一年中發(fā)生雷電放電的小時(shí)數(shù)，在一個(gè)小時(shí)內(nèi)只要有一次雷電，即計(jì)為一個(gè)雷電小時(shí)（Th）（3）雷電活動(dòng)區(qū)域的劃分根據(jù)雷電活動(dòng)的頻度和雷害的嚴(yán)重程度，我國根據(jù)年平均雷暴日數(shù)分類： T>9

20、0的地區(qū)叫做強(qiáng)雷區(qū) T40的地區(qū)為多雷區(qū) 15T40的地區(qū)為中雷區(qū) T15的地區(qū)為少雷區(qū)?？谑衅骄昀妆┤?05天，屬強(qiáng)雷區(qū)。 （4）落雷密度 對于雷電放電來說，云與云之間的放電次數(shù)多于云對地放電次數(shù)，而上述雷暴日或雷暴小時(shí)對于這一事實(shí)沒有加以區(qū)分。從防雷角度分析，地閃發(fā)生的頻數(shù)是確定地閃對人類和建筑物的最重要的參數(shù)。 雷云對地放電的頻繁程度，用地面落雷密度【Ng】來表示。其定義是每個(gè)雷電日每平方公里上的平均落雷次數(shù)，又稱地閃密度。 它的定義為一年中單位地表面積上空所出現(xiàn)的地閃次數(shù)的多年平均值。 總的閃電密度為地閃、云閃密度之和。單位為次/km2×秒，或次/km2×年。 在

21、雷暴活動(dòng)期間，各地的閃電密度相差很大。因此需要對一定面積范圍內(nèi)的平均總閃電密度和平均地閃密度進(jìn)行足夠長期觀測，得到足夠的資料進(jìn)得分析統(tǒng)計(jì)。 觀測表明，當(dāng)雷暴發(fā)展到后期，云閃要比地閃出現(xiàn)的閃電密度高；我國過電壓保護(hù)規(guī)程取地面落雷密度為： Ng=0.015/k·d （5）近年來，我國一些單位采用雷電定位系統(tǒng)測量表明，在大多數(shù)情況下，Ng的數(shù)值為0.09/k·d0.1/k·d。 實(shí)際上Ng值與年平均雷電日數(shù)Td有關(guān)。通常，當(dāng)Td增大時(shí)，Ng也隨之增大，由于我國幅員遼闊，Td的變化很大，很難取統(tǒng)一的一個(gè)值。因此，一些學(xué)者認(rèn)為采用國際大電網(wǎng)會(huì)議33委員會(huì)1980年推薦的計(jì)算

22、公式較為合理，該公式為： Ng=0.0237Td1.3 我國建筑物防雷規(guī)范GB50057-94使用的Ng接近這一數(shù)值，式中系數(shù)取0.024。2.6 雷電過電壓及雷電放電分析雷電過電壓是雷云放電引起架空電力線路的過電壓，可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓 2種。直擊雷過電壓是由于雷電放電，強(qiáng)大的雷電流直接流經(jīng)被擊物產(chǎn)生的過電壓， 其特點(diǎn)是放電電壓高、放電電流大、放電過程時(shí)間短、閃電電流波形波頭陡度大；感應(yīng)雷過電壓是雷擊線路附近大地，由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓， 其特點(diǎn)是雷電感應(yīng)電壓幅值與雷云對地放電時(shí)的電流、 線路間相對位置、土壤電阻率、線路長度和高度、設(shè)備接地裝置的電阻等諸多因素有關(guān)。 與

23、直擊雷過電壓相比，感應(yīng)雷過電壓的波形較平緩，波長較長。由于雷電現(xiàn)象極為頻繁， 產(chǎn)生的雷電過電壓可達(dá)數(shù)千千伏，足以使電氣設(shè)備絕緣發(fā)生閃絡(luò)和損壞。作用于高速鐵路架空接觸網(wǎng)的雷電過電壓絕大部分（約 90%）是由帶負(fù)電的雷云對地放電引起的，稱為負(fù)下行雷。負(fù)下行雷包括若干次重復(fù)的放電過程，每次放電可分為先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電 3 個(gè)階段。2.6.1 雷電先導(dǎo)放電階段因雷云帶有大量電荷，由于靜電感應(yīng)作用，大地感應(yīng)出與雷云相反的電荷， 雷云與地面形成一個(gè)已充電的電容器，雷云中的電荷分布是不均勻的，當(dāng)雷云中的某個(gè)電荷密集中心的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣擊穿場強(qiáng)時(shí)，空氣便開始電離，形成指向大地的一段電離的微弱導(dǎo)電通道

24、，稱為先導(dǎo)放電。開始產(chǎn)生的先導(dǎo)放電是跳躍式向前發(fā)展，平均速度105106 m/s，中心溫度可達(dá) 3×104 K，縱向電位梯度約為 100500 kV/m，電暈半徑約為 0.66 m，先導(dǎo)放電常常表現(xiàn)為分枝狀， 這是由于放電是沿著空氣電離最強(qiáng)、最容易導(dǎo)電的路徑發(fā)展的。這些分枝狀的先導(dǎo)放電通常只有一條放電分支達(dá)到大地，先導(dǎo)放電階段的雷電流很小，約為 100 A。2.6.2 雷電主放電階段當(dāng)先導(dǎo)放電到達(dá)大地， 或與大地較突出的部分迎面會(huì)合以后，就進(jìn)入主放電階段。主放電過程是逆著負(fù)先導(dǎo)的通道由下向上發(fā)展的。在主放電中，雷云與大地之間所聚集的大量電荷， 通過先導(dǎo)放電所開辟的狹小電離通道發(fā)生猛烈

25、的電荷中和， 放出巨大的光和熱， 通道溫度可達(dá) 15 00020 000，使空氣急劇膨脹震動(dòng)，發(fā)生霹靂轟鳴，這就是雷電伴隨強(qiáng)烈的閃電和震耳的雷鳴。在主放電階段，雷擊點(diǎn)有巨大的電流流過， 大多數(shù)雷電流峰值可達(dá)數(shù)十乃至數(shù)百千安，主放電的時(shí)間極短，為 50100s，主放電電流的波頭時(shí)間為 0.510 s，平均時(shí)間約為 2.5 s。 2.6.3 雷電余輝放電階段當(dāng)主放電階段結(jié)束后， 雷云中的剩余電荷將繼續(xù)沿主放電通道下移，使通道連續(xù)維持著一定余輝，稱為余輝放電階段。余輝放電電流僅數(shù)百安，但持續(xù)的時(shí)間可達(dá) 0.030.05 s。雷云中可能存在多個(gè)電荷中心， 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電荷中心完成上述放電過程后， 可能引起

26、其它電荷中心向第一個(gè)中心放電，并沿著第一次放電通路發(fā)展，因此，雷云放電往往具有重復(fù)性。每次放電間隔時(shí)間約為 0.6 ms0.8 s，即多次重復(fù)放電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，55%的落雷包含 2 次以上， 重復(fù) 35 次的占 25%，平均重復(fù) 3 次，最高記錄 42 次。 綜上所述，直擊雷、感應(yīng)雷對接觸網(wǎng)設(shè)備都有影響，雷擊的主放電過程對接觸網(wǎng)設(shè)備破壞極大，余輝放電次之， 而先導(dǎo)放電基本上對接觸網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行沒有影響。第三章 雷電對高速鐵路的危害電氣化鐵路遭受雷擊會(huì)造成信號(hào)、通信和電力系統(tǒng)設(shè)備的損壞，“7.23”甬臺(tái)溫特大軌道交通事故發(fā)生前的7分鐘內(nèi)，累計(jì)雷擊近100次，是造成此次事故發(fā)生的一大誘因。接觸網(wǎng)遭受

27、雷擊的頻度與線路所處地區(qū)的年平均雷電日 數(shù)有關(guān) 。 一般來說年平均雷電日 數(shù)增大則每平方公里大地 1 年的雷擊次數(shù)也隨之變大 ,根據(jù)國際大電網(wǎng)會(huì)議33委員會(huì)推薦計(jì) 算:接觸網(wǎng)側(cè)面限界為3 m ,承力索距軌面平均高度為7 m ,則單線接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)N = 0. 1 22 ×Td ×1.3 ,復(fù)線接觸網(wǎng) 遭受雷擊次數(shù)N =0.244×Td ×1.3 ,Td 為年平均雷電日數(shù)。雷擊接觸網(wǎng)主要產(chǎn)生過電壓。當(dāng)雷擊接觸網(wǎng)支柱時(shí) ,雷電流沿支柱入地并在支柱上產(chǎn)生沖擊過電壓 ,該值與支柱的沖擊接地電阻和雷電流幅值及支柱等值電感相關(guān)(為非線性的正比 ) ,同時(shí)雷電通道

28、產(chǎn)生的電磁場迅速變化 ,在線路上產(chǎn)生與雷電流極性相反的感應(yīng)電壓 ,該值與接觸網(wǎng) 導(dǎo)線高度 、雷電流平均值成正比 。沖擊過電壓和感應(yīng)過電壓的疊加值隨著接觸網(wǎng)支柱的接地電阻升高而升高 ,即 引 起閃 絡(luò)的雷電流幅值和絕緣子閃絡(luò)概率隨接觸網(wǎng)支柱的接地電阻而增加 。 當(dāng)雷擊接觸網(wǎng)支柱時(shí) ,雷電流沿支柱入地 ,在接觸網(wǎng)支柱上產(chǎn)生的沖擊電壓為 :式中 R 支柱沖擊接地電阻 , 取 R = 1 0 ; L 支柱等值電感 。雷擊接觸網(wǎng)線材時(shí)接觸網(wǎng) 上產(chǎn)生過電壓 ,如該值達(dá)到接觸網(wǎng)支持絕緣子的沖擊放電電壓時(shí)形成絕緣子閃絡(luò) ,雷電流經(jīng)支柱 、接地線 、鋼軌等入地 ,過電壓隨之降低 。3.1高速鐵路接觸網(wǎng)落雷分析

29、雷電放電受氣象條件、 地形和地質(zhì)等許多自然因素影響，帶有很大的隨機(jī)性，主要的雷電參數(shù)有雷暴日及雷暴小時(shí)、地面落雷密度、主放電通道波阻抗、 雷電流極性、 雷電流幅值、 雷電流等值波形、雷電流陡度等。其中，雷暴日、地面落雷密度是防雷保護(hù)設(shè)計(jì)最重要的依據(jù)。 3.1.1 雷暴日表征一個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)的頻繁程度通常以該地區(qū)的雷暴日（ Td）來表示。雷暴日是指該地區(qū)平均一年內(nèi)有雷電放電的平均天數(shù)，單位為 d/a。國內(nèi)電力行業(yè)標(biāo)DL/T620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合（以下簡稱 DL/T620-1997標(biāo)準(zhǔn)）中平均年雷暴日數(shù)不超過 15 d 的地區(qū)劃為少雷區(qū)，如西北地區(qū)；平均年雷暴日數(shù)超過

30、15 d但不超過 40 d 的地區(qū)劃為中雷區(qū)，如長江流域；平均年雷暴日數(shù)超過 40 d 但不超過 90 d 的地區(qū)劃為多雷區(qū)，如華南大部分地區(qū)；平均年雷暴日數(shù)超過 90 d 的地區(qū)及根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)雷害特別嚴(yán)重的地區(qū)劃為雷電活動(dòng)特殊強(qiáng)烈區(qū)，如海南島和雷州半島。 3.1.2 地面落雷密度 雷云對地放電的頻繁程度以地面落雷密度（）來表示，是指每一雷暴日每平方公里地面遭受雷擊的次數(shù)。 DL/T620-1997 標(biāo)準(zhǔn)中給出的地面落雷密度和雷暴日的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式 0.023 Td0.3 ，由此判斷，一年中雷暴日越多的地區(qū)地面落雷密度越大，中雷區(qū) Td=40， 則 =0.07； 重雷區(qū) Td=90， 則 =0.0

31、9。3.1.3 高速鐵路接觸網(wǎng)的落雷次數(shù) 由于高速鐵路接觸網(wǎng)普遍架設(shè)在空曠田野的橋梁上，一般為該區(qū)域的最高點(diǎn)，存在引雷作用，其吸引范圍與導(dǎo)線高度等因素有關(guān)，每 100 km 線路每年遭受雷擊的次數(shù) N 為式中， b 為邊相導(dǎo)線間的距離， m； h 為導(dǎo)線的平均高度， m。1. 單線接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)N= 0. 122 Td1. 32. 復(fù)線接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)N= 0. 244 Td1. 3不同地區(qū)接觸網(wǎng)遭受雷擊次數(shù)計(jì)算值見表1由此可對接觸網(wǎng)的落雷進(jìn)行分析，中雷區(qū)Td=40 ，=0.07，接觸網(wǎng)的落雷 次 數(shù)為N =0.28( b+4 h)，高速鐵路接觸網(wǎng)的高度在1636 m，兩線間距約 14

32、m。按接觸網(wǎng)平均高度 26 m 計(jì)算，中雷區(qū)落雷次數(shù)為 33 次/100 km·a。重雷區(qū) Td=90，=0.09，接觸網(wǎng)的落雷次數(shù)為 N=0.81( b+4 h)，重雷區(qū)落雷次數(shù)為 95 次/100 km·a。一般 220 kV 電力線路， b=11.6 m， h=27.25 m，則 中 雷 區(qū) 、 重 雷 區(qū) 落 雷 次 數(shù) 分 別 為 33.8 次 /100 km·a 和 97.7 次/100 km·a?？梢?，目前國內(nèi)高速鐵路接觸網(wǎng)與 220 kV 電力線路的落雷次數(shù)基本相當(dāng)。3.2 雷電對高速鐵路接觸網(wǎng)的影響 3.2.1 直擊雷直擊雷放電電壓高、

33、放電電流大，當(dāng)雷電擊中導(dǎo)線后，在導(dǎo)線上產(chǎn)生很高的過電壓，會(huì)引起絕緣子閃絡(luò)和設(shè)備損壞。例如， 2012 年 7 月 4 日 14 時(shí)12 分，直擊雷擊中京滬高鐵王莊匡莊區(qū)間 2482#支柱加強(qiáng)線支持絕緣子，造成瓷絕緣子破損 2 片，故障停電 11 min。 架設(shè)避雷線可有效地減少雷直擊接觸網(wǎng)的概率。 3.2.2 感應(yīng)雷 雷云對地放電時(shí)， 落雷處距架空接觸網(wǎng)的垂直距離 S65 m 時(shí)， 無避雷線的架空導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓最大值可按下式估算：式中， Ui 為雷擊大地時(shí)感應(yīng)雷過電壓， kV； I 為雷電流幅值， kA； hc 為導(dǎo)線平均高度， m； S 為雷擊點(diǎn)與線路的垂直距離， m。感應(yīng)雷過電壓

34、與雷電流幅值 I 成正比，與導(dǎo)線懸掛平均高度 hc 成正比， hc 越高則導(dǎo)線對地電容越小，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電壓就越高；感應(yīng)雷過電壓與雷擊點(diǎn)到線路的距離 S 成反比， S 越大，感應(yīng)雷過電壓越小。由于雷擊地面時(shí)，被擊點(diǎn)的自然接地電阻較大，最大雷電流幅值一般不會(huì)超過 100 kA，按 100 kA 進(jìn)行估算， 感應(yīng)雷過電壓的幅值為 300400 kV， 可引起 35 kV 及以下電壓等級(jí)電力線路的絕緣子閃絡(luò)，而對 110 kV 及以上電壓等級(jí)的電力線路，則不會(huì)引起閃絡(luò)。例如， 2012 年 7 月 12 日17 時(shí) 35 分，感應(yīng)雷造成武廣高鐵赤壁北至岳陽東區(qū)間上下行接觸網(wǎng)停電， 938#、 94

35、0#支柱上正饋線絕緣子閃絡(luò)，故障停電 24 min。3.2.3 雷電反擊 雷擊支柱頂作用 于接觸網(wǎng)雷電反擊過電壓 ,不僅有雷電流通過支柱并在支柱頂產(chǎn)生電位 ,同時(shí)空氣中迅速變化的電磁場還在導(dǎo)線上感應(yīng)電壓。 按圖 1所示數(shù)據(jù) ,根據(jù) DL / T 620- 1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合計(jì)算方法 ,計(jì)算耐雷水平。圖 1 接觸網(wǎng)支柱懸掛示意圖3.3.4 接觸網(wǎng)耐雷水平計(jì)算 雷擊支柱時(shí)耐雷水平當(dāng)承力索平均高度 he = 7 m,腕臂對地高度 ha =8. 1 m ,支柱高度 ht= 9 m,支柱沖擊接地電阻 Ri = 1 0 時(shí) , Lt= 0. 8 4× 7. 56_ H時(shí)

36、則 : I1= 22. 67 kA雷電流超過 I1 的概率 P= 5 3. 3% 雷擊承力索時(shí)耐雷水平：I2= 350 /1 00= 3. 5( k A) 超過 I2 的概率: P2= 91. 2% 建弧率 Z= ( 4. 5 E0. 75 - 1 4)× 10- 2 = 4. 5× ( 25 /0. 5) 0. 75 - 14 × 10- 2= 0. 71 跳閘率: (以年平均雷暴日 60天計(jì)算 )平原地區(qū) N T = N· Z(gP1+ P2) = 25× 0. 71× ( 1 /4× 0. 553+ 3 /4×

37、; 0. 912) = 1 4. 6(次 /1 00 km· 年 )山丘地區(qū) N T = N· Z(gP1+ P2) = 25× 0. 71× ( 1 /3× 0. 553+ 2 /3× 0. 912) = 1 4(次 /100 km· 年 ) 3.4 南昆、 廣深線接觸網(wǎng)遭受雷擊跳閘統(tǒng)計(jì)分析 從運(yùn)營部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析 ,南昆線單線昆明局管內(nèi) 325. 8 km,在 1999年 3月 27日 8月 3 1日 間 ,發(fā)生雷擊接觸網(wǎng)跳閘 85次 ,其中變電所饋線跳閘次數(shù)分布見表 2,雷擊跳閘集中發(fā)生在 39個(gè)雷暴日 ,重合閘成 功

38、 77 次 , 不成功8次 , 占 9. 4%。廣深線雙線139. 461 km, 在 1998年7月21日2001 年 4月 16日間共發(fā)生雷擊接觸網(wǎng)跳閘140次 ,其中1999年 112月 間共發(fā)生雷擊跳閘 76次 , 2000年 1 1 2月 年共發(fā)生雷擊接觸網(wǎng)跳閘45次 ,其變所饋線跳閘次數(shù)分布見表 3表 2 南昆線部分變電所饋線電路器擊跳閘統(tǒng)計(jì)表 3 廣深線變電所饋線斷路 器雷擊跳閘統(tǒng)計(jì) 因雷擊及陰雨造成饋線斷路器跳閘次數(shù)遠(yuǎn)高于計(jì)算數(shù)據(jù)。 這是由于當(dāng)?shù)貙?shí)際雷暴日未統(tǒng)計(jì)以及因陰雨天造成絕緣閃絡(luò)未分開 ,致使理論計(jì)算與實(shí)際數(shù)據(jù)無法對比。 因雷擊造成跳閘占總事故跳閘比例很高 ,廣深線平湖變

39、電所雷擊跳閘總跳閘數(shù)比例達(dá) 57. 7% 。 由 此看來雷擊接觸網(wǎng)事故是影響安全運(yùn)行的重要因素。3.3 雷電機(jī)理及對接觸網(wǎng)的危害分析 3.3.1 雷電流的概率分布 雷電中有多個(gè)帶電中心 ,且有 90%的雷電為負(fù)極性 ,其余為正極性。一般情況下,一次雷擊有多次放電 ,持續(xù)時(shí)間約為 0. 1 0. 2 s。雷電流幅值及其累積概率分布DL/T620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合 中規(guī)定 :雷電流幅值的概率 :(1 ) 除下 (2)所述地區(qū)以外的我國 一般地區(qū)雷電流幅值超過 I的概率可按式 (2)求得 : （1） （2）式中: P 雷電流幅值概率 ; I 雷電流幅值 k A。 (2) 陜

40、南以外的西北地區(qū) 、內(nèi) 蒙古自 治區(qū)的部分地區(qū) (這類地區(qū) 的 平均年雷暴日數(shù)一般在20d及以下)雷電流幅值較小 ,可由式(3)求得 :第四章 接觸網(wǎng)防雷措施及作用4.1防雷體系的構(gòu)成及防雷措施種類 高速鐵路屬低空防雷體系,低空防雷體系的構(gòu)成及防雷措施種類構(gòu)成如圖所示。4.2接觸網(wǎng)防雷措施的幾點(diǎn)原則 a、高速鐵路客運(yùn)專線與客貨混線鐵路不同供電方式分別制定防雷原則；b、雷區(qū)劃分與實(shí)際跳閘統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相結(jié)合細(xì)化防雷措施；c、區(qū)分區(qū)間與站場確定接觸網(wǎng)防雷措施；d、站場接觸網(wǎng)防雷措施與站房等防雷措施相結(jié)合；e、既有接觸網(wǎng)防雷措施改造與原接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)相結(jié)合；f、避雷針避雷線等不同接閃器優(yōu)勢互補(bǔ)互相結(jié)合；g

41、、接閃器與避雷器內(nèi)外防雷擊相結(jié)合等。4.3現(xiàn)有的接觸網(wǎng)防雷措施 現(xiàn)有的鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，根據(jù)雷電日及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，按下列原則對接觸網(wǎng)進(jìn)行大氣過電壓保護(hù)：“高雷區(qū)及強(qiáng)雷區(qū)，下列重點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)避雷器：（1） 分相和站場端部絕緣錨段關(guān)節(jié)；（2） 長度2000 m及以上隧道的兩端；（3）較長的供電線或AF線連接到接觸網(wǎng)上的接線處。強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)架設(shè)獨(dú)立的避雷線?！币罁?jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，接觸網(wǎng)可采取的防雷措施如下：（1）接觸網(wǎng)柱頂架設(shè)避雷線，避雷線對承力索、正饋線的保護(hù)角不宜大于20°，避雷線宜每200300 m設(shè)獨(dú)立接地極。（2）支柱接地與高速鐵路綜合接地系統(tǒng)的貫通地線相連，當(dāng)鐵路未設(shè)綜合接地系統(tǒng)時(shí)

42、，支柱通過保護(hù)線或回流線、架空地線等實(shí)現(xiàn)安全接地。（3）在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、高壓電纜頭等處采用氧化鋅避雷器4.4接觸網(wǎng)雷擊區(qū)域的劃分由于高速鐵路接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特殊性，其雷擊區(qū)域與輸電線路有很大的區(qū)別。4.5 接閃器的作用接閃器（避雷針、避雷帶、避雷線）是防直擊雷的主要方法，傳統(tǒng)建筑屋防雷采用滾球法確定接閃器的防護(hù)范圍，防護(hù)等級(jí)不同，采用的滾球半徑不同。其中建筑物防雷類別：滾球半徑。第一類防雷建筑30米、第二類防雷建筑45米、第三類防雷建筑60米4.5.1 避雷線在防雷中的應(yīng)用采用不同半徑的滾球所得到到避雷線的防護(hù)范圍不一樣，對應(yīng)的繞擊概率也不相同，但該方法不能定量分析防護(hù)效果4.5

43、.2 避雷線在接觸網(wǎng)防雷中的作用架設(shè)避雷線可防止直擊雷和對雷電流進(jìn)行分流，減小流入桿塔的雷電流，使塔頂電位下降；對導(dǎo)線耦合，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓，對輸電線路可以起到很好的防雷保護(hù)當(dāng)雷云的先導(dǎo)向下發(fā)展到離地面一定高度時(shí)，高出地面的避雷線頂端形成局部電場強(qiáng)度集中的空間，形成向上的迎面先導(dǎo)，使雷電僅對避雷線放電，從而保護(hù)了附近的物體免遭雷擊 避雷線的保護(hù)作用是吸引雷電擊于自身，并使雷電流泄入大地，為了使雷電流順利泄入大地，要求避雷線有良好的接地裝置。避雷線的保護(hù)范圍是用模擬試驗(yàn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定的在保護(hù)范圍內(nèi)被保護(hù)物不致遭受雷擊由于放電的路徑受很多偶然因素影響，因此要保證被保護(hù)物絕對不受雷擊是非常困難

44、的，一般采用0.1%的雷擊概率。單根避雷線的保護(hù)范圍，如圖4所示在被保護(hù)物高度hx水平面上，一側(cè)保護(hù)寬度rx為：當(dāng) hx>hb/2時(shí)， rx=0.47（hb-hx）ph；當(dāng) hx<hb/2時(shí)， rx=0.47（h-1.53hx）ph；其中，hb為避雷線高度，ph為高度修正系數(shù)，當(dāng)h<= 30 m時(shí)，ph= 1 用避雷線保護(hù)線路時(shí)，保護(hù)范圍用保護(hù)角表示更實(shí)用 保護(hù)角越小對導(dǎo)線直擊雷的保護(hù)越可靠，即雷擊導(dǎo)線概率越小。4.6 避雷器的發(fā)展史最原始的避雷器是羊角形間隙，消諧器出現(xiàn)于19世紀(jì)末期，用于架空輸電線路，過電壓保護(hù)器防止雷擊損壞設(shè)備絕緣而造成停電，故稱“避雷器”。20世紀(jì)20

45、年代，出現(xiàn)了鋁艾爾盾避雷器,氧化膜艾、爾盾避雷器和丸式艾爾 盾避雷器。30年代出現(xiàn)了管式艾爾盾避雷器。50年代出現(xiàn)了碳化硅艾爾盾避雷器。70年代又出現(xiàn)了金屬氧化物艾爾盾避雷器。石墨為主要材料，產(chǎn)品內(nèi)采用全銅包被解決了避雷器在放電時(shí)的散熱問題，不存在后續(xù)電流問題，最大的特點(diǎn)是沒有電弧的產(chǎn)生，且殘壓與開放式間隙避經(jīng)過良導(dǎo)體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平以下，使電氣設(shè)備受到保護(hù)。避雷器按其發(fā)展的先后可分為：保護(hù)間隙是最簡單形式的避雷器；雷器比較要低很多。該種避雷器應(yīng)用在各種B、C類場合，過電壓保護(hù)器與開放式間隙比較不用考慮電弧問題?？諝夥烹姽苓€是屬于開放式產(chǎn)品，

46、在工作時(shí)不保證絕對沒有點(diǎn)火花從排壓孔噴出，氣體放電管是密封結(jié)構(gòu)，一般有2極和3極良種結(jié)構(gòu)形式，一般3極有熱保護(hù)裝置（短路裝置），在放電管工作時(shí)溫度超過了一定范圍，短路裝置啟動(dòng)使放電管整體導(dǎo)通。4.6.1 氧化鋅避雷器工作原理氧化鋅避雷器的工作原理：額定電壓下通過氧化鋅避雷器閥片的電流僅很小，相當(dāng)于絕緣體。當(dāng)金屬氧化鋅避雷器上的電壓超過定值時(shí)，閥片“導(dǎo)通”將大電流通過閥片泄入地中，其殘壓不會(huì)超過被保護(hù)設(shè)備的耐壓。當(dāng)作用電壓下降到動(dòng)作電壓以下時(shí)，閥片自動(dòng)終止“導(dǎo)通”狀態(tài)，恢復(fù)絕緣狀態(tài)。4.6.2 避雷器的工作原理及失效機(jī)理工作原理：避雷器是連接在導(dǎo)線和地之間的一種防止雷擊的設(shè)備，通常與被保護(hù)設(shè)備并

47、聯(lián)。避雷器可以有效的保護(hù)電力設(shè)備，一旦出現(xiàn)不正常電壓，避雷器產(chǎn)生作用，起到保護(hù)作用。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備在正常工作電壓下運(yùn)行時(shí)，避雷器不會(huì)產(chǎn)生作用，對地面來說視為斷路。一旦出現(xiàn)高電壓，且危及被保護(hù)設(shè)備絕緣時(shí)，避雷器立即動(dòng)作，將高電壓沖擊電流導(dǎo)向大地，從而限制電壓幅值，保護(hù)電氣設(shè)備絕緣。當(dāng)過電壓消失后，避雷器迅速恢復(fù)原狀，使系統(tǒng)能夠正常供電。避雷器的主要作用是通過并聯(lián)放電間隙或非線性電阻的作用，對入侵流動(dòng)波進(jìn)行削幅，降低被保護(hù)設(shè)備所受過電壓值，從而達(dá)到保護(hù)電力設(shè)備的作用。失效：避雷器狀態(tài)指示呈紅色（失效）后，應(yīng)當(dāng)還是高阻狀態(tài)吧，只是當(dāng)故障電壓再次超過起動(dòng)電壓時(shí)，它不再導(dǎo)通。4.6.3 避雷器在防雷中的應(yīng)用安裝避雷器是防雷的重要措施，確定避雷器的安裝密度、防護(hù)范圍、分流情況和失效條件是制定合適的接觸網(wǎng)防雷措施的前提。4.6.4 安裝避雷器對接觸網(wǎng)耐雷水平的影響在支柱接地電阻相同的情況下，安裝避雷器可大大提高線路耐雷水平。當(dāng)支柱接地電阻為30時(shí)，無避雷器時(shí)的線路耐雷水平為12kA，安裝避雷器后，線