電氣化鐵路接觸網(wǎng)的絕緣配合的研究

1、接觸網(wǎng)工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)語(yǔ)：考 勤（10）守 紀(jì)（10）設(shè)計(jì)過(guò)程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）小組答辯（10）總成績(jī)（100）專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 電氣 1001 姓 名： 周 興 學(xué) 號(hào)： 202109018 指導(dǎo)教師： 張紅生 蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2021 年7月 15日接觸網(wǎng)工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告1. 基本題目1.1 具體題目電氣化鐵路接觸網(wǎng)的絕緣配合的研究。設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)所在區(qū)域環(huán)境條件選擇絕緣設(shè)備型號(hào)，設(shè)計(jì)避雷設(shè)備的安裝，確定絕緣配合方案及配合中的參數(shù)設(shè)計(jì)。1.2 題目分析絕緣配合，指根據(jù)接觸網(wǎng)所在的電氣化鐵路供電系統(tǒng)中所可能施加于接觸網(wǎng)的各種電壓，包括正常工作電壓、操

2、作過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓，并考慮保護(hù)裝置的特性和接觸網(wǎng)的絕緣特性，來(lái)確定接觸網(wǎng)對(duì)所加電壓的必要的耐受強(qiáng)度，以便把作用于接觸網(wǎng)上的各種電壓所引致的接觸網(wǎng)絕緣損壞和影響接觸網(wǎng)不間斷正常供電的概率，降低到在經(jīng)濟(jì)上和鐵路運(yùn)營(yíng)上所能接受的水平。良好的絕緣配合，就是要在技術(shù)上正確處理各種電壓、各種限壓措施和接觸網(wǎng)絕緣耐受能力三者之間的配合關(guān)系，并在經(jīng)濟(jì)上協(xié)調(diào)接觸網(wǎng)建設(shè)投資費(fèi)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)和事故損失費(fèi)三者之間的關(guān)系。本設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)包括三個(gè)方面：(1) 絕緣設(shè)備的選擇；(2) 設(shè)計(jì)避雷設(shè)備的安裝；(3) 確定絕緣配合方案及配合中的參數(shù)。2 設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容2.1 絕緣設(shè)備的選擇絕緣子是接觸網(wǎng)帶電體與支柱設(shè)備或其

3、他接地體保持電氣絕緣的重要部件。接觸網(wǎng)使用的大多數(shù)為瓷質(zhì)懸式絕緣子和棒式絕緣子。絕緣子經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，會(huì)在表面產(chǎn)生瞬時(shí)放電的現(xiàn)象，即閃絡(luò)。泄漏距離也稱爬距，是指沿絕緣子表面的曲線展開(kāi)長(zhǎng)度。2.1.1 絕緣子的機(jī)械與電氣性能絕緣子在接觸網(wǎng)不僅起絕緣作用，而且還承受著機(jī)械負(fù)荷，特別是軟橫跨的承力索及下錨用的絕緣子承受著線索的全部張力，所以對(duì)絕緣子的電氣及機(jī)械性能的要求都是極為嚴(yán)格的。絕緣子在機(jī)械方面需保證應(yīng)有的抗拉及抗彎的破壞負(fù)載強(qiáng)度并留有2.53.0的安全系數(shù)；在電氣方面，干閃絡(luò)電壓、濕閃絡(luò)電壓和擊穿電壓也要滿足一定的要求。(1) 絕緣子干閃絡(luò)電壓絕緣子在干燥清潔的環(huán)境時(shí)，施加電壓使其表面達(dá)到閃

4、絡(luò)時(shí)的最低電壓，稱為干閃絡(luò)電壓。干閃絡(luò)電壓主要對(duì)于室內(nèi)絕緣子有意義。(2) 絕緣子濕閃絡(luò)電壓在雨水降落的方向與絕緣子表面呈淋在絕緣子表面時(shí)，使其閃絡(luò)的最低電壓，就稱為絕緣子濕閃絡(luò)電壓。絕緣子發(fā)生閃絡(luò)后，雖然瓷體本身沒(méi)有受到損害，但其絕緣性能會(huì)下降，容易再次發(fā)生閃絡(luò)。(3) 擊穿電壓擊穿電壓是指絕緣子瓷體被擊穿損害而失去絕緣作用的最低電壓。絕緣子擊穿后不能繼續(xù)使用，必須更換。絕緣子的干閃濕閃和擊穿電壓的數(shù)值決定了工作電壓，工作電壓越高則各數(shù)值的要求就越高，絕緣子的擊穿電壓至少比干閃電壓高1.5倍。絕緣子的電氣性能不是一成不變的，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其絕緣強(qiáng)度會(huì)逐漸下降，這種現(xiàn)象稱為老化。所以，絕

5、緣子在使用中，每年至少應(yīng)進(jìn)行一次絕緣子電壓分布測(cè)量，以檢查絕緣性能是否正常。2.1.2 懸式絕緣子懸式絕緣子主要用來(lái)懸吊或支撐接觸懸掛，電氣化鐵路供電的額定電壓是25kV，選用的懸式絕緣子形式一般是由3片組成的絕緣子串。輕污染區(qū)采用3片普通型懸式絕緣子組成的絕緣子串；重污染區(qū)則采用4片均為防污型懸式絕緣子組成的絕緣子串，在大站軟橫跨及下錨等水平耐張?zhí)?，由于承受的機(jī)械張力比懸式絕緣子串大，出現(xiàn)零值絕緣子的概率比較大，而且檢修較困難，因此，其電氣化強(qiáng)度應(yīng)略高于懸式絕緣子串，通常也采用4片。懸式絕緣子串有較好的機(jī)電性能，在部分絕緣子片損壞時(shí)，尚能維持供電。結(jié)合蘭州的環(huán)境條件，可采用4片型號(hào)為XWP2

6、-70均為防污型的懸式絕緣子組成的絕緣子串?，F(xiàn)將其機(jī)電性能列表如表1所示。(其中H表示總長(zhǎng)，D表示外徑)表1 XWP2-70主要機(jī)電性能產(chǎn)品型號(hào)主要尺寸(mm)泄漏距離(mm)工頻試驗(yàn)電壓(kV）50%全波沖擊閃絡(luò)電壓幅值(kV)機(jī)械負(fù)荷(kN)重量(kg)HD干濕擊穿1小時(shí)破壞XWP2-70146254400904511013050705.52.1.3 棒式絕緣子棒式絕緣子是根據(jù)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的工作條件而專門設(shè)計(jì)制造的一種瓷質(zhì)的整體式絕緣子，它的受壓性能較好，具有一定的抗彎強(qiáng)度，對(duì)于承受壓力及彎矩的場(chǎng)合采用棒式絕緣子。根據(jù)環(huán)境及條件可分為普通型、防污型及雙重絕緣三種類型。結(jié)合蘭州的環(huán)境條件

7、可以采用型號(hào)為QXN2-25的棒式絕緣子?，F(xiàn)將其機(jī)電性能列表如表2所示。(其中H表示總長(zhǎng)，D表示外徑，d表示連接孔徑)表2 QXN2-25機(jī)電性能產(chǎn)品型號(hào)主要尺寸(mm)爬距(mm)耐污特性全波沖擊耐受電壓(kV)工頻濕閃耐受電壓(kV)抗彎破壞負(fù)荷(kN)重量(kg)HDd鹽密(mg/ )耐受電壓(kV)QXN2-2569014512000.332270130拉伸40142.2 避雷設(shè)備(1) 避雷設(shè)備的概述接觸網(wǎng)所在的電氣化鐵路供電系統(tǒng)中可能施加在接觸網(wǎng)上的電壓包括三種：正常工作電壓，操作過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓。接觸網(wǎng)是露天供電裝置，為了安全運(yùn)行，應(yīng)采取必要的大氣過(guò)電壓防護(hù)措施。要使接觸網(wǎng)絕緣

8、能承受住大氣過(guò)電壓，不僅技術(shù)上做不到，經(jīng)濟(jì)上也不合理，所以需要避雷設(shè)備來(lái)完成。(2) 避雷設(shè)備的選擇實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于蘭州地區(qū)屬于輕雷區(qū)，可以采用型號(hào)為Y5WT-42的氧化鋅避雷器，主要電氣特性如表3所示。氧化鋅避雷器是一個(gè)新型過(guò)電壓抑制電器，主要由氧化鋅非線性電阻片組裝而成，是一種空氣間隙金屬氧化物避雷器。氧化鋅電阻片具有理想的伏安特性，在正常工作條件下，具有極高的電阻而呈絕緣狀態(tài)，當(dāng)電壓超過(guò)一定的范圍的時(shí)，則呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，泄放雷電流，使與避雷器并聯(lián)的電氣設(shè)備的殘壓被抑制在設(shè)備絕緣安全值以下，等到有害的過(guò)電壓消除后迅速恢復(fù)到高阻絕緣狀態(tài)，從而保證了電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。與傳統(tǒng)的的避雷器相比，響應(yīng)

9、迅速、殘壓低、通流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。表3 Y5WT-42的主要電氣特性產(chǎn)品型號(hào)避雷器額定電壓有效值(kV)系統(tǒng)額定電壓有效值(kV)持續(xù)運(yùn)行電壓有效值(kV)參考電壓不小于直流/工頻(kV)殘壓峰值不大于(kV/kA)2ms方波電流沖擊不小于(A)4/10s電流沖擊不小于(kA)額定電壓2小時(shí)耐受倍率不小于30/80s0.5kA8/20s5kA1s0.5kAY5WT-424227.531.564/4598120138400401200我國(guó)幅員遼闊，氣象條件差異很大，雷電活動(dòng)情況很不相同。關(guān)于雷電區(qū)的劃分一般認(rèn)為：每年雷電日少于30時(shí)，為輕雷區(qū)；雷電日在30-60之間，為中雷區(qū)；雷電日多于6

10、0者為重雷區(qū)。對(duì)于不同地區(qū)應(yīng)區(qū)別對(duì)待;對(duì)于同一地區(qū)，因電氣化線路有時(shí)通過(guò)山區(qū)和平原，其落雷情況也不相同。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體條件進(jìn)行調(diào)查研究，根據(jù)不同情況采用相應(yīng)的保護(hù)措施。(3) 避雷設(shè)備的安裝鐵路電力牽引設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：“接觸網(wǎng)大氣過(guò)電壓的防護(hù)，應(yīng)根據(jù)雷電活動(dòng)情況，結(jié)合運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，在下列重點(diǎn)位置應(yīng)適當(dāng)設(shè)置避雷裝置：電分相和電分段錨段關(guān)節(jié)、長(zhǎng)大隧道兩端、分區(qū)亭引入線和牽引變電所饋電線出口處?！?.3絕緣配合(1) 絕緣間隙接觸網(wǎng)帶電體與接地體之間的空氣絕緣距離，稱為絕緣間隙。就整體電氣化鐵路來(lái)說(shuō)，如果接觸網(wǎng)的絕緣間隙過(guò)大，則必然提高電氣設(shè)備的耐壓等級(jí)及水平，造成投資過(guò)大；如果絕

11、緣間隙過(guò)小，則必然招致?lián)舸┙^緣間隙的情況頻頻發(fā)生，造成不穩(wěn)定運(yùn)行。確定合理的絕緣間隙，應(yīng)考慮接觸網(wǎng)的工作電壓和其他影響空氣擊穿的因素。選擇空氣絕緣的原則，一是能夠經(jīng)受住在空載條件下具有脈沖性質(zhì)的操作過(guò)電壓；二是能在任何惡劣的氣候條件下不發(fā)生事故，以保證接觸網(wǎng)良好的工作狀態(tài)。在確定絕緣間隙時(shí)，除了考慮電壓的變化外，還應(yīng)考慮氣溫變化、受電弓抬起接觸線以及施工誤差等原因造成絕緣間隙的變化。絕緣間隙還應(yīng)保證在任何運(yùn)營(yíng)條件下，消除在接地零件上發(fā)生閃絡(luò)的可能性。在考慮了這一切因素后，應(yīng)當(dāng)力求縮小絕緣間隙的數(shù)值。我國(guó)曾用下述經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定接觸網(wǎng)帶電體與接地體之間的絕緣間隙，即：式中空氣間隙；接觸網(wǎng)額定電壓。

12、該經(jīng)驗(yàn)公式也是經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得到的，它雖然體現(xiàn)了一定的規(guī)律性，但是，由于考慮條件和試驗(yàn)條件不盡不同，各國(guó)對(duì)最小允許絕緣間隙的見(jiàn)解不甚一致，取值也不盡相同。我國(guó)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參考上述經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)過(guò)綜合的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較后所確定的各項(xiàng)帶電體至接地體之間的空氣絕緣間隙(距離)如表4所示。表4 空氣絕緣間隙表(接觸網(wǎng)電壓25kV)序號(hào)間隙類別正常值（mm）最小值（mm）1絕緣錨段關(guān)節(jié)兩懸掛點(diǎn)的間隙一般情況450吸流變壓器處3002同回路自耦變壓器供電線帶電體距接觸懸掛或供電線帶電體的間隙500450325kV帶電體距固定接地體的間隙300240425kV帶電體距機(jī)車車輛或裝載貨物的間隙3505受電弓振動(dòng)

13、至極限位置和導(dǎo)線被抬起的最高位置距接地體的瞬時(shí)間隙2001606隔離開(kāi)關(guān)引線、電連接線(包括跨過(guò)另一支接觸懸掛時(shí))及自耦變壓器供電線、供電線跳線距接地體的間隙3307在有對(duì)向風(fēng)壓、風(fēng)速為13m/s時(shí)，25kV帶電體與自耦變壓器中線或保護(hù)線的間隙2508絕緣元件接地側(cè)裙邊距接地體的間隙(適用于任何高程)瓷質(zhì)及鋼化玻璃絕緣子10075環(huán)氧樹(shù)脂絕緣元件50(2) 絕緣配合絕緣配合就是綜合考慮電氣化鐵路供電系統(tǒng)中各設(shè)備的絕緣能力，欲使絕緣能耐受所有可能遇見(jiàn)的最大過(guò)電壓，不僅目前技術(shù)上做不到，經(jīng)濟(jì)上也不合理。因而在考慮絕緣配合時(shí)，應(yīng)當(dāng)在考慮過(guò)電壓損壞絕緣不可避免時(shí)，應(yīng)將損壞限制在損害最小，且對(duì)運(yùn)行擾亂最

14、小的原件和部位；同時(shí)，應(yīng)合理的提高整體的絕緣強(qiáng)度，還能利用氧化鋅避雷器等絕緣設(shè)備來(lái)限制過(guò)電壓幅值。過(guò)電壓可分為內(nèi)部過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓兩類。內(nèi)部過(guò)電壓有瞬時(shí)值大，但時(shí)間較短的特點(diǎn)，其可采用延時(shí)或是增大絕緣能力的方法。大氣過(guò)電壓又可分為直擊雷和感應(yīng)雷兩種，他們?cè)斐傻倪^(guò)電壓更大，不能簡(jiǎn)單用增大絕緣能力的方法，它會(huì)使投資大大增加。因而，電氣設(shè)備的絕緣主要由大氣過(guò)電壓決定的。尋求絕緣配合的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上也就是合理地考慮絕緣水平的過(guò)程。例如，對(duì)牽引變電所，按絕緣配合要求應(yīng)做到：當(dāng)雷電波侵入變電所母線時(shí)，閥式避雷器將首先動(dòng)作，以便保護(hù)其他電氣設(shè)備不被擊穿絕緣。這就是伏安特性的配合，即母線上裝設(shè)的閥式避雷器的伏

15、安特性曲線應(yīng)比與母線直接聯(lián)接5的各種電氣設(shè)備絕緣的伏安特性低。對(duì)于接觸網(wǎng)，按絕緣配合要求應(yīng)做到：在任何運(yùn)行條件下(如由于風(fēng)力或受電弓的抬升力使導(dǎo)線擺動(dòng)或振動(dòng))，導(dǎo)線及其他帶電金具和接地部分(如鋼柱，隧道壁等)之間空氣間隙的絕緣強(qiáng)度不小于接觸網(wǎng)絕緣子的絕緣強(qiáng)度。對(duì)于AT區(qū)段接觸網(wǎng)，還應(yīng)使自耦變壓器的避雷器的起始放電電壓，低于自耦變壓器的攻擊絕緣強(qiáng)度，及要進(jìn)行伏安特性的配合。3 總結(jié)接觸網(wǎng)的絕緣配合需要考慮絕緣子和避雷設(shè)備的選擇，以及確定合理的絕緣間隙等，此次課程設(shè)計(jì)主要就接觸網(wǎng)的絕緣配合相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分析，結(jié)合蘭州環(huán)境條件，選擇合適的避雷設(shè)施和符合要求的絕緣設(shè)備。通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)絕緣配合的思考和查詢資

16、料,實(shí)現(xiàn)良好的絕緣配合。就絕緣配合來(lái)說(shuō)，良好的絕緣配合，是確保接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)安全可靠的主要因素。同時(shí)還應(yīng)該考慮電力網(wǎng)污閃事故的損失，且在嚴(yán)重污穢地區(qū)，必須要加強(qiáng)接觸網(wǎng)的外絕緣水平。參考書(shū)目1 于萬(wàn)聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)M.成都:西南交通大學(xué)出版社,2021 ：191-202.2 李偉.接觸網(wǎng)M.北京:中國(guó)鐵道出版社,2021 . 公司印章管理制度一、目的 公司印章是公司對(duì)內(nèi)對(duì)外行使權(quán)力的標(biāo)志，也是公司名稱的法律體現(xiàn)， 因此，必須對(duì)印章進(jìn)行規(guī)范化、合理化的嚴(yán)格管理，以保證公司各項(xiàng)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)作，由公司指定專人負(fù)責(zé)管理。二、印章的種類1、 公章，是按照政府規(guī)定，由主管部門批準(zhǔn)刻制的代表公司權(quán)力的印章

17、。2、 專用章，為方便工作專門刻制的用于某種特定用途的印章，如：合同專用章、財(cái)務(wù)專用章、業(yè)務(wù)專用章、倉(cāng)庫(kù)簽收章等。 3、手章(簽名章)，是以公司法人代表名字刻制的用于公務(wù)的印章。三、印章的管理規(guī)定1、 印章指定專人負(fù)責(zé)保管和使用，保管印章的地方(桌、柜等)要牢固加鎖，印章使用后要及時(shí)收存。2、 財(cái)務(wù)專用章由財(cái)務(wù)部負(fù)責(zé)保管，向銀行備案的印章，應(yīng)由財(cái)務(wù)部會(huì)計(jì)、總經(jīng)辦分別保管。 3、印章要注意保養(yǎng)，防止碰撞，還要及時(shí)清洗，以保持印跡清晰。4、一般情況下不得將印章攜出公司外使用，如確實(shí)因工作所需，則應(yīng)由印章管理員攜帶印章到場(chǎng)蓋章或監(jiān)印。 5、印章管理人員離職或調(diào)任時(shí)，須履行印章交接手續(xù)。四、公章刻制印章需本公司法人代表批準(zhǔn)，并由印章管理專責(zé)人負(fù)責(zé)辦理刻制并啟用并交由專人進(jìn)行保管。 五、印章的使用1、 使用任何的印章，需由相應(yīng)負(fù)責(zé)人審核簽字。為方便工 作，總經(jīng)理可授權(quán)印章管理專責(zé)人審核一般性事務(wù)用印。2、 用印前印章管理人員須認(rèn)真審核，明確了解用印的內(nèi)容和目的，確 認(rèn)符合用印的手續(xù)后，在用印登記簿上逐項(xiàng)登記，方可蓋章。 3、對(duì)需要留存的材料，蓋印后應(yīng)留存一份立卷歸檔。 4、