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核心詞：鐵絲
目前,我國電氣化鐵路正線達到3.2萬公里,居世界第二。
1、鍍鋅扁鐵絲:我國鐵路營業里程將達到12萬公里以上
根據《中長期鐵路網規劃》,到2020年,我國鐵路營業里程將達到12萬公里以上,其中電氣化鐵路比重將達到60%。屆時,我國主要鐵路長大干線以及所有高速鐵路客運專線將全部實現電氣化,絕大部分客、貨運輸將通過電氣化鐵路來完成,因此,確保電氣化鐵路的安全、穩定、不間斷供電,將成為鐵路客貨運輸中的重要環節。
2、鍍鋅扁鐵絲:電氣化鐵路在國民經濟發展中發揮著重要作用
隨著社會以及經濟的不斷發展,電氣化鐵路為我國國民經濟的發展發揮著巨大的作用。
3、鍍鋅扁鐵絲:必須采取必要的措施
但是我國目前絕大部分的接觸網都裸露在自然環境中并且沒有備用設備,由于接觸網是牽引供電系統的重要組成部分因此對其采用必要的措施,通常采用大氣過電保護措施。
4、鍍鋅扁鐵絲:由于我國幅員遼闊
由于我國地域遼闊、地形復雜并且雷電活動比較頻繁劇烈,如果電氣化鐵路處于高、強雷地區接觸網就會時常遭受到雷擊,如果不對接觸網進行防護或者防護措施不到位都會造成變電所跳閘、承力索被燒斷以及接觸網支柱被擊毀等供電故障,不僅嚴重影響鐵路的行車安全還給經濟帶來重大的損失,如果雷擊產生的侵入波過電壓傳到牽引變電所,還有可能造成設備的損壞等更大的事故。根據牽引供電系統運營部門的數據分析,出現事故比較頻繁的是開通的3.2萬公里的電氣化鐵道中部分線路,特別是沿海地區及高架橋上的電氣化線路更是雷擊事故多發區,因此研究有效的接觸網防雷擊措施對于預防雷擊事件造成的損失有重大的意義。如果接觸網所處的地區的年平均雷電日比較多那么遭受雷擊的頻度也就越大,一般說來每平方公里大地一年的遭受雷擊次數與年平均雷電日數有關系并且成正比。根據國際大電網會議33委員會推薦的計算:承力索距離軌面平均的高度為7m,接觸網的側面限界為3m,則單線接觸網遭受雷擊次數N=0.122×Td×1.3,復線接觸網遭受雷擊次數N=O.244×Td×1.3,其中Td為年平均雷電日數。接觸網遭受雷擊時主要產生了過電壓,當雷擊接觸網支柱時,雷電流將會沿支柱入地同時支柱上會產生沖擊過電壓,過電壓值與支柱的沖擊接地電阻、雷電流幅值以及支柱等值電感有關,但是為非線性正比。再者雷電通道產生的電磁場變化也會產生與雷電流極性相反的感應電壓,并且感應電壓的值與雷電流平均值以及接觸網導線的高度成正比。沖擊過電壓和感應過電壓的疊加值的大小與接觸網支柱的接地電阻有關,接地電阻越高疊加值也就越大,即引起閃絡的雷電流幅值和絕緣子閃絡概率隨接觸網支柱的接地電阻增大而增加。式中R——支柱的沖擊接地電阻,取R=10Ω;L——支柱的等值電感。接觸網遭受雷擊時就會產生過電壓,如果過電壓值達到了接觸網所支持絕緣子的沖擊放電電壓時,就會形成絕緣子閃絡,雷電流就會經支柱、接地線和鋼軌等入地然后過電壓就會隨之降低。雷電流的概率分布雷電中有多個帶電中心并且90%的雷電均為負極性,通常情況下一次雷擊會有多次放電且持續大約0.1～0.2s。式中P-雷電流幅值概率;I—雷電流幅值。接觸網遭受雷擊過電壓的分析接觸網雷擊包括以下幾種:直擊雷、雷電反擊和感應雷擊過電壓等。直擊雷雷擊接觸網承力索遭受直擊雷時也會產生過電壓,雷擊過電壓約為100倍的電流幅值(大約產生幾百到幾千kv的過電壓)即與雷電流幅值成正比,如圖1所示:雷電反擊過電壓雷擊支柱頂部會產生接觸網雷電反擊電壓,產生雷電反擊電壓時不僅僅是雷電流通過支柱,同時在支柱頂會產生電位以及由于空氣中電磁場的變化在導線上還會產生感應電壓。圖2所示的是客運專線典型接觸網支柱懸掛方式,根據DL/T620--1997(交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》計算方法,計算耐雷電反擊過電壓水平。感應雷擊距接觸網有限遠>S>65m處,當雷擊對地放電時在接觸網上產生的過電壓與雷電流幅值成正比且比值為3.84。雷擊支柱時耐雷擊水平當承力索平均高度hm=7m,平腕臂對地高度hw=7.6m,支柱高度h。=8.0m,支柱沖擊接地電阻R=10Ω,L。=0.84×7.56μH時,I1=22.67kA。根據式可計算出雷電流超過I的概率P=55.3%。
5、鍍鋅扁鐵絲:式中e——絕緣子串的平均工作電壓（有效值）梯度
式中E——絕緣子串的平均運行電壓(有效值)梯度,kV/m。根據上面的計算結果我們看到,平原地區每100km的電氣化鐵道線路,每年由于承力索受雷擊而導致的跳閘次數大約為15次。因此,應當特別重視雷電對電氣化鐵路尤其是告訴客運專線的安全影響。根據每年雷電日的數量劃分為4個等級區域:第一,少雷區,年平均雷電日在20天以下的地區(含20天);第二,多雷區,年平均雷電日在20天40天的地區(不含20天);第三,高雷區,年平均雷電日40天到60天的地區(不含60天);第四,強雷區,年平均雷電日在60天以上的地區(含60天)。安裝避雷器和架設架空避雷線是接觸網防雷最主要的措施,但是一定要做好接地工作。c.強雷區設置保護角為0-45°的獨立避雷針。德國鐵路防雷現狀經過德國鐵路的實際測量發現,一年中歐洲中部地區每100km接觸面可能會受到一次雷擊。由于雷擊會對接觸網產生雷電沖擊過電壓,因此在設計中一般應用避雷器等過電壓保護裝置限制雷電過電壓。但是我們在歐洲的電氣化鐵道中很少看見接觸網裝有避雷裝置,究其原因,避雷器只適用于有頻繁雷電存在的地區并且只能對過電壓進行有限的保護,因此在非頻繁雷電地區,不管是從經濟方面還是從防護效益方面都不會考慮設置防雷裝置。日本鐵路防雷現狀由于日本處于特殊的地理條件和氣象條件下,因此根據累計頻度和線路的重要程度在電氣化鐵路接觸網的設計中將國土的防雷劃分為A、B、C區域等級并且根據每個等級的情況都制定了相應的防雷措施,如表1。
6、鍍鋅扁鐵絲:會產生雷電過電壓
c.當支柱或者架空地線受到雷擊時會產生雷擊過電壓,過電壓會首先擊穿附加線間架和混凝土的保護層然后經過支柱向大地泄露。d.在一般的設計中,回流線的架設高度比承力索架設的高度低并且一般都在上下腕臂底座之間,同時回流線接地每間隔1-2km一處,接地電阻為10Ω,這樣設計就使得回流線的安裝高度過低只能起到耦合地線的防雷作用。e.客運專線采用的綜合地線方式,在遭受支柱直擊雷和雷擊接觸網造成絕緣擊穿泄漏電流時,通過PW線、鋼軌、綜合地線等流向變電所造成跳閘。b.頻繁遭受雷擊的接觸網區段,因雷擊造成接觸網設備使用壽命縮短,電氣、機械強度下降,增加了維護檢修的工作量;c.因雷擊接觸網產生的放電對其它設施的影響。c.因雷擊造成接觸網跳閘停電,不但影響本供電區段的列車停運,同時也影響后續列車,將打亂正常的列車運行計劃時刻,所謂"牽一發而動全身",短時停電將造成長時間的列車運行秩序的調整和恢復。
7、鍍鋅扁鐵絲:有必要對我國電氣化鐵路接觸網的防雷措施進行研究
接觸網的防雷建議為了避免或減少雷擊接觸網停電造成的經濟損失和社會不良影響,對我國電氣化鐵路接觸網進行防雷措施研究是很有必要的。g.接閃器與避雷器"內外防雷擊"相結合,等。b.區間接觸網采用接觸網支柱頂端架設避雷線,多雷區段加設避雷針(如圖3所示:可采用絕緣或非絕緣避雷線、避雷針安裝方式,根據避雷效果和經濟技術分析綜合確定);避雷線、避雷針的防雷有效范圍根據計算綜合確定,本文不在進行詳細計算;柱頂布置,可同時對支柱兩側的高壓帶電部分起到防雷作用,大量減少了直擊雷對接觸網高壓部分的放電;如果采用絕緣架設避雷線、避雷針并單獨接地,更減少了支柱直擊雷和反擊雷對接觸網高壓部分的放電,大量減少了變電所的雷擊跳閘次數。d.在架設絕緣避雷線、避雷針等柱外防雷措施的同時,按照接觸網所在區域的雷電強度和跳閘統計數據,適當加大避雷器的密度,并結合放電間隙進行預防直擊雷。
8、鍍鋅扁鐵絲:架空地線安裝在柱頂
b.采用柱頂方式安裝架空地線,一般要求距平腕臂2m且保護角為20°～30°,圖5為安裝示意圖。為了有效的保證雷擊過電壓及時通過接地引下線泄漏至大地中,接地線必須與支柱鋼筋相連,而架空地線肩架需要與接地引線連接,同時支柱底部要接地孔接地,從而有效防止直擊雷。d.局部區段適當加大避雷器的使用密度,并結合放電間隙進行預防直擊雷。綜上所述,鍍銅圓鋼建議在高雷區、強雷區,高架橋和平原地帶,根據不同環境條件下的接觸網采用不同的防雷措施:架設避雷線、避雷針(架空避雷線、避雷針采用柱頂直接架設或加絕緣方式安裝),并做好接地(絕緣避雷線、避雷針單獨接地),站場接觸網防雷采用架空避雷線、集中避雷針防雷方式并結合建筑防雷統一協調考慮;在做防雷方案設計的時候針對峽谷落雷概率大的工點以及土壤電阻率高并且降低難度大的區段都應該作為重點來考慮。
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目前,我國電氣化鐵路正線達到3.2萬公里,居世界第二。
1、鍍鋅扁鐵絲:我國鐵路營業里程將達到12萬公里以上
根據《中長期鐵路網規劃》,到2020年,我國鐵路營業里程將達到12萬公里以上,其中電氣化鐵路比重將達到60%。屆時,我國主要鐵路長大干線以及所有高速鐵路客運專線將全部實現電氣化,絕大部分客、貨運輸將通過電氣化鐵路來完成,因此,確保電氣化鐵路的安全、穩定、不間斷供電,將成為鐵路客貨運輸中的重要環節。
2、鍍鋅扁鐵絲:電氣化鐵路在國民經濟發展中發揮著重要作用
隨著社會以及經濟的不斷發展,電氣化鐵路為我國國民經濟的發展發揮著巨大的作用。
3、鍍鋅扁鐵絲:必須采取必要的措施
但是我國目前絕大部分的接觸網都裸露在自然環境中并且沒有備用設備,由于接觸網是牽引供電系統的重要組成部分因此對其采用必要的措施,通常采用大氣過電保護措施。
4、鍍鋅扁鐵絲:由于我國幅員遼闊
由于我國地域遼闊、地形復雜并且雷電活動比較頻繁劇烈,如果電氣化鐵路處于高、強雷地區接觸網就會時常遭受到雷擊,如果不對接觸網進行防護或者防護措施不到位都會造成變電所跳閘、承力索被燒斷以及接觸網支柱被擊毀等供電故障,不僅嚴重影響鐵路的行車安全還給經濟帶來重大的損失,如果雷擊產生的侵入波過電壓傳到牽引變電所,還有可能造成設備的損壞等更大的事故。根據牽引供電系統運營部門的數據分析,出現事故比較頻繁的是開通的3.2萬公里的電氣化鐵道中部分線路,特別是沿海地區及高架橋上的電氣化線路更是雷擊事故多發區,因此研究有效的接觸網防雷擊措施對于預防雷擊事件造成的損失有重大的意義。如果接觸網所處的地區的年平均雷電日比較多那么遭受雷擊的頻度也就越大,一般說來每平方公里大地一年的遭受雷擊次數與年平均雷電日數有關系并且成正比。根據國際大電網會議33委員會推薦的計算:承力索距離軌面平均的高度為7m,接觸網的側面限界為3m,則單線接觸網遭受雷擊次數N=0.122×Td×1.3,復線接觸網遭受雷擊次數N=O.244×Td×1.3,其中Td為年平均雷電日數。接觸網遭受雷擊時主要產生了過電壓,當雷擊接觸網支柱時,雷電流將會沿支柱入地同時支柱上會產生沖擊過電壓,過電壓值與支柱的沖擊接地電阻、雷電流幅值以及支柱等值電感有關,但是為非線性正比。再者雷電通道產生的電磁場變化也會產生與雷電流極性相反的感應電壓,并且感應電壓的值與雷電流平均值以及接觸網導線的高度成正比。沖擊過電壓和感應過電壓的疊加值的大小與接觸網支柱的接地電阻有關,接地電阻越高疊加值也就越大,即引起閃絡的雷電流幅值和絕緣子閃絡概率隨接觸網支柱的接地電阻增大而增加。式中R——支柱的沖擊接地電阻,取R=10Ω;L——支柱的等值電感。接觸網遭受雷擊時就會產生過電壓,如果過電壓值達到了接觸網所支持絕緣子的沖擊放電電壓時,就會形成絕緣子閃絡,雷電流就會經支柱、接地線和鋼軌等入地然后過電壓就會隨之降低。雷電流的概率分布雷電中有多個帶電中心并且90%的雷電均為負極性,通常情況下一次雷擊會有多次放電且持續大約0.1～0.2s。式中P-雷電流幅值概率;I—雷電流幅值。接觸網遭受雷擊過電壓的分析接觸網雷擊包括以下幾種:直擊雷、雷電反擊和感應雷擊過電壓等。直擊雷雷擊接觸網承力索遭受直擊雷時也會產生過電壓,雷擊過電壓約為100倍的電流幅值(大約產生幾百到幾千kv的過電壓)即與雷電流幅值成正比,如圖1所示:雷電反擊過電壓雷擊支柱頂部會產生接觸網雷電反擊電壓,產生雷電反擊電壓時不僅僅是雷電流通過支柱,同時在支柱頂會產生電位以及由于空氣中電磁場的變化在導線上還會產生感應電壓。圖2所示的是客運專線典型接觸網支柱懸掛方式,根據DL/T620--1997(交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》計算方法,計算耐雷電反擊過電壓水平。感應雷擊距接觸網有限遠>S>65m處,當雷擊對地放電時在接觸網上產生的過電壓與雷電流幅值成正比且比值為3.84。雷擊支柱時耐雷擊水平當承力索平均高度hm=7m,平腕臂對地高度hw=7.6m,支柱高度h。=8.0m,支柱沖擊接地電阻R=10Ω,L。=0.84×7.56μH時,I1=22.67kA。根據式可計算出雷電流超過I的概率P=55.3%。
5、鍍鋅扁鐵絲:式中e——絕緣子串的平均工作電壓（有效值）梯度
式中E——絕緣子串的平均運行電壓(有效值)梯度,kV/m。根據上面的計算結果我們看到,平原地區每100km的電氣化鐵道線路,每年由于承力索受雷擊而導致的跳閘次數大約為15次。因此,應當特別重視雷電對電氣化鐵路尤其是告訴客運專線的安全影響。根據每年雷電日的數量劃分為4個等級區域:第一,少雷區,年平均雷電日在20天以下的地區(含20天);第二,多雷區,年平均雷電日在20天40天的地區(不含20天);第三,高雷區,年平均雷電日40天到60天的地區(不含60天);第四,強雷區,年平均雷電日在60天以上的地區(含60天)。安裝避雷器和架設架空避雷線是接觸網防雷最主要的措施,但是一定要做好接地工作。c.強雷區設置保護角為0-45°的獨立避雷針。德國鐵路防雷現狀經過德國鐵路的實際測量發現,一年中歐洲中部地區每100km接觸面可能會受到一次雷擊。由于雷擊會對接觸網產生雷電沖擊過電壓,因此在設計中一般應用避雷器等過電壓保護裝置限制雷電過電壓。但是我們在歐洲的電氣化鐵道中很少看見接觸網裝有避雷裝置,究其原因,避雷器只適用于有頻繁雷電存在的地區并且只能對過電壓進行有限的保護,因此在非頻繁雷電地區,不管是從經濟方面還是從防護效益方面都不會考慮設置防雷裝置。日本鐵路防雷現狀由于日本處于特殊的地理條件和氣象條件下,因此根據累計頻度和線路的重要程度在電氣化鐵路接觸網的設計中將國土的防雷劃分為A、B、C區域等級并且根據每個等級的情況都制定了相應的防雷措施,如表1。
6、鍍鋅扁鐵絲:會產生雷電過電壓
c.當支柱或者架空地線受到雷擊時會產生雷擊過電壓,過電壓會首先擊穿附加線間架和混凝土的保護層然后經過支柱向大地泄露。d.在一般的設計中,回流線的架設高度比承力索架設的高度低并且一般都在上下腕臂底座之間,同時回流線接地每間隔1-2km一處,接地電阻為10Ω,這樣設計就使得回流線的安裝高度過低只能起到耦合地線的防雷作用。e.客運專線采用的綜合地線方式,在遭受支柱直擊雷和雷擊接觸網造成絕緣擊穿泄漏電流時,通過PW線、鋼軌、綜合地線等流向變電所造成跳閘。b.頻繁遭受雷擊的接觸網區段,因雷擊造成接觸網設備使用壽命縮短,電氣、機械強度下降,增加了維護檢修的工作量;c.因雷擊接觸網產生的放電對其它設施的影響。c.因雷擊造成接觸網跳閘停電,不但影響本供電區段的列車停運,同時也影響后續列車,將打亂正常的列車運行計劃時刻,所謂"牽一發而動全身",短時停電將造成長時間的列車運行秩序的調整和恢復。
7、鍍鋅扁鐵絲:有必要對我國電氣化鐵路接觸網的防雷措施進行研究
接觸網的防雷建議為了避免或減少雷擊接觸網停電造成的經濟損失和社會不良影響,對我國電氣化鐵路接觸網進行防雷措施研究是很有必要的。g.接閃器與避雷器"內外防雷擊"相結合,等。b.區間接觸網采用接觸網支柱頂端架設避雷線,多雷區段加設避雷針(如圖3所示:可采用絕緣或非絕緣避雷線、避雷針安裝方式,根據避雷效果和經濟技術分析綜合確定);避雷線、避雷針的防雷有效范圍根據計算綜合確定,本文不在進行詳細計算;柱頂布置,可同時對支柱兩側的高壓帶電部分起到防雷作用,大量減少了直擊雷對接觸網高壓部分的放電;如果采用絕緣架設避雷線、避雷針并單獨接地,更減少了支柱直擊雷和反擊雷對接觸網高壓部分的放電,大量減少了變電所的雷擊跳閘次數。d.在架設絕緣避雷線、避雷針等柱外防雷措施的同時,按照接觸網所在區域的雷電強度和跳閘統計數據,適當加大避雷器的密度,并結合放電間隙進行預防直擊雷。
8、鍍鋅扁鐵絲:架空地線安裝在柱頂
b.采用柱頂方式安裝架空地線,一般要求距平腕臂2m且保護角為20°～30°,圖5為安裝示意圖。為了有效的保證雷擊過電壓及時通過接地引下線泄漏至大地中,接地線必須與支柱鋼筋相連,而架空地線肩架需要與接地引線連接,同時支柱底部要接地孔接地,從而有效防止直擊雷。d.局部區段適當加大避雷器的使用密度,并結合放電間隙進行預防直擊雷。綜上所述,鍍銅圓鋼建議在高雷區、強雷區,高架橋和平原地帶,根據不同環境條件下的接觸網采用不同的防雷措施:架設避雷線、避雷針(架空避雷線、避雷針采用柱頂直接架設或加絕緣方式安裝),并做好接地(絕緣避雷線、避雷針單獨接地),站場接觸網防雷采用架空避雷線、集中避雷針防雷方式并結合建筑防雷統一協調考慮;在做防雷方案設計的時候針對峽谷落雷概率大的工點以及土壤電阻率高并且降低難度大的區段都應該作為重點來考慮。
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