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地铁隧道柔性接触网的防雷措施

发表日期:07月13 2022 文章编辑:原创 浏览次数:150次

隧道柔性接触网的作用是保证地铁在高速条件下的安全运行在地铁系统中发挥着不可替代的作用在雷雨季节容易受到雷击导致损坏,从而造成供电接触网断电今天,钧和电子分享地铁隧道柔性接触网的防雷措施。


钧和电子分享地铁隧道柔性接触网的防雷措施


一是,遭遇雷电故障事故分析

由于城市轨道交通有很大一部分将处于露天环境中,这部分设备可能会因恶劣环境的影响而跳闸。同时,轨道车厢的牵引负载也与行车列数、客流量、气候环境等参数相关,当旅客量愈多,行车列数愈多,牵引供电负载也愈大,因此客流量的变化和牵引负载的变化也极为接近,不管在高峰时段还是在气候基本重合点时间,两者都具有很强的相关性。在不良气候下,雷电更有机会直接与线路联系,从而造成了市内的轨道交通电网电压过高。在雷击条件下,电压会瞬间形成数千伏的电流,直接伤害城市轨道运输线路,导致轨道交通的暂停运作。

雷击接触网时,若接近被击点支柱上绝缘子闪络,雷电流入地且不形成过电流,则对柔性接触网的供电运行损害也不会很大。由于每一次对通信设备作用持续时间仅为微秒数量级,通过接触网供电的自动重合门等保护装置,可以切断工作频段的入地续流。但主要存在问题就是,一旦接近被击点的支持绝缘子闪络,当雷电直注入地,将在支撑的等值电感、支架和钢轨的等值连接电流基础上,形成巨大的冲击电流下降。这些电压降将以行波方法持续作用于接触网。一方面由于雷电流幅与较陡的线性相关系数大约为0.6,这就体现为随着电流幅值的增大,其陡性变化也相应增大,但波长宽度变动不大,所以,更强大的雷电能力就表现在电流波长的陡性变化上,在支柱等值电感、连接电阻上的碰撞压降变化较大。如果这个电流达到了接触网的绝缘水平,就仍然产生支撑绝缘子闪络,即:在闪电流产生一次支撑绝缘子闪络之后,剩下的电能仍可以产生多点闪络。但是由于支柱的接触电阻比钢轨过渡电阻较大,且雷电流的泄漏路径并不通畅,一处闪络后,残余的动能仍相当大,就能导致一系列支持绝缘子的相继闪络。很明显,当多个支持复合悬式绝缘子相继闪络,不仅造成总的工频运行入地续流增多,也同时造成了闪络事件的时间增多。这都可以造成由接触网供电的手动重合闸等安全保护器无法有效地切断故障。

二是,雷电防护对策

一)提升绝缘子性能

危害绝缘子性能的因素主要有产品中电气绝缘子的污秽程度和表征方式、油漆污染区域的化学特性,以及外绝缘的选择、输电线路复合悬式绝缘子污闪事故,对国家电网的正常安全运营产生了严重危害。在日益严重的世界污染大气环境条件中,输电线路绝缘子将面对日益强烈的污闪危险。关于影响电缆绝缘子污闪压力的原因众多,中外专家学者开展了深入的研讨,在二十世纪初期得到了人们的普遍重视,在20世纪50年代,世界上污闪事故形势尤为严峻。

绝缘子污染主要受内外环境因素的影响,单个因素无法有效反映在实际工作状态下的杂质附着状况。目前的绝缘子运行杂质表征试验、污秽附着量测试、绝缘子人工污秽试验、线路工作关系研究与模拟试验等,无法全面真实、精确地掌握在交流、直流领域绝缘子的产品污秽特征,也无法更新污秽区域划分,从而造成除绝缘保护装置之外的所有传输线均发现错误。

随着电子杂质测量技术的进展,综合了各种测量方式,研制新型测量传感器也逐渐成为了热点话题。如采用LED光纤传感器的漏电流检测器,以及采用悬臂梁技术的泄漏电压测量。输出电流的无源强度调制型光纤电流感应器,以及新型泄漏电流密度探测器的研发是国内外科研工作的重要进展。由于机器视觉技术同时具备采集非接触测量、光谱响应区域范围广、工作持续时间长、准确度高等多种优势,通过机器视觉系统的接触网复合悬式绝缘子污染监测系统在中国高铁、城市轨道交通系统中获得了广泛应用。同时通过选取恰当的修正模型及校正系数,还能够有效提升组合预报模式的预报准确度。

二)架空接触网

目前,避雷的常见做法就是架空接触网地线,类似于避雷针的原理,架空地线可以有效防止一定的雷击,将电流导入大地。同时,架空地线应采取柱顶安装方式。

三)地电位均衡器

根据电缆长度和其他系统条件安装不同的均衡器均衡电路电压。为了使用传统方法调整网络的电压水平,技术人员必须在现场交换具有不同损耗与频率响应水平的离散倾斜网络。离散倾斜网络的使用迫使网络安装人员维护广泛的倾斜网络并手动更换倾斜网络,而不是简单地调整调谐电压以优化倾斜水平。第三滤波器网络可以连接在可变衰减网络和地电位之间。第一、第二和第三滤波器网络修改可变衰减网络的性能以产生通过输入端口和输出端口之间的装置的射频信号的特定倾斜。通过调整第一和第二控制信号中的至少一个,可以选择特定的倾斜度,从而平衡电压。

四)加装避雷器

避雷装置可以利用其非线性伏安特性控制绝缘子两端的工作电流,使绝缘子不产生闪络,并控制工频运行续流,从而避免了线路与通讯装置的跳闸。避雷装置具备了保护性能好的优势,而劣势就是成本略高。一般避雷装置主要包括了带并联间隙与无间隙两类,无间隙的避雷装置长期受系统工作电流的影响,阀片流过时泄漏电流,长期工作会促进避雷装置阀片的老化,所以必须定期加以保养。而带并联间隙避雷装置则解决了上述的弊端,在一般工况下不能耐受系统工作电流,只有在雷电过电压击穿间隙的状况下避雷装置才能工作,因此具备免维修、寿命长的优点,即便避雷装置自身出现了故障仍可以发挥并联间隙的功能。目前,带串联间隙避雷装置在国内的电力系统中已获得广泛应用。

三是,提高地铁遭遇雷电故障自愈能力

随着电力可靠性和先进性的逐步提高,自愈能力已成为未来先进电力控制系统的重要核心功用。就地铁电力控制系统来说,它还应该具备必要的自愈能力,即控制系统中当出现内在故障、外部失电、故障过载告警等情形时,可以隔离故障,重建控制系统,从而恢复到正常连续用电状况。110kV电力侧、35kV交流及中压电网、1500V直流牵引电网、400V供电系统等,需要有自己独立的自愈能力,也需要在连锁故障甚至特大故障情况下具有系统的自愈能力,以确保对每个电力负荷的连续供电。

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