评测AT方式下复线高架段电气化铁路雷击跳闸率的方法

摘要

本发明公开了一种测量AT供电方式下电气化铁路复线高架区段接触网雷击跳闸率的方法，该方法包括：第一步，获取电气化铁路线路参数；第二步，确定接触网不同雷击类型的影响区域，计算单侧雷击类型分界点坐标；第三步，计算复线感应雷击跳闸率；第四步，计算复线绕击跳闸率；第五步，确定复线总跳闸率。该方法计算方便，且解决了AT供电方式下电气化铁路雷击跳闸率计算困难的问题。

主权项

一种测量AT供电方式下电气化铁路复线高架区段接触网雷击跳闸率的方法，其特征在于它包括以下步骤：第一步，获取电气化铁路线路参数，包括高架桥对地高度，承力索、正馈线对高架桥面高度，承力索、正馈线到支柱内侧的距离，复线上下行线路中心距离，绝缘子串的50％冲击放电电压，正馈线半径，雷电日，落雷密度，绝缘子串平均运行电压梯度，支柱接地电阻，支柱等效电感，雷电流波头时间，电晕校正系数，支柱两侧相邻正馈线的电感并联值；第二步，计算单侧分界点A、C的坐标，计算公式如下：$\left\{\begin{array}{c}{x}_a=-\sqrt{{r_g}^2-{[r_e-(h_g+H)]}^2}-(a+b)\\ y_a=r_e\end{array}\right.$$\left\{\begin{array}{c}{x}_c=\frac{c}{2}\\ y_c=\sqrt{{r_c}^2-\frac{c^2}{4}}+h_c+H\end{array}\right.$式中：H为高架桥对地高度，单位：m；h_g为正馈线对高架桥面高度，单位：m；h_c为承力索对高架桥面高度，单位：m；a为承力索到支柱内侧的距离，单位：m；b为正馈线到支柱内侧的距离，单位：m；c为复线上下行线路中心距离，单位：m；r_c为雷电先导对承力索击距，单位：m；r_g为雷电先导对正馈线击距，单位：m；r_e为雷电先导对大地击距，单位：m；第三步，划分不同雷击类型的影响区间，感应雷击对应的区间长度为(‑∞，x_a)区间的2倍，绕击对应的区间长度为(x_a，x_c)的2倍；第四步，按照下式计算复线感应雷击跳闸率：其中：Υ＝0.023T_d^0.3为落雷密度，单位：次/km²·天；T_d为雷电日，单位：天/年，f(I)为雷电流概率密度，η为建孤率，ΔL为感应雷击区间的有效投影长度；η计算公式如下：η＝(4.5E^0.75‑14)×10^‑2式中：E为绝缘子串平均运行电压梯度，单位：kV/m；雷电流概率密度f(I)计算公式如下：$f\left(I\right)=0.026\times {10}^{-\frac{I}{88}}$ΔL计算公式如下：$\Delta L=\left\{\begin{array}{cc}{x}_a-x_e,& x_e<x_a\\ 0,& x_e\ge x_a\end{array}\right.$其中：$x_e=-\frac{I·25(h_c+H)(1-k_0\frac{h_g+H}{h_c+H})}{U_{50\%}}$式中：H为高架桥对地高度，I为雷电流幅值，单位：kA，h_g为正馈线对高架桥面高度，h_c为承力索对高架桥面高度，k₀为正馈线与承力索之间的几何耦合系数，U_50％为绝缘子串的50％冲击放电电压，单位：kV；k₀按下式计算：$k_0=\frac{\ln \frac{d^{\prime }}{d}}{\ln \frac{2(h_g+H)}{r}}$式中：d′为承力索与正馈线镜像间的距离，单位：m；d为承力索与正馈线间的距离，单位：m；r为正馈线半径，单位：m；计算感应雷击跳闸率公式中的积分下限I_e按下式确定：$I_e=\frac{U_{50\%}\left|x_{ag}\right|}{25(h_c+H)(1-k_0\frac{h_g+H}{h_c+H})}$其中：$x_{ag}=\sqrt{{\left(10{I_g}^{0.65}\right)}^2-{[10{I_g}^{0.65}-(h_g+H)]}^2}-(a+b)$$I_g=\frac{U_{50\%}}{(1-k){\mathrm{\beta R}}_i+(\frac{h_g+H}{h_c+H}-k)\beta \frac{L_t}{{\tau }_f}+(1-\frac{h_g+H}{h_c+H}{k}_0)\frac{h_c+H}{{\tau }_f}}$式中：β为支柱分流系数，R_i为支柱接地电阻，单位：Ω；k为正馈线与承力索之间的耦合系数，L_t为支柱等效电感，单位：μH；τ_f为雷电流波头时间，单位：μs；其中k＝k₁k₀，k₁为电晕校正系数，接触网取1.15；$\beta =1/(1+\frac{L_t}{L_g}+\frac{R_i{\tau }_f}{2L_g})$式中：L_g为支柱两侧相邻正馈线的电感并联值，单位：μH；积分上限I_max根据线路的重要程度或行业的具体要求取值，或按分布概率为90％或99％时的雷电流幅值进行估算；第五步，按照下式计算复线绕击跳闸率：式中积分下限积分上限I_max取值同上；第六步，按照下式计算接触网复线总雷击跳闸率：n＝n_gy+n_c式中：n_gy为复线感应雷击跳闸率，n_c为复线绕击跳闸率。