第十三节绝缘、接地及防雷技术(二)

绝缘、防雷及接地技术

2/4/2023绝缘、接地与防雷一、绝缘在接触网上是利用绝缘子和空气间隙来实现绝缘要求的。

空气间隙空气绝缘间隙可按下式来计算：

其中，d—空气绝缘间隙（m）；UN为接触网额定电压（kV）。2/4/2023绝缘、接地与防雷接触网空气绝缘间隙的有关要求：1、双线电气化区段，上、下行接触网带电体间的距离，正常情况下不应小于2000mm，困难时不应小于1600mm。2、接触网空气绝缘间隙不应小于下表的规定。2/4/2023绝缘、接地与防雷表：接触网空气绝缘间隙表（mm）序号有关情况正常值困难值1绝缘锚段关节两悬挂点间隙一般情况（选用于任何高程）450—吸流变压器处300—2同回路自耦变压器供电线带电体距接触悬挂或供电线带电体间隙500450325KV带电体距固定接地体间隙300240425KV带电体距机车车辆或装载货物间隙350—5受电弓振动至极限位置和导线被抬起的最高位置距接地体的瞬时间隙2001606隔离开关引线、电连接线（包括跨另一支接触悬挂时）及自耦变压器供电线，供电线跳线距接地体间隙330—7在对向风吹，风速为13m/S时，25KV带电体与自耦变压器中线或保护线的间隙250—8绝缘元件接地侧裙边距接地体间隙（适用于任何高程）瓷及钢化玻璃绝缘子10075环氧树脂绝缘元件50—2/4/2023接触网带电体与接地体之间的固定绝缘间隙（取决于操作过电压）

工频放电电压试验曲线模拟隧道内工频放电电压试验曲线日本测得操作过电压为接触网空载电压的2.46倍；中国早年曾在宝(鸡)一凤(州)段做过类似的实测试验，仅为1.25倍；参考日本实测数据，中国按2.5倍估算过电压。

建议在客运专线开通运营后通过试验取得我国相关实测数据！2/4/2023根据绝缘配合原则，最小允许固定间隙的干放电电压必须大于最大操作过电压，否则，接触网将可能不能正常工作，再考虑气象条件变化等因素，应在实测值与计算值之间取一合理的安全系数。若取安全系数为1.26，最大操作过电压为75kV，则固定绝缘间隙的干放电电压为94.5kV，从工频放电电压试验曲线中查得放电间隙为230mm；若取安全系数为1.5时，则绝缘间隙的干放电电压为112.5kV，从图中查得放电间隙为275mm；因此，设计规范规定接触网的固定绝缘间隙取300mm，最小允许240mm是合理的和可行的。接触网带电体与接地体之间的固定绝缘间隙2/4/2023瞬时绝缘间隙的确定A1为超限货物或车辆与接触线最低位置时的垂直距离；A2为承力索与建筑物接地体间的垂直距离；D为受电弓带电部分与建筑物间的瞬间垂直距离；S为受电弓工作过程瞬间游动范围。瞬时绝缘空气间隙是在电力机车运行过程中产生的，最危险的情况出现在“受电弓运动处于极限位置而又受到大气过电压的影响”时，因此，在大气过电压的情况下,应根据电力机车顶部安装的110mm绝缘间隙的配合关系来确定瞬时绝缘间隙机车顶部避雷器的110mm绝缘空气间隙的50%冲击放电电压为90kV，工频放电电压为55kV。按照绝缘配合的原则，瞬时绝缘间隙的50%冲击放电电压应比避雷器的放电电压大10%以上，即最小瞬时绝缘间隙的50%冲击放电电压不小于99kV。2/4/2023绝缘子接地侧瓷裙至接地体的距离铁路电力牵引供电设计规范规定：绝缘子接地侧瓷裙至接地体间应保150mm的空气绝缘间隙，这主要是考虑了分布电压的关系。绝缘子个数绝缘子状态分布电压（kV）12343片悬式绝缘子串正常8711.5－4片悬式绝缘子串正常5.55610海拔1000m以下地区悬式绝缘子串正常工作时的电压分布

注：海拔高度每增100m,其耐压强度降低1%。在海拔为1000~3500m的地区,绝缘子数量一般按下式确定

N一高海拔地区的绝缘子数量(片)；n一海拔1000m以下地区的绝缘子数量(片)；H一高海拔地区的海拔高度(km)。

棒式绝缘子的耐压强度应以不低于增加后的悬式绝缘子串的绝缘水平为依据。在海拔高度超过1000m的地区,海拔高度每增高100m，接触网空气绝缘间隙的参考取值应增大1%。2/4/2023绝缘配合取决于过电压的大小。过电压可分为内部过电压(包括操作过电压等)和大气(雷电)过电压两类。内部过电压通常按额定电压的倍数计算。中国水电部过电压保护规程规定：对于3~60kV级电力系统，内部过电压按4倍额定电压计算；日本国铁对电气化铁路进行了内部过电压测试，认为通过避雷器的配合，内部过电压一般不超过2.5倍额定电压。综合考虑，中国电气化铁路一般按3.0倍接触网最高运行电压计算。大气过电压造成的感应过电压可达500kV，直击雷造成的过电压还要高。显然,对电气化铁路牵引供电系统来说，把大气过电压限制到比内部过电压还低的程度是不经济的。因此,接触网及牵引变电所中电气设备的绝缘主要由大气过电压决定，具有正常绝缘水平的电气化铁路牵引供电设备及牵引网，应能承受内部过电压的作用。绝缘配合原则（1）2/4/2023绝缘配合原则（2）对于接触网在任何运行条件下(如由于风力或受电弓的抬升力使导线摆动或振动)，导线及其它带电金具和接地部分(如钢柱、隧道壁等)之间空气间隙的绝缘强度不小于接触网绝缘子的绝缘强度。对AT区段接触网，还应使保护自耦变压器的避雷器的起始放电电压低于自耦变压器的冲击绝缘强度。架设于污秽地区的接触网，其绝缘能力受污秽影响将大为