GB∕T 37317-2019 轨道交通 直流架空接触网雷电防护导则

ICS29.280GB/T37317—2019轨道交通直流架空接触网雷电防护导则国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会 1 1 14雷电活动表征 35雷电防护原则 36雷电防护措施 4 5附录A(资料性附录)架空地线和带外串联间隙金属氧化物避雷器工程安装示意图 8附录B(资料性附录)架空接触网采用架空地线防雷措施后雷击跳闸率计算结果 附录C(资料性附录)雷电冲击接地装置工作原理与主要技术参数 附录D(资料性附录)带外串联间隙金属氧化物避雷器典型结构型式和主要技术参数 IⅢGB/T37317—2019本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由国家铁路局提出。本标准由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)、全国雷电防护标准化技术委员会(SAC/TC258)归口。1GB/T37317—2019轨道交通直流架空接触网雷电防护导则本标准适用于采用直流1500V牵引供电的城市轨道交通地面和高架区段架空接触网，采用直流750V及以下牵引供电的地面和高架区段架空接触网可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文GB/T11032交流无间隙金属氧化物避雷器GB/T25890.5轨道交通地面装置直流开关设备第5部分：直流避雷器和低压限制器GB/T32520交流1kV以上架空输电和配电线路用带外串联间隙金属氧化物避雷器(EGLA)GB/T50064—2014交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范云体与大地或地面物之间的大气放电现象。单次云地间的大气放电。流经雷击点的电流。[GB/T21714.1—2015,定义3.9]2GB/T37317—20193.6地闪密度groundflashdensity[GB/T50064—2014,定义2.0.5]3.7雷击支柱或架空地线引起支柱顶电位抬升，使接触网绝缘子地电位端对导线发生的闪络放电现象。3.8绕击shieldingfailureflashover雷电绕过架空地线而击中导线的放电现象。3.9直击雷过电压directlightningovervoltage雷电击中接触网，雷电流通过击中物阻抗和接地电阻入地时在接触网中产生的瞬态过电压。3.10雷电击中接触网附近大地或者高耸物体，通过静电感应和电磁感应在接触网导线上耦合出的瞬态过电压。3.11雷击跳闸率lightningoutagerate折算到一百公里正线长度，接触网一年内因雷击故障引起牵引变电所开关跳闸的次数。3.12附加馈线additionalfeeder与接触线并行架设的起增加载流能力作用的导线。3.13连接接触网所有非带电金属体的接地保护导线。3.14架空地线和被保护导线间连线与架空地线对水平面的垂直线之间的夹角。3.15由非线性金属氧化物电阻片串联或并联组成、保护电气设备免受瞬态过电压危害并抑制续流的一种电器，结构上分有/无串联放电间隙两种。3.16一种可为雷电冲击电流提供对地泄放通道，且具有隔离高架桥杂散电流收集网与大地的电气连通3GB/T37317—2019作用的装置。4.1雷暴日和地闪密度雷电活动强度可用雷暴日和地闪密度表征。雷暴日是对雷电活动强度的趋势性描述，且无法区分云闪和地闪。地闪密度直接描述雷电地闪活动强度。地闪是造成地面基础设施损毁的主要因素，应采用地闪密度来分析城市轨道交通架空接触网雷击故障和防雷性能。地闪密度宜采用广域雷电地闪监测系统获得。当缺乏广域雷电地闪监测数据时，可通过式(1)由雷暴日近似换算得到。Ng=0.023Ta¹.3 (1)N——地闪密度，单位为次每平方公里年[次/(km²·a)];Td——雷暴日，单位为天(d)。雷电流是单极性的脉冲波，约90%的雷电流为负极性。可用波头时间、波长时间等参数表征。波头时间是指雷电流从零上升到峰值的时间，一般在1μs～5μs范围内。波长时间是指雷电流从零上升到峰值然后下降到峰值1/2的时间，一般在20μs～100μs范围内。架空接触网雷击瞬态过程计算时，雷电流波形可采用2.6/50μs的双斜角波。4.3雷电流幅值累积概率分布雷电流幅值概率分布存在地域差异，按照GB/T50064—2014规定，我国大部地区雷电流幅值可用式(2)所示的概率分布函数表示，陕南以外的西北地区、内蒙古自治区的部分地区(平均年雷暴日在20d及以下)雷电流幅值可用式(3)所示的概率分布函数表示。 (2) (3)P——幅值大于或等于I的雷电流出现概率；I——雷电流幅值，单位为千安(kA)。5雷电防护原则5.1无雷电防护措施时接触网雷击跳闸特性雷电击中架空接触网接触线(包含承力索)或附加馈线产生的直击雷过电压，雷电击中架空接触网附近大地或高耸物体时在接触线和附加馈线上产生的雷电感应过电压，均可造成绝缘闪络。直击雷过电压与雷电流幅值成正比关系，雷电流幅值超过1kA时，直击雷过电压即可造成绝缘闪络。雷电感应过电压随着雷击点距离接触网距离的减小而增大，随着大地土壤电阻率的增大而增大，当距离与土壤电阻率一定时，雷电感应电压与雷电流幅值成正比，雷电流幅值超过9kA时，雷电感应过电压即可能造成绝缘闪络。4GB/T37317—2019表1给出了典型架空接触网无雷电防护措施时的雷击跳闸率计算结果。大地土壤电阻率雷击跳闸率次/(100km·a)轨面高度0m轨面高度5m轨面高度10m轨面高度15m轨面高度20m28.5239.2748.6457.8467.1029.4940.0550.3359.1668.1330.3741.4552.2260.3870.4431.5042.8554.9263.6772.7335.7646.7557.2269.4579.1142.2254.7567.1879.4190.5849.8463.8577.0288.2461.6674.1588.2475.2987.75200085.8996.89注1:表中数据对应雷电地闪密度为2.78次/(km²·a),折算到雷暴日约为40d。雷击跳闸率与雷电地闪密度成正比例关系，不同地闪密度对应的雷击跳闸率可在表中数据基础上进行折算获得。注2:当实际大地土壤电阻率介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应取表中土壤电阻率高者对应的数值。注3:表中轨面高度指钢轨上表面与地表面的相对距离。路基段接触网轨面高度按0m计。注4:对高架区段接触网，当实际轨面高度介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应根据表中两个轨面高度对应的数值进行线性插值计算。注5:在计算一个架空接触网区段雷击跳闸次数时，先确定接触网所处区域的雷电地闪密度，再将架空接触网区段按照大地土壤电阻率、轨面高度参数相近原则划分为若干特征段，依据表中数据计算获得各特征段雷击跳闸次数，累加各特征段跳闸次数获得接触网区段的雷击跳闸次数。注6:表中数据未考虑接触网附近存在高大树木、构筑物对接触网形成雷电屏蔽情况。考虑屏蔽作用时实际接触网雷击跳闸率小于表中数值，参照表中数据进行雷电防护设计偏严格。若有需要，可视屏蔽物分布情况，研究评估实际雷击跳闸率。架空接触网雷电防护应兼防直击雷过电压和雷电感应过电压。6雷电防护措施5GB/T37317—2019反击闪络。通过电磁耦合作用，架空地线还可降低雷击接触网附近大地时在接触线或附加馈线上产生带外串联间隙金属氧化物避雷器由避雷器本体和串联间隙两部分构成，并联安装于绝缘子两端。带外串联间隙金属氧化物避雷器适合用于架空接触网绝缘子雷电防护，安装避雷器的绝缘子不再靠的防松脱和防破坏性爆炸功能。带外串联间隙金属氧化物避雷器本体宜选用硅橡胶材料外护套，安装金具和金属电极应具有良好无间隙金属氧化物避雷器应用于接触网防雷保护时，无间隙金属氧化物避雷器电气并联在设备两空接触网雷电防护不宜采用无间隙金属氧化物避雷器。为了防止雷电侵入波对牵引变电所设备造成危7.1.2架空地线应架设在支柱上方，对地高度较承力索高出1m～1.5m,宜靠近支柱外侧。典型工程安装示意图参见图A.1。7.1.3架空接触网采用架空地线防雷措施后的雷击跳闸率计算结果参见表2。附录B同时给出了地闪密度分别为0.78次/(km²·a)、1.91次/(km²·a)、4.71次/(km²·a)、7.98次/(km²·a)和11.61次/6GB/T37317—2019大地土壤电阻率雷击跳闸率次/(100km·a)注1:表中数据对应雷电地闪密度为2.78次/(km²·a),折算到雷暴日约为40d。雷击跳闸率与雷电地闪密度呈线性正比关系，不同地闪密度对应的雷击跳闸率可在表中数据基础上进行折算获得。注2:当实际大地土壤电阻率介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应取表中土壤电阻率高者对应的数值。注3:表中轨面高度指钢轨上表面与地表面的相对距离。路基段接触网轨面高度按0m计。注4:对于高架区段接触网，当实际轨面高度介于表中给定的两个数值之间时，雷击跳闸率应根据表中两个轨面高度对应的数值进行线性插值计算。注5:在计算一个架空接触网区段雷击跳闸次数时，先确定接触网所处区域的雷电地闪密度，再将架空接触网区段按照大地土壤电阻率、轨面高度参数相近原则划分为若干特征段，依据表中数据计算获得各特征段雷击跳闸次数，累加各特征段跳闸次数获得接触网区段的雷击跳闸次数。注6:表中数据未考虑接触网附近存在高大树木、构筑物对接触网形成雷电屏蔽情况。考虑屏蔽作用时实际接触网雷击跳闸率小于表中数值，参照表中数据进行雷电防护设计偏严格。若有需要，应视屏蔽物分布情况，研究评估实际雷击跳闸率。7.1.4宜将架空地线与金属支柱或钢筋混凝土支柱内接地钢筋连接，并通过串接有雷电冲击接地装置的接地引下线将支柱与桥墩内接地钢筋电气连通，为雷电流泄放提供入地通道。雷电冲击接地装置工作原理与主要技术参数要求参见附录C。7.2.1基于表2和附录B中数据计算架空接触网区段雷击跳闸率，当采用架空地线措施后雷击跳闸率仍然大于6次/(100km·a),还应在接触线绝缘子和下锚绝缘子旁并联安装带外串联间隙金属氧化物避雷器以加强雷电防护。装有避雷器的绝缘子处视为不会发生雷击闪络，架空接触网雷击跳闸率可按零计。7.2.2带外串联间隙金属氧化物避雷器安装数量以架空接触网区段雷击跳闸次数低于限值[按6次/(100km·a)折算得出]为判据分步计算确定。从区段内雷击跳闸率最高的特征段开始安装避雷器，迭7GB/T37317—2019代器工区段引氧化物次采以确性该特文段需接线带料引架置支柱采量，若该特文段主部支柱线带料引7.2.3当电活间隙金区段只型一个特文段时，应优先从靠近要言变用所置支柱参装征防护原则措施实7.2.4当电活间隙金参型义式馈表时，应在线带征防护原则措施实附录资料引架置每根支柱处将义式做等用典连间置义式馈表置绝缘子线带征防护原则措施实附录资料引架。7.2.5对间隙表绝缘子规下锚绝缘子，宜将征防护原则措施实附录资料引架率体线带在绝缘子正下方。对间隙表绝缘子规义式馈表绝缘子，征防护原则措施实附录资料引架置高低压端应意绝缘子置高低压端用技连献。联A.2～联A.4果冲考征防护原则措施实附录资料引架后击空地线带外串联。7.2.6征防护原则措施实附录资料引架率体额性用压宜为10kV～15kV,计称放用用流与取5kA或10kA,护原则措一般算结料引架整体引用安氧放用用压规意之并原线带绝缘子引用安氧放用用压置比值为70%～80%置术语选取，其他网采规试验检测方法算GB/T32520相关前性执行。征防护原则措施实附录资料引架置后击程跳击闸规图接触围网采网见义雷D。7.2.7在上金隔离开关要言变用所侧应并原线带无则措施实附录资料引架，既保件隔离开关，又作构制引用侵入波幅值、保件所理参数置示范。无则措施实附录资料引架持续运行用压宜选择2kV,计称放用用流与取5kA或10kA,其他触围网采规试验检测方法算GB/T11032规GB/T25890.5前性执8架空接触网采取架空地线防雷措施典型工程安装示意图见图A.1。单位为毫米架空地线架空地线承力索附加馈线图A.1架空接触网采取架空地线措施典型工程安装示意图A.2腕臂绝缘子安装带外串联间隙金属氧化物避雷器工程安装腕臂绝缘子安装带外串联间隙金属氧化物避雷器典型工程示意图见图A.2。由避雷器本体球电极空气间隙板电极腕臂图A.2腕臂绝缘子安装带外串联间隙金属氧化物避雷器典型工程示意图9GB/T37317—2019附加开线所改无安装带外串联间隙金属氧化物避雷器典型工程示意图见图A.3。习品千王图A.3附加馈线绝缘子安装带外串联间隙金属氧化物避雷器典型工程示意图A.4下锚绝缘子安装带外串联间隙金属氧化物避雷器工程安装下锚所改无安装带外串联间隙金属氧化物避雷器典型工程示意图见图A.4。======田图A.4下锚绝缘子安装带外串联间隙金属氧化物避雷器典型工程示意图(触网雷流接)见表B.1。大地土壤电阻率雷击跳闸率次/(100km·a)地闪密度0.78次/(km²·a),近似雷暴日15d地闪密度1.91次/(km²·a),近似雷暴日30d地闪密度2.78次/(km²·a),近似雷暴日40d轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高轨面高表B.1(续)大地土壤电阻率雷击跳闸率次/(100km·a)地闪密度4.71次/(km²·a),近似雷暴日60d地闪密度7.98次/(km²·a),近似雷暴日90d地闪密度11.61次/(km²·a),近似雷暴日120d轨面高轨面高轨面高度10m轨面高度15m轨面高度20m轨面高轨面高轨面高度10m轨面高度15m轨面高度20m轨面高轨面高轨面高度10m轨面高度15m轨面高度20m6.988.8825.3735.6027.4542.9860.3221.8939.9462.5387.7629.1738.3321.2531.4749.4264.9527.0730.9245.7971.9094.4921.6731.1140.3825.4024.0136.7152.7168.4136.9634.9353.4276.6899.5324.3233.3242.7932.4028.5641.2056.4672.5047.1441.5459.9482.1426.6921.9829.6338.6247.3445.2137.2450.2065.4380.2065.7854.1873.0395.1937.2630.5238.3847.8256.6363.1451.7165.0381.0195.9591.8675.2394.6047.1639.9147.5255.9864.7479.9167.6280.5294.8498.3857.6648.8456.1765.9875.1597.7082.7595.1769.4861.6069.6478.1487.60215.94200079.8274.1482.7090.95203.86224.19248.8594.7691.66201.93233.58225.95247.60268.35293.79二GB/T37317—2019桥流钢筋表能连器(且桥流钢筋采桥墩钢筋带本连器)。动示附录器工程时，为中使动表于快速泄放入料，一般击求支柱参靠器料，出采承别隔离杂散表于发意相矛盾。动表接示器料物触和方解决上述问动表接示器料物触属网牵存在阻断雷导了两个状态。器工程正常运列型非动示短的属况行，动表表压为承别适于运列表压，物触迅速恢复到高阻阻断状态。动表接示器料物触参安和能体放表管雷外串联间隙表阻片地线与组合体来措现。化物时，动表接示器料物触一端了过用架采器工程钢支柱或混C.2表原无网措施动表接示器料物触与后击表能跳闸包括：a)适于耐受表压采动表接示防网表压。适于耐受表压应高方器工程承别参典作现与最大暂时表器工程正常运列行，动表接示器料物触需击给受与最高表压约为130V,在器工程对钢加短的时，动表接示器料物触需击给受与最高表压约为380V,在器工程对支柱短的时，动表接示器料物触需击给受与最高表压约为1300V,在器工程对桥流短的时，动表接示器料物触需击给受与最高表压约为1800V。据此，动表接示器料物触适于耐受表压应选择本小方1800V,同时，应满足污秽条定行物触空绝缘适于耐受表压也本小方1800V与击求。发意时宜留备一电与裕度，适于耐受表压率计值参取为2000V,动表接示放表表压参控制在3000V下要。b)接示耐受表于。动表接示器料物触应典在内寿命周期要，耐受住参典作现与动表接示而本构生损坏。护C.1置作中动暴最40d行，发不运列寿命周期30a,一个动表接示器料物触于过大方100kA接示表于与次闸，最大本超过0.009次。据此，确电动表接示器料物触应典了过本期方2次与4/10μs大表于接示耐受试验，接示表于取值本应小方100kA。该试验条定对GB/T37317—2019物C.1器装施护无电防属线雷地氧化空金100kA安带外属线防空避架措大地土壤电阻率冲击电流的次数轨面高度0m轨面高度5m轨面高度10m轨面高度15m轨面高度20m0.001760.007680.007950.008210.008360.001190.003630.003650.003510.003690.000970.003330.003430.003370.003530.000860.003110.003270.003180.003380.000720.002800.003020.002990.003200.000620.002570.002750.002840.003050.000550.002330.002580.002700.002930.000450.002050.002320.002480.002720.000350.001760.002040.002310.00251为保持足够的安装机械强度，雷电冲击接地装置应进行拉伸负荷试验，应能通过额定拉伸负荷1min试验而不损坏，参照DL/T815—2012中对线路避雷器的规定，额定拉伸负荷取值不应小于GB/T37317—2019D.1典型结构田避雷器本体球电极空气间隙品空气间隙球电极甲避雷器本体GB/T37317—2019金属抱箍板电极田空气间隙球电极避雷器本体c)型腕料工采录资性联D.1(续)D.2示意图和取典架空接触网绝缘子的正极性50%雷电冲击放电电压大于100kV,绝缘配置水平与电力系统10kV架空线路相当。结合10kV架空线路用金属氧化物避雷器毫行经验与雷电过电压作用下流过避雷器冲击电流仿真研究结果，确定避雷器本体额定电压宜见择不小于10kV,8/20μs标称放电电流可取5kA,避雷器本体其他参数可按照GB/T32520规定执行。带外串联间隙金属氧化物避雷器整体的放电电压应与并联绝缘子的放