地鐵接觸網避雷器保護范圍的研究

劉云

【摘 要】 結合某市地鐵運營實踐，分析了接觸網電壓波的運動特性，并建立了接觸網雷擊的簡化分析模型。通過理論分析發現，當雷電直接侵入接觸網時，距雷擊點最近的絕緣子會率先發生閃絡擊穿，避雷器僅能限制同一支柱絕緣子兩端的電壓，而不能對其他緣緣子形成有效保護。建議接觸網防雷設計應因地制宜，架空地線宜兼作避雷線，采用不平衡絕緣策略，使用串聯間隙避雷器。

【關鍵詞】 地鐵接觸網 避雷器 保護范圍

1避雷器防護范圍

1.1 雷電波傳播特性

為了便于分析雷電波傳播特性，在雷電波引起的過電壓作用下，接觸網導線按分布參數元件處理（如圖1所示）。假定接觸網導線為1根無限長的均勻無損單導線。導線單位長度電感L0和電容C0均為常量。

在時間t=0時，開關合閘，電源開始向電路電容充電。靠近電源的電容先充電，然后向相鄰電容放電。由于存在線路電感，較遠的電容需要間隔一段時間才能充電，并向更遠的電容進行放電。線路上電壓波與電流波同時以相同的速度傳播。

設向x方向傳播的電壓波和電流波，在t=Δt時到達x=Δx點。則在Δt內，長度為Δx的導線上電容C0Δx充電至電動勢為E，獲得電荷C0ΔxE。這些電荷又是在時間Δt內，通過大小為I的電流波輸送過來的。因此，

（1）

另一方面，導線總電感為L0Δx，在Δt內，大小為i的電流波在導線周圍建立起磁鏈。因此，導線感應電動勢為

（2）

由式（1）和式（2）可得，波阻抗為

（3）

由于對架空線路，有

（4）

經上述分析可知，線路中傳播的任意波形電壓和電流均由前行波和反行波組成。……