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1、接触网工程课程设计报告评语：考 勤（10）守 纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专 业：电气工程及其自动化班 级： 电气110X 姓 名： XXXXXX 学 号： 201109XXX 指导教师： XXXXXX 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年7月 6日1 电气化铁路接触网的绝缘配合研究1.1 绝缘配合接触网的绝缘配合，就是根据接触网所在的电气化铁路供电系统中所可能施加于接触网的各种电压，包括正常工作电压、操作过电压和大气过电压，并考虑保护装置的特性和接触网的绝缘特性，来确定接触网对所加电压的必要的耐受强度，以便把作用于接触网上的各种电压所引致
2、的接触网绝缘损坏和影响接触网不间断正常供电的概率，降低到在经济上和铁路运营上所能接受的水平。良好的绝缘配合，就是要在技术上正确处理各种电压、各种限压措施（如装设避雷器）和接触网绝缘耐受能力三者之间的配合关系，并在经济上协调接触网建设投资费、运营维护费和事故损失费三者之间的关系。因此，对接触网的绝缘配合进行分析与研究是十分必要的。绝缘配合就是综合考虑电气化铁路供电系统中各设备的绝缘能力，欲使绝缘能耐受所有可能遇见的最大过电压。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。内部过电压通常按一定倍数计算。对于电气化铁路，则大多认为可按3倍于接触网最高运行相电压计算。但大气过电压
3、造成的感应过电压可达500KV。直击雷造成的过电压则还要高。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。对于接触网，绝缘配合要求应做到：在任何运行条件下导线及其它带电金具和接地部分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。对于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，就是说，也要进行伏秒特性的配合。1.2 接触网的绝缘部件 (1) 绝缘子绝缘子是接触网带电体与支柱设备或其他接地体保持电气绝缘的重要部件。接触网用的绝缘子多为悬式绝缘子和棒式绝缘子。悬式绝缘子主要用来悬吊或支撑接触悬挂，电气化铁路供电的额定电压是25KV，
4、选用的绝缘子形式一般是由三片组成的绝缘子串，轻污染区采用三片普通型悬式绝缘子组成，重污染区采用四片均为防污型悬式绝缘子组成的绝缘子串。棒式绝缘子是根据电气化铁路接触网的工作条件而专门设计的一种瓷质的整体式绝缘子，根据使用环境及条件可分为普通型防污型及双重绝缘三种类型。绝缘子的性能好坏，对接触网能否正常供电影响很大。(2) 绝缘子的电气性能绝缘子在工作中要受到各种大气环境的影响，并可能受到工频电压、内部过电压和外部过电压的作用。因而，要求绝缘子在这三种电压作用及相应的环境之下能够正常工作或保持一定绝缘水平。绝缘子的电气性能，用干闪络电压湿闪络电压和击穿电压表示。绝缘子的干闪络电压绝缘子在干燥清洁
5、的环境时，施加电压使其表面达到闪络时的最低电压，称为干闪络电压。绝缘子湿闪络电压在雨水降落的方向与绝缘子表面呈45度淋在绝缘子表面是，使其闪络的最低电压，就称为绝缘子湿闪络电压。击穿电压击穿电压是指绝缘子瓷体被击穿损害而失去绝缘作用的最低电压。1.3 绝缘间隙 (1) 概述接触网带电体与接地体（包括大型建筑物、机车车辆、扩大货物等）之间的空气绝缘距离，称为绝缘间隙。接触网绝缘间隙是接触网绝缘配合的重要内容。就整体电气化铁路来说，如果接触网的绝缘间隙过大，则必然提高电气设备的耐压等级及水平，造成投资过大；如果绝缘间隙过小，则必然招致击穿绝缘间隙的情况频频发生，造成不稳定运行。(2) 绝缘间隙的确
6、定确定合理的绝缘间隙，应考虑接触网的工作电压和其他影响空气击穿的因素。选择空气绝缘的原则，一是能够经受住在空载条件下具有脉冲性质的操作过电压；二是能在任何恶劣的气候条件下不发生事故，以保证接触网良好的工作状态。在确定绝缘间隙时，除了考虑电压的变化外，还应考虑气温变化、受电弓抬起接触线以及施工误差等原因造成绝缘间隙的变化。绝缘间隙还应保证在任何运营条件下，消除在接地零件上发生闪络的可能性。在考虑了这一切因素后，应当力求缩小绝缘间隙的数值。由于考虑条件和实验条件不同，各国对最小允许绝缘间隙的见解不甚一致，取值也不尽相同。例如，在接触网额定电压为27.5kV时，英国最小绝缘间隙为280mm，而刚果则
7、取为450mm。这是因为每个国家都考虑了本国的具体条件，如气象条件、混合牵引的程度、大型建筑物的多少及改造的难易等。1.4 避雷器避雷器用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流赋值的一种电器。主要材质为氧化锌。避雷器通常连接在电网导线与地线之间，然而有时也连接在电器绕组旁或导线之间。避雷器有时也称为过电压保护器，过电压限制器。这里主要介绍下阀型避雷器。阀型避雷器是由空气间隙和一个非线性电阻串联并装在密封的瓷瓶中构成的。在正常电压下，非线性电阻阻值很大，而在过电压时，其组织又很小，避雷器正是利用非线性电阻这一特性而防雷的：在雷电波侵入时，由于电压很高（即发生过电压），间隙被
8、击穿，而非线性电阻阻值很小，雷电流便迅速进入大地，从而防止雷电波的侵入。当过电压消失之后，非线性电阻阻值很大，间隙又恢复为断路状态。随时准备阻止雷电波的入侵。阀型避雷器型号特点如下：(1) FS型避雷器。这是一种普通阀式避雷器，结构较为简单，保护性能一般，价格低廉，一般用来保护10kV及以下的配电设备。如配电变压器、柱上断路器、隔离开关、电缆头等。 (2) FZ型避雷器。这种避雷器在火花间隙旁并联有分路电阻，保护性能好。主要用于3220kV电气设备的保护。(3) FCD型避雷器。这是一种磁吹式阀型避雷器，火花间隙不但有分路电阻，还有分路电容，保护性能较为理想，主要用于旋转电机的保护。(4) F
9、CDZ型避雷器。也是一种磁吹式阀型避雷器，电气性能更好，专用于变电所高压电气设备的保护。安装事项如下：(1) 新装避雷器，首先应检查其电压等级是否与被保护设备相符。(2) 新装和复装(无雷期退出运行)前，必须进行工频交流耐压试验和直流泄漏试验及绝缘电阻的测定，达不到标准要求的，不能使用。(3) 安装前，应检查避雷器是否完好。其瓷件应无裂纹、无破损；密封应完好，各节的连接应紧密；金属接触的表面应清除氧化层、污垢及异物，保护清洁。 (4) 安装时的线间距离应符合规定：3kV时46cm；6kV时69cm；10kV时80cm。水平距离均应在40cm以上。(5) 避雷器应对支持物保持垂直，固定要牢靠，引
10、线连接要可靠。(6) 避雷器的上、下引线要尽可能短而直，不允许中间有接头。其截面不应小于规定值，铝线不小于25mm2，铜线不小于16mm2。(7) 避雷器的安装位置与被保护设备的距离，应越近越好，对310kV电气设备的距离不应大于15m。 阀型避雷器在安装前，应做简单的现场试验，可用2500V及以上的兆欧表测量其绝缘电阻。对配电线路常用的FS型避雷器，其绝缘电阻一般应大于2000M，每次测量，应做好记录建卡工作，以便掌握其绝缘电阻有无大的变化，若绝缘电阻值与上次比较下降幅度很大，说明有可能是密封老化致使受潮或火花间隙短路造成。2 绝缘配合参数计算进行绝缘配合时，对于330kV及以上输电线路的绝
11、缘子串、空气间隙在各种电压下（特别是操作冲击下）的绝缘强度，宜采用仿真型塔实验数据。绝缘子串和空气间隙的正极性放电电压比负极性低，估计算中应用正极性放电电压。在实际运行中，不能排除存在零值绝缘子的可能性。因此，在按上述操作过电压确定每串绝缘子片数时，还应适当增加片数。对于直线塔杆，35220kV电压等级下增加1片，220kV及以上增加12片。 表1 操作过电压及雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少片数标称电压（kv）110220 330 500单片绝缘子的高度（mm）146146146155绝缘子片数（片）7131725根据规程要求，在海拔1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的绝缘子串的
12、绝缘子片数，不少于表1所列数值。绝缘间隙的确定方式如下：我国曾用下述经验公式来确定接触网带电体与接地体之间的绝缘间隙，即 (1.1)式中，空气间隙（m）; 接触网额定电压（kV）;式1.1是德国电工学会VDE推荐的确定带电体与接地体之间空气绝缘间隙的经验公式，这个经验公式也是经过大量实验得到的，它体现了一定的规律性。我国在实验的基础上，参考式1.1，经过综合的经济、技术比较后所确定的各项带电体至接地体之间的空气绝缘间隙（距离）如表2所示。 表2 空气绝缘间隙表（接触网电压25kV） 序号间隙类别正常值（mm）最小值（mm）1绝缘锚段关节两悬挂点间的间隙一般情况450吸流变压器处 3002同回路
13、自耦变压器供电线带电体距接触悬挂或供电线带电体的间隙500450325kV带电体距固定接地体的间隙300 240425kV带电体距机车车辆或装载货物的间隙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、电连接线及自耦变压器供电线、供电线跳线距接地体的间隙3303 总结课程设计的完成，对书本理论知识的强化和熟练有相当好的帮助，接触网是在本学期刚学完的课程，经过这一学期部分知识点的着重学习，本次的课程设计又重新巩固了上课学习的知识点，同时也加深对接触网知识的了解及应用。此次课程设计我们主要就接触网的绝缘配合相关知识进行分析。通过查阅资料，回顾所学知
14、识，对绝缘配合的知识做了更深的学习。在这次课程设计中，我发现接触网上的知识是那么的零碎，要掌握好每一环节的数据，必须要积累，把数据和各技能熟记在心，只有这样才能在实践中练出过硬的技术，除此他也可以提高每个人的动手操作能力。对于接触网的绝缘配合研究，我首先去了解接触网中的各个部件，各个环节的紧密联系与配合。高速电气化铁路的完成就是靠接触网上的各部件来完成的，不仅是其材质的严格，而且包括各个数据的精确。就绝缘配合来说，良好的绝缘配合，是确保接触网运营安全可靠的主要因素。在不同气候条件下，不同温度下和污染严重的地区，绝缘子的绝缘水平也会受到一定的影响，所以要对绝缘的材质，绝缘的配合有科学合理的选择。这就是绝缘配合研究的意义所在。参考文献1 于万聚.高速电气化铁路接触网M. 成都:西南交通大学出版社,2002:191-202.2 李爱敏.接触网生产实习指导M.北京:中国铁道出版社,2000:101-135.3 何金良.过电压防护及绝缘配合M.北京:清华大学出版社,2001:17-20.
