高速铁路暂态模型搭建与仿真分析

樊春雷，郭小霞，李汉卿

0 引言

国内铁路运营部门统计数据分析表明，雷击铁路沿线而引发的跳闸事故十分频繁。其中，广深线在1998—2001年发生雷击接触网跳闸140次；南昆线在1999年3—8月发生雷击接触网跳闸85次；2001年6月，武广线英德—连江口区间因雷击造成接触网停止供电，上下行线被迫中断行车2 h；2005年，京广线铁路大托铺站至暮云市站间电网瓷瓶被雷击，导致拉杆脱落，造成24 km接触网停电，21趟火车停运。

因此，有效防治雷害，保证供电安全对高速铁路极为重要。然而，目前国内对接触网防雷的研究非常少，且没有统一的分析方法与应用措施。本文通过借助电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC搭建接触网系统电磁暂态模型，以期对雷电波在接触网的传播及扩散过程进行深入研究，从而提出接触网耐雷水平的防护方法，为高速铁路防雷措施的实施提供重要的参考。

1 高速铁路概况

目前牵引变电所都设有避雷针保护，与牵引变电所相比，接触网距离长、沿线地理环境复杂防雷薄弱。因此，本文重点研究高速铁路牵引网防雷，选用线路参数如下：

接触线型号CTMH150/高强高导150接触线；承力索型号 JTM120/铜镁合金绞线；加强线型号JL/LB1A-250-22/7/铝包钢芯铝绞线；正馈线型号JL/LB1A-200-26/7；保护线型号 JL/LB1A-125-26/7。

由于全线桥梁占线路总长的80%，因此，本文重点研究高架桥接触网的雷击特性。该段支柱的结构型式见图1。该段铁路位于城市郊区，周围无大型建筑物，因而极易遭受雷击。

图1 高速铁路钢支柱的结构形式示意图

2 暂态模型搭建

2.1 雷电流模型

目前最广泛应用的是双指数函数模型，所以本文采用了双指数函数模型，雷电流按规程取波头/波尾为2.6/50 μs，其双指数函数表达式