第6講接觸網(wǎng)的電氣安全主講人董昭德西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院206.04.成都第6講接觸網(wǎng)的電氣安全自身對設(shè)備和人員的電氣影響及安全自身抵抗雷電過電壓和操作過電壓的能力正常工作條件下的電氣安全6.1概述特點

四周的電磁場處于不平衡狀態(tài)，未被平衡的空間電磁場使處于其影響范圍內(nèi)的金屬體或通信線路各點產(chǎn)生縱向感應(yīng)電勢，對處于其影響范圍內(nèi)的電子設(shè)備和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的電磁干擾。潛在危險

可能造成對人體和設(shè)備的實際損害：故障電流或工作電流引起的電磁效應(yīng)對設(shè)備及維護人員造成危害；對通信線路產(chǎn)生音頻干擾，故障及閃絡(luò)損害、電擊危險、電纜皮腐蝕；對石油等金屬管線形成電腐蝕、電擊危險、爆炸危險等。

不對稱性電路（系統(tǒng)）是指以大地作為工作電流通路的強電電路系統(tǒng)，電氣化鐵道、以大地作為反向電流通路的單相輸電線路，以“雙線－大地”工作的三相輸電系統(tǒng)均為典型的不對稱電路系統(tǒng)。6.2交流電氣化鐵路產(chǎn)生電磁干擾的主要根源◆接觸網(wǎng)的電暈放電和火花放電；◆運行中的弓網(wǎng)離線引起的高頻電磁波；◆電力牽引車輛的換流過程；◆牽引供電統(tǒng)中的開關(guān)設(shè)備和電氣車輛開關(guān)設(shè)備在操作中的瞬態(tài)過程；◆接觸網(wǎng)靜電感應(yīng)；◆牽引電流或者短路電流引起的交變電場和磁場干擾；◆鋼軌縱向感生電壓；◆鋼軌泄漏電流；◆接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)的入地電流等。6.3電磁兼容的基本概念6.3.1基本概念1電磁兼容（ElectromagneticCompatibility，縮寫為EMC），是指各類設(shè)備或系統(tǒng)（包括生命系統(tǒng)）共處同一電磁環(huán)境下能正常完成各自功能并和諧共存的一種狀態(tài)。2電容兼容技術(shù)（或電磁兼容學(xué)）研究系統(tǒng)（或設(shè)備）內(nèi)部或系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的電磁干擾和電磁防護的一門學(xué)科。3電磁兼容學(xué)的研究內(nèi)容紛繁復(fù)雜、包羅萬象

起因最初現(xiàn)在

公用通道環(huán)境電磁學(xué)電氣化鐵路地球和宇宙體的電磁環(huán)境高壓輸電線電磁脈沖電磁輻射電磁生態(tài)（電磁過渡和電磁饑餓）◆◆6.3電磁兼容的基本概念6.3.2電磁干擾的頻譜分類工頻干擾(50Hz)，包括電力牽引系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)，波長在6000km左右；(2)甚低頻干擾，頻譜在30kHz以下，波長大于10km；載頻干擾，頻譜在10~300kHz，波長大于1km；

高壓輸電諧波干擾、交流電氣鐵道的諧波干擾均在此范圍之內(nèi)(4)射頻、視頻干擾，頻譜在300kHz~300MHz，波長在1~1000m之間；

電子醫(yī)療設(shè)備、輸電線電暈放電、高壓設(shè)備和電力牽引系統(tǒng)的火花放電、內(nèi)燃機、電動機、家用電器、照明電器等產(chǎn)生的干擾均在此范圍之內(nèi)；(5)微波干擾，頻譜在300MHz~300GHz，波長在1mm~1m之間；

包括特高頻、超高頻、極高頻干擾。(6)雷電及核電磁脈沖干擾，由吉赫直至接近直流，范圍很寬。6.3電磁兼容的基本概念6.3.3電磁干擾的危害1對電子設(shè)備的危害強電磁干擾：電子設(shè)備PN結(jié)快速升溫，直接影響設(shè)備的正常工作，使信息失誤，控制失靈，引發(fā)各種事故。軍事上：電子戰(zhàn)、系統(tǒng)癱瘓、武器自爆；

電磁脈沖核爆：(50~100kV/m)三無世界2對燃油、燃氣的危害

頻率2MHz~13MHz，100W

11~75m，爆炸；

24MHz~32MHz場強達到37V/m，引起電弧和電火花放電引起燃油爆炸；運輸過程中燃油在車罐內(nèi)晃動摩擦?xí)斐呻姾煞e累，發(fā)生靜電放電，只要燃油蒸氣和空氣的混合比例滿足一定條件，就會引起爆炸。

6.3電磁兼容的基本概念6.3.3電磁干擾的危害3對生命體的危害：表現(xiàn)為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)當輻射功率密度超過10mW/cm2時以熱效應(yīng)為主，臨床癥狀主要表現(xiàn)為：頭昏腦脹、失眠多夢、疲勞無力、記憶力減退、心悸等；其次是：頭痛、四肢酸疼、食欲不振、脫發(fā)、體重下降、多汗；部分女工出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂；男性暫時性不育，過大則會引起永久性不育。少數(shù)人員出現(xiàn)指顫，易激動，心動過緩和血壓下降或心動過速和血壓升高，白細胞數(shù)下降或增高。長時間在微波照射下將導(dǎo)致白內(nèi)障以致視力完全喪失。

當輻射功率密度小于1mW/cm2時，對人體的危害以非熱效應(yīng)為主，長時間微波輻射可破壞腦組織細胞,使大腦皮質(zhì)細胞活動能力減弱，已形成的條件反射受到抑制。反復(fù)經(jīng)微波輻射可能引起神經(jīng)系統(tǒng)機能紊亂。某些長時間在微波輻射強度較高的環(huán)境下工作的人員,曾出現(xiàn)過度疲勞、頭痛、手發(fā)抖、心電圖和腦電圖變化、甲狀腺活動性增強、血清蛋白增加、脫發(fā)、嗅覺遲鈍、性功能衰退等癥狀，血液內(nèi)白細胞和紅細胞數(shù)目減少，血凝時間縮短。6.3電磁兼容的基本概念6.3.3電磁干擾的危害表4-1某大學(xué)所作現(xiàn)場血象變化調(diào)查結(jié)果職稱性別年齡高頻工作前白細胞總量從事高頻工作后的白細胞總量一個月三個月半年后一年后副教授男5855002700助教男2858004800460042004000助教男2862002700助教女2665002200實驗員女3860002700

注：數(shù)據(jù)來源于高攸綱編著《電磁兼容總論》。6.3電磁兼容的基本概念6.3.4我國相關(guān)標準1777年、1785年、1788年、1787年先后多次制定和修訂了一系列相關(guān)標準6.3電磁兼容的基本概念6.3.4我國相關(guān)標準與電氣化鐵道電磁兼容相關(guān)的國家標準有：

GB15707－1775，高壓交流架空輸送電線無線電干擾限制；

GB/T15708－75，交流電氣化鐵道電力機車運行產(chǎn)生無線電輻射干擾測量方法；

GB/T15707－75，交流電氣化鐵道接觸網(wǎng)無線電輻射干擾測量方法。6.3.5電氣化鐵道對人體的影響關(guān)于工頻強電場對人體影響的機理，現(xiàn)有觀點不太完全一致。（奶牛的故事）德國、俄羅斯、西班牙、日本等國多數(shù)文獻均認為工頻強電場對人體有明顯的不利影響，而歐美某些國家則認為工頻電站周圍電磁污染嚴重，但線網(wǎng)附近環(huán)境污染較輕。俄羅斯衛(wèi)生部還是規(guī)定：在強電場工作下的工作人員所能承受的容許標準為5000V/m。根據(jù)德國DINVDE0228標準，50Hz單相交流電氣化鐵道的影響范圍在城市為500m,其他地區(qū)為2000m。一般而言，25kV交流電氣化鐵路的最大電場在2.7kV/m以下，對人體不會有影響；短時間內(nèi)形成的磁場強度最大在80A/m以下，對人體不會有影響。6.3電磁兼容的基本概念6.3.5電氣化鐵道對人體的影響數(shù)據(jù)來源：［德］肯貝林、普茲曼、師明德等編著《電氣化鐵道接觸網(wǎng)》6.3電磁兼容的基本概念6.3.6電氣化鐵道電磁兼容的研究內(nèi)容1電氣化鐵路產(chǎn)生電磁干擾的主要根源（1）不對稱性電路產(chǎn)生的容性、感性和阻性耦合，包括接觸網(wǎng)電壓（容性）、網(wǎng)中電流（感性）；鋼軌縱向感生電壓和泄漏電流（阻性）；（2）接觸網(wǎng)的電暈放電和火花放電；（3）運行中的弓網(wǎng)離線引起的電弧、電火花、高頻電磁波；（4）電力牽引車輛的換流過程；（5）牽引供電統(tǒng)和電氣車輛中的大功率開關(guān)設(shè)備在操作中的瞬態(tài)過程；（6）接觸網(wǎng)接地系統(tǒng)的入地電流等。6.3電磁兼容的基本概念6.3.6電氣化鐵道電磁兼容的研究內(nèi)容2弓網(wǎng)滑動和離線產(chǎn)生噪音干擾的特點日本高速測量值：占總體噪音的20~35%左右。

(1)離線電弧產(chǎn)生的噪音較大，最高達100dB；（2）列在曲線區(qū)段行駛或減速時，弓線間噪音強度比加速時高15~20dB；（3）無線電噪音與電源頻率同步，周期性產(chǎn)生，每一周期的噪音是一組數(shù)十微秒至數(shù)毫秒的脈沖群，其持續(xù)時間與列車運行情況有關(guān)，在電視畫面上的干擾也大不相同；6.3電磁兼容的基本概念6.3.6電氣化鐵道電磁兼容的研究內(nèi)容

3電氣化鐵道電磁兼容的研究內(nèi)容（1）產(chǎn)生電磁干擾的根源研究；（2）電氣化鐵道電磁干擾的實際危害研究；（3）電氣化鐵道電磁干擾的防護措施、預(yù)測和檢測手段；（4）電氣化鐵道系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)間的干擾和防護；（5）電氣化鐵道對鐵路一定區(qū)域內(nèi)的重要軍事設(shè)施的影響；（6）電氣化鐵道對抗電磁干擾的技術(shù)研究。6.3電磁兼容的基本概念6.3.6電氣化鐵道電磁兼容的研究內(nèi)容

4研究方法（1）加強電氣化鐵道電磁兼容的理論研究；（2）重視電氣化鐵道電磁干擾測量技術(shù)研究；（3）加強對電氣化鐵道的電磁干擾監(jiān)測；（4）通過仿真技術(shù)對干擾和防干擾技術(shù)進行研究；（5）總結(jié)出接觸網(wǎng)電磁干擾理論，制定出具體可行的防護措施和技術(shù)標準。6.4技術(shù)要求《新建時速300~350km/h客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》：

（1）電力牽引對通信設(shè)施及油氣管道的危險影響、對通信設(shè)施雜音干擾影響的計算方法及容許值，油庫、液化氣庫等易燃易爆品庫與客運專線的安全距離，應(yīng)按國家及行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。對通信設(shè)施雜音干擾影響的計算還應(yīng)考慮動車組產(chǎn)生的諧波特性。

（2）電力牽引對電視差轉(zhuǎn)臺、調(diào)幅廣播收音臺、短波、超短波收信臺、機場導(dǎo)航臺、定向臺、對空情報雷達站、短波無線電測向臺等無線電臺站的防護要求，應(yīng)滿足防護率或干擾電壓限值等電氣指標，并符合國家及行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定。根據(jù)防護率或干擾電壓限值及350km/h時電磁輻射強度計算出防護距離。6.4技術(shù)要求《新建時速300~350km/h客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》：

(3)在分析、計算客運專線電磁影響時，應(yīng)考慮高架橋梁、城市環(huán)境等屏蔽效果；設(shè)置防護措施時，應(yīng)保證客運專線行車安全。

(4)選擇線路方案時，遇重要無線臺站及國防設(shè)施時必須滿足防護距離要求；對一般的臺站經(jīng)經(jīng)濟技術(shù)比較后無法繞避時，可采取整體或部分搬遷、改進接收天線、提高接收信號能力或架設(shè)導(dǎo)線列陣等技術(shù)措施。

(5)牽引供電、通信、信號等電氣設(shè)備的設(shè)計應(yīng)滿足電磁兼容性的相關(guān)標準規(guī)定；接地系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)檢驗各種情況下的人身安全電壓，并應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。課間休息！第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.1

三大電氣耦合◆容性藕合（靜電感應(yīng)）◆感性藕合（電磁感應(yīng)）◆阻性藕合（傳導(dǎo)電流）前兩種分別由接觸網(wǎng)的電壓和牽引電流引起，后一種藕合由牽引電流流過鋼軌一大地回路時,使大地的不同地點出現(xiàn)不同的電位所引起。6.5電氣化鐵路的三大電氣耦合及其經(jīng)典計算6.5.2基本概念1危險影響工頻基波電壓和電流對處于影響范圍內(nèi)的金屬體或通信線路產(chǎn)生的電磁影響。2干擾影響牽引諧波電流對通信線路產(chǎn)生的雜音干擾，在音頻范圍內(nèi)對通信設(shè)備的正常運行線路造成妨礙。3平行接近與斜接近當通信線路進入電氣化鐵路影響范圍內(nèi)，計算其所受影響時，往往將受影響的區(qū)段稱為接近段。接近段若與接觸網(wǎng)平行，則稱為平行接近，兩線路的距離稱為平行接近距離，接近段的長度稱為平行接近長。若該接近段的接近距離有均勻地增加或減少(即接近距離的變化超過平均值的5%時)，則稱為斜接近。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.6.2基本概念4

交叉跨越通信線路從鐵路一邊跨越至另一邊時的稱謂，計算交叉跨越的景響時應(yīng)以跨接觸網(wǎng)50m的兩點為交叉跨越的界點。若在此范圍內(nèi)出現(xiàn)急劇改變方向點，則以該點為計算界點。5等值干擾電壓將接觸網(wǎng)中各實際諧波電壓在鄰近通信線路上所引起的雜音電壓歸算至接觸網(wǎng)中800Hz電壓在鄰近通信線路上所引起的雜音電壓，此800Hz電壓稱為等值干擾電壓。6等值干擾電流將接觸網(wǎng)中各實際諧波電流在鄰近通信線路上所引起的雜音電流歸算至接觸網(wǎng)中800Hz電流在鄰近通信線路上所引起的雜音電流，此800Hz電流稱為等值干擾電壓。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全靜電感應(yīng)電壓計算用圖

6.5.3容性耦合（靜電感應(yīng)）影響

接觸網(wǎng)帶電后，其周圍產(chǎn)生靜電場，通過干擾效應(yīng)使處在該電場內(nèi)的導(dǎo)體和系統(tǒng)部件產(chǎn)生對地電壓。

在實際計算中采用如下公式對于簡單懸掛K＝0.263，對于鏈形懸掛K＝0.4（單線）或0.6（復(fù)線）

5米處廣深線實測值：平均3170，計算值略有偏高10%以上，主要是沒有考慮路礎(chǔ)及其附近其它建筑物的影響，若考慮這一點，誤差在5%~10%之間。6.5.3容性耦合（靜電感應(yīng)）影響6.5.3容性耦合（靜電感應(yīng)）影響

在一般情況下，接觸網(wǎng)附近的金屬導(dǎo)線與接觸網(wǎng)之間不可能一直處于平行狀態(tài)，而是曲折變化復(fù)雜平行接近的，此時可將其分段進行計算然后累加，其理論計算公式為接近段長度的算法6.5.3容性耦合（靜電感應(yīng)）影響對于平行接近，取實際長度，對于斜接近，平均接近距離為計算時，每一斜接近段兩端的距離比不得大于3；若大于3,則應(yīng)分成若干段分別計算；此時的“平行接近長”是金屬導(dǎo)線在接觸網(wǎng)上的投影。若金屬導(dǎo)線從鐵路一邊跨至另一邊時，以距接觸網(wǎng)50m遠的兩點為交叉跨越地段的界限。如在上述交叉跨越地段內(nèi)有一條線路急劇改變方向時，則以該點為交叉跨越地段的界限。6.5.4感性耦合（電磁感應(yīng)）影響1計算電磁感應(yīng)影響應(yīng)具備的技術(shù)參數(shù)：（1）通信線路及其機械設(shè)備的類型；（2）架空明線的接近長度和接近情況；（3）牽引供電方式；（4）牽引變電所位置及供電臂長度；（5）正常工作狀態(tài)的負荷電流和短路故障狀態(tài)的電流曲線；（6）其它相關(guān)資料：鐵路沿線的大地導(dǎo)電率、鋼軌屏蔽系數(shù)、金屬導(dǎo)線或接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)附近所有地上和地下金屬設(shè)備等。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.4感性耦合（電磁感應(yīng)）影響2計算公式感性耦合影響是牽引電流引起的，接觸網(wǎng)中電流（工作電流、短路電流、高次諧波電流）產(chǎn)生交變磁場，該交變磁場作用在接觸網(wǎng)周圍的金屬設(shè)備和電纜上，在受到影響的金屬設(shè)備和電纜中引起感應(yīng)電流，使這些設(shè)備受到干擾或損壞。

沒有考慮屏蔽作用考慮屏蔽作用6.5.4感性耦合（電磁感應(yīng)）影響導(dǎo)線一大地回路對接觸網(wǎng)而言是一個有源網(wǎng)絡(luò)，而鋼軌、電纜外皮、電纜芯線等可視為被感應(yīng)的回路，其感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場對接觸網(wǎng)的磁場起反磁作用。分析某一被感應(yīng)導(dǎo)線的感應(yīng)電勢應(yīng)是所有在其上感應(yīng)出的電勢的相量和，不過工程上采用了近似式，把這種影響利用“屏蔽系數(shù)”這個概念來綜合表達屏蔽系數(shù)計算屏蔽系數(shù)推薦值：鋼軌屏蔽系數(shù)：牽引變電所附近取0.2；雙線牽引變電所2000m以外取0.45；單線牽引變電所2000m外取0.55。回流線屏蔽系數(shù)：取為0.55~0.7。受影響的電纜護套屏蔽系數(shù)：取0.1~0.5，對于電信電纜，取決于電纜金屬護套的結(jié)構(gòu)。建筑物密集區(qū)取為0.7~0.8，農(nóng)村地區(qū)取為0.7~1.0。6.5.4感性耦合（電磁感應(yīng)）影響對于兩個導(dǎo)體－大地回路間的單位長度互感，50Hz單相交流電氣化鐵路的單位長度互感的近似值

第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.4感性耦合（電磁感應(yīng)）影響第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.4感性耦合（電磁感應(yīng)）影響第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.4感性耦合（電磁感應(yīng)）影響

對單相工頻交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)短路電流的防護可參考下圖取值進行設(shè)計單相工頻交流接觸網(wǎng)的最大短路電流曲線圖

第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5阻性耦合影響阻性耦合將對弱電設(shè)備產(chǎn)生危險影響和干擾影響。電氣化鐵道周邊的電纜護套或其它金屬體內(nèi)存在阻性耦合電流，使變電所周圍的電纜發(fā)生電位升高，其大小取決于大地和各設(shè)備之間的接觸電阻。

為了消除阻性耦合對人員和設(shè)備造成的危害，接觸網(wǎng)周圍一定區(qū)域中的所有金屬部件都必須與綜合接地系統(tǒng)連接，使其電位與大地相等。若做不到這一點，則應(yīng)想法對受影響的電纜或其它金屬體實施足夠長的絕緣保護。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準金屬導(dǎo)線的危險電壓允許標準主要取決于危險電壓可能產(chǎn)生的通過人體的電流及其作用時間，這取決于人體阻抗、外加電壓和皮膚干燥程度。危險電壓作用的時間越短，對人身安全的保證就越大。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準人體總阻抗與外加電壓的關(guān)系為確保設(shè)備安全和維護、操縱人員的人身安全，應(yīng)規(guī)定金屬導(dǎo)線受影響的允許標準：當外加電壓為100V時，若人體總阻抗平均值為4000，國際電報電話咨詢委員會(CCITT)規(guī)定允許通過人體的最大電流不得大于15mA，所以，國際電工委員會標準規(guī)定：接觸網(wǎng)正常狀態(tài)下感應(yīng)電壓的最大限值為60V；短路條件下感應(yīng)電壓的最大限值為430V，德國DVGW/VDE規(guī)定長期為65V，短期為500V?！缎陆〞r速300~350公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》下冊第4.6.1條解釋說明中關(guān)于德國DVGW/VDE規(guī)定短期為1000V疑似錯誤。外加電壓（V）人體總阻抗平均值（歐）50100001004000500120010001100第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準危險電壓的允許標準可歸納為下列幾條：

(1)在接觸網(wǎng)正常工作狀態(tài)下，接觸網(wǎng)附近的金屬導(dǎo)線中感應(yīng)的縱電動勢不得超過60V；在特別困難的情況下允許達到150V，這時線路的維修必須采取特別防護措施。(2)在接觸網(wǎng)短路故障狀態(tài)下，架空明線中感應(yīng)電勢不得超430V，而電纜芯線中感應(yīng)電勢不得超過電纜絕緣試驗電壓的60%。(3)當人體同時觸及到遭受靜電影響的架空導(dǎo)線與地時，通過人體的靜電感應(yīng)電流不得超過15mA。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準關(guān)于標準技術(shù)頻率范圍內(nèi)電磁場最大允許值的規(guī)定接近段范圍IRPA及WHO推薦德國1777年1月強制指定16.7Hz50Hz16.7Hz50HzE(KV/m)B(μT)E(KV/m)B(μT)E(KV/m)B(μT)E(kV/m）B（μT）范圍11h/d2h/d304000永久地31400范圍2永久地153005100103005100幾小時3030001510002060010200范圍1：控制區(qū)域，一般可以接近，但確定的接近段為短時接近段。范圍2：所有無法預(yù)測的短時接近段的區(qū)域，如居住及辦公建筑、運動場所，娛樂及修養(yǎng)設(shè)施。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準交流25kV接觸網(wǎng)四周的磁場強度與接觸網(wǎng)的懸掛形式、四周建筑物及其特性，接觸網(wǎng)中流過電流大小有關(guān)，左圖是德國相關(guān)部門計算和測定的當牽引電流為1000A時的電氣化鐵路磁場強度特征圖。從圖中可見，增加回流線后，近距離的磁場強度降低三分之一，4m范圍內(nèi)的磁場強度降低一半，因此、安裝回流線對降低磁場強度有明顯作用；從圖中還可看出，德國的計算值和測量值之間有很好的一致性。6.5.5危險影響標準對于1x25kV直接供電、2x25kVAT供電、帶吸流變壓器的BT供電，德國分別計算了列車所在區(qū)段IIA和遠離列車的區(qū)段I的磁場，其結(jié)果如下圖所示。三種供電方式示意圖第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準對于1x25kV直接供電、2x25kVAT供電、帶吸流變壓器的BT供電，德國計算的列車在區(qū)段IIA和遠離列車的區(qū)段I的磁場，其結(jié)果如下圖所示。列車電流為1kA時鋼軌上端1米處的磁場（區(qū)間I）

第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準對于1x25kV直接供電、2x25kVAT供電、帶吸流變壓器的BT供電，德國分別計算了列車所在區(qū)段IIA和遠離列車的區(qū)段I的磁場，其結(jié)果如下圖所示。列車電流為1kA時鋼軌上端1米處的磁場（區(qū)間II）

第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.5.5危險影響標準帶回流線和沒帶回流線的Re330周圍的磁場。從圖中可以清楚地看到接觸網(wǎng)周圍的磁場是怎么作用于導(dǎo)線的，從而周圍的環(huán)境不會產(chǎn)生較高的接觸電壓。第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.6降低電磁干擾的技術(shù)措施

采用適當?shù)墓╇姺绞?/p>

在干擾防護要求高的大城市及通信局站、計算中心、大量市話電纜集中的地區(qū)采用AT或BT供電方式，而對防護要求不高的地區(qū)則采用投資低的直接供電方式；帶回流線的直接供電AT供電直接供電BT供電改善弓網(wǎng)性能

射頻干擾主要源于弓網(wǎng)離線，降低離線率的主要措施有：◆采用強度高、密度小的銀銅、鎂銅、錫銅等接觸導(dǎo)線，◆加大接觸線和承力索的補償張力，使列車運行速度小于波動傳播速度的70%?！舨捎煤銖埩Ψ啪€作業(yè)，減少對接觸線的損傷，增加懸掛彈性的均勻性。◆將弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力保持在適當范圍內(nèi)。◆采用強度高、重量輕、結(jié)構(gòu)好的接觸網(wǎng)零件優(yōu)化接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)?！暨x擇空氣動態(tài)特性好、歸算質(zhì)量小、跟隨性能好的受電弓，◆通過計算、仿真、試驗，確定受電弓的最佳安裝位置及其相互間的距離?！舴乐苟喙嗷ジ蓴_產(chǎn)生附加振蕩，增加離線次數(shù)。6.6降低電磁干擾的技術(shù)措施

3抑制高次諧波擴大

◆從抑制高次諧波擴大上配合對有線通信設(shè)施雜音干擾的防護。

◆對有線通信的雜音干擾主要是由接觸網(wǎng)中的高次諧波介入到300~3400Hz的音頻帶內(nèi)引起的。其結(jié)果是產(chǎn)生雜音及熱噪聲，造成信噪比及通信質(zhì)量下降。

◆交-直-交動車組高次諧波的特點：◆

1000Hz以下比交-直機車少；◆

1000~2000Hz間的的高次諧波要比交直車多；◆

1000Hz以上諧波因饋電系統(tǒng)存在變壓器漏抗和分布電容，有可能引起諧振。

6.6降低電磁干擾的技術(shù)措施

課間休息！第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.7接觸網(wǎng)的絕緣配合◆定義

接觸網(wǎng)的絕緣配合是指按現(xiàn)有技術(shù)條件，綜合考慮電氣化鐵路供電系統(tǒng)中各電氣設(shè)備的絕緣要求和能力，使接觸網(wǎng)絕緣設(shè)備或結(jié)構(gòu)處于最佳工作狀態(tài)，使接觸網(wǎng)絕緣性能和投資最優(yōu)化。◆絕緣方式

器件式：絕緣子，接觸網(wǎng)中應(yīng)用最多的設(shè)備結(jié)構(gòu)式：空氣絕緣間隙第6講接觸網(wǎng)的電氣安全6.7接觸網(wǎng)的絕緣配合

◆

機械強度：滿足抗拉及抗剪切的破壞負荷強度，并有2.5~3.0的安全裕度；

◆電氣方面：滿足干閃絡(luò)、濕閃絡(luò)和擊穿電壓要求。

◆干閃絡(luò)電壓：絕緣子在干燥、清潔的狀態(tài)下其表面達到閃絡(luò)時的最低電壓（對室內(nèi)用絕緣子而言）；

◆濕閃絡(luò)電壓：與絕緣子表面成450角淋雨時絕緣子表面發(fā)生閃絡(luò)的最低電壓；

◆擊穿電壓：絕緣子瓷體被擊穿而失去絕緣作用的最低電壓。

◆沖擊閃絡(luò)電壓：絕緣子滿足防雷要求的電氣指標。絕緣子的干閃、濕閃和擊穿電壓的數(shù)值決定于工作電壓。工作電壓越高，則各數(shù)值的要求就越高，絕緣子的擊穿電壓至少比干閃電壓高1.5倍。隨著使用時間的增長，絕緣子的絕緣強度會逐漸下降，所以每年至少應(yīng)進行一次絕緣子電壓分布測量。絕緣子的技術(shù)表征參數(shù)6.7接觸網(wǎng)的絕緣配合接觸網(wǎng)空氣絕緣間隙

接觸網(wǎng)帶電體與接地體(包括大型建筑物、機車車輛、擴大貨物等)之間的空氣絕緣距離稱為絕緣間隙。

絕緣間隙是接觸網(wǎng)絕緣配合的重要內(nèi)容

合理、過大？過??？對絕緣間隙的要求：能經(jīng)受住在空載條件下的操作過電壓；能保證接觸網(wǎng)在任何惡劣氣候條件下的良好工作狀態(tài)；能保證在任何運營條件下，接地零件上不發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。絕緣間隙的確定d一接觸網(wǎng)帶電體與接地體之間的絕緣間隙(m)；UH一接觸網(wǎng)額定電壓(kV)。

絕緣間隙的確定都是建立在試驗基礎(chǔ)上的。在進行試驗時，不僅要考慮絕緣間隙自身的放電電壓特性，還要考慮接觸網(wǎng)各絕緣元件的相互配合和工作條件。根據(jù)絕緣配合原則，最小允許固定間隙的干放電電壓必須大于最大操作過電壓，否則，接觸網(wǎng)將可能不能正常工作，再考慮氣象條件變化等因素，應(yīng)在實測值與計算值之間取一合理的安全系數(shù)。若取安全系數(shù)為1.26，最大操作過電壓為75kV，則固定絕緣間隙的干放電電壓為96.5kV，從工頻放電電壓試驗曲線中查得放電間隙為230mm；若取安全系數(shù)為1.5時，則絕緣間隙的干放電電壓為16.5kV，從圖中查得放電間隙為275mm；因此，設(shè)計規(guī)范規(guī)定接觸網(wǎng)的固定絕緣間隙取300mm，最小允許240mm是合理的和可行的。6.7接觸網(wǎng)的絕緣配合5接觸網(wǎng)帶電體與接地體之間的固定絕緣間隙第6講接觸網(wǎng)的電氣安全瞬時絕緣間隙6.7接觸網(wǎng)的絕緣配合A1-超限貨物或車輛與接觸線最低位置時的垂直距離；A2-承力索與建筑物接地體間的垂直距離；D-受電弓帶電部分與建筑物間的瞬間垂直距離；S-受電弓工作過程瞬間游動范圍。6瞬時絕緣間隙的確定6.7接觸網(wǎng)的絕緣配合

瞬時絕緣空氣間隙是運行過程中產(chǎn)生的，最危險的情況出現(xiàn)在“受電弓運動處于極限位置而又受到大氣過電壓的影響”時在大氣過電壓的情況下，應(yīng)根據(jù)電力機車頂部安裝的110mm絕緣間隙的配合關(guān)系來確定瞬時絕緣間隙機車頂部避雷器的110mm絕緣空氣間隙的50%沖擊放電電壓為90kV，工頻放電電壓為55kV。按照絕緣配合的原則，瞬時絕緣間隙的50%沖擊放電電壓應(yīng)比避雷器的放電電壓大10%以上，即最小瞬時絕緣間隙的50%沖擊放電電壓不小于99kV。7絕緣子接地側(cè)瓷裙至接地體的距離6.7接觸網(wǎng)的絕緣配合鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范規(guī)定：絕緣子接地側(cè)瓷裙至接地體間應(yīng)保150mm的空氣絕緣間隙，這主要是考慮了分布電壓的關(guān)系。絕緣子個數(shù)絕緣子狀態(tài)分布電壓（kV）12343片懸式絕緣子串正常8711.5－4片懸式絕緣子串正常6.55610海拔1000m以下地區(qū)懸式絕緣子串正常工作時的電壓分布

注：海拔高度每增100m,其耐壓強度降低1%。在海拔為1000~3500m的地區(qū),絕緣子數(shù)量一般按下式確定

N一高海拔地區(qū)的絕緣子數(shù)量(片)；n一海拔1000m以下地區(qū)的絕緣子數(shù)量(片)；

H一高海拔地區(qū)的海拔高度(km)。

棒式絕緣子的耐壓強度應(yīng)以不低于增加后的懸式絕緣子串的絕緣水平為依據(jù)。在海拔高度超過1000m的地區(qū),海拔高度每增高100m，接觸網(wǎng)空氣絕緣間隙的參考取值應(yīng)增大1%。

《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：根據(jù)雷電日及運營經(jīng)驗，在吸流變壓器的原邊、分相和站場端部的絕緣錨段關(guān)節(jié)處、長度在2000m及以上的隧道兩端、供電線或AF線連接到接觸網(wǎng)上接線處、分區(qū)亭、開閉所、AT所引入線處設(shè)置避雷裝置對接觸網(wǎng)進行大氣過電壓保護。常采用的避雷裝置有閥型避雷器、氧化鋅避雷器、管型避雷器和角隙避雷器。6.8接觸網(wǎng)的接地與防雷6.8.1接觸網(wǎng)防雷的規(guī)定氧化鋅避雷器

（1）氧化鋅避雷器是在閥型避雷器的基礎(chǔ)上采用氧化鋅片作為工作元件，取消了火花間隙，可以直接和電網(wǎng)并聯(lián)。（2）氧化鋅電阻閥片具有非常優(yōu)良的非線性伏安特性，通流能力大、殘壓低，能有效保護電氣設(shè)備的絕緣。（3）氧化鋅避雷器具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕、體積小、動作快、耐污性好、運行維護方面等諸多優(yōu)點。

氧化鋅避雷器的安裝絕緣子與接觸網(wǎng)相接熔斷器氧化鋅避雷器計數(shù)器6.8接觸網(wǎng)的接地與防雷6.8.2接觸網(wǎng)的防雷設(shè)備6.8接觸網(wǎng)的接地與防雷管型避雷器及其在接觸網(wǎng)中的安裝示意圖

6.8.2接觸網(wǎng)的防雷設(shè)備當接觸網(wǎng)產(chǎn)生過電壓時，角隙上穿放電電流被引入大地，此時角隙之間的電弧在電場力和上升的熱氣流作用下，自動沿著開放的角型導(dǎo)體向外拉長，弧柱迅速變細并在大氣中冷卻熄滅，從而提高了避雷器的防污能力及接觸網(wǎng)運行的可靠性。放電角型間隙是角隙避雷器的關(guān)鍵部分，它由兩個串在一起的火花間隙組成，其中一個靠邊的角固定在防污型支柱絕緣子上，用截面不小于25mm2的鋼絞線或70mm2的鋼