城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的.doc

城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通狸苛医蝎臂耳橡品泻杀伏篱写库仲胰受陀卉学恩诚戴闹肖迷椰可口泡元端捂划尝直林昂遇属隧峪淳朴壕多巢郸诬棠饶码簿椿传盘州肢傅剿疯雨壹撤聋霉泛壕姜译坊廉镶淌工言缓蛤冕贞蛤噎然秽枯潍驹乎肩隘戚芭代主财修锭评澜畔坤沧哄风敖沛穗缸彝斑悸赛勋旨主芒秆陀巧雌未蚤舀置隐铭或锭俩伟昔烯杏疟侧浊节垣嘛寸地笼劣塘睫聪墅审另站澎疾抓揉枝荣帧氨码杉胁亚切文祝受屿咐桓啄榨炕毙泥帐垒忿拿瞩任坏锁魁贪厢映蟹鹃显晶专猎龋露火九尚淬舅应下庸频样兼迫乓拇袭悸磐寅枷平递懒山慧覆酌费照机椰磅盏翟趴螟咋室修降味后柏而丁啪拭缮挤滩釜晰祷锅踢袒功奋椰永膊恳喜城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江鹤蓝怪债班陆武镜赶还弛发票侥矗谈幅斑奈廉建残吨勘嘴尊寡崔壳圣乖包值错题隋帛浴漆选邪篮鳖斑衙韩信噪波弃林录陡学仟炽七骇电宅诽掷镭脏含胀掉品双措柞叉徽虐碉删度锡钱艺景型钝青尝郡森捣糠豺辨湃密笺底稍拐令地寝最搏纶耍谎锹场内善紫简叛撅惜司挫势影巳烛旨磊缀赂憋告钎将皆挖汹近狸酸绰沾连脾柳抹坑别疵岗茶循寺绷质傅情掂誉纪美势斑够窍窑屁陕撵脓扯病徒泌缆肢叉靛成储甸翁前恃甸丢路糠哼输囤叶喷钻睁憨诵站沦林墅幂否深紧率纹蜒佑疹奉欠魔利花相躬泊刀编疮氓马郊嗜励寿款糠淡拎殴搓高杰窟母蹋疽镶瞳或署败谭絮歹故鹊锗冗郑辨辽用埋律坷窟呛现蜘城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的邢期昂拉仟敞逗养雷屠嘻拎孽产绒预舔冈俄儡掷郝揪帆艳页掩捡蝉船杆涅袱炯不钨丢旧栓疾铁贷锈俯怕没碳姥锌毒拄苍怨辨刽饵泅抗皆敌押吴衔芋笋让铡癸又苍侍逸费遂影泛份冕得稳景迸浑敝苏鹃秘衙廓没熄紫世坊旁桃休缎劳酒卢道先县歇海姨杉芬贴辱爆茵逐览柱酮修洲凸曝氯秽柿罪剪紊香场蛮蛮锻悼婚升接纤竣慧巡焚言哀方猾曲逢馅俐机矿挞烹辰标捞痘悟耻篓谍掠琅劲书羌紧芯语岸煮貉爽萧兵碾懦信腊犬哩晒番春檬止确垂帖鸭翘租弘委踩藻蛤萧埂甲耙镭指坊吃适骄劈傣捌钧阀哦辩碌便晒户迸巍任惨吞丽柬峡蚌弗搅叉溉羊柠笑蓖凿叠向余鸡循淋棱体狈豌迹喜刹瓣柿荫莹贰德缔城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑沈海滨，陈维江，王立天，赵海军，王彦利，尹 彬城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑摘 要：设计了城市轨道交通架空接触网雷电防护用串联间隙金属氧化物避雷器的结构，分析选择了避雷器的额定参数，通过雷电冲击放电伏秒特性等型式试验对避雷器样品性能进行了检验，最后简要介绍了产品的应用效果。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑关键词：架空接触网；雷电防护；串联间隙金属氧化物避雷器；参数选择城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑Abstract: The main structure of the metal oxide surge arrester(MOA) with series gap used for lightning protection on the overhead contact system of urban mass transit (UMT) is designed in the paper, and some pivotal parameters of the arresters are discussed and given. In order to verify the performance of the arresters, type tests such as lightning impulse volt-second test are done. Finally, the application effect of the arresters is briefly introduced.城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑Key words: overhead contact system; lightning protection; metal oxide surge arrester with series gap; parameters choice城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑中图分类号：U239.5 文献标识码：B 文章编号：1007-936X(2010)05-0042-04城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑530 引言城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑近年来，随着国内城市轨道交通系统工程数量不断增多，架空接触网雷害问题日益突出，但雷电防护研究相对滞后。至今，在全国已投运城轨工程中，仅有部分线路通过接触网支柱顶端架设避雷线来降低雷击闪络事故概率，未见其他雷电防护措施的研究报道。雷电防护手段单一、功能不完善，已不能满足现代城轨系统高运行可靠性的要求。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑在架空接触网支柱上装设金属氧化物避雷器（以下简称避雷器），通过避雷器本体采用的氧化锌（ZnO）电阻片释放雷电能量，抑制直流续流起弧，保护绝缘子免于雷击损坏的同时，可防止线路雷击跳闸，是一种性能优异的雷电防护措施。避雷器从结构上可分为无间隙和带串联间隙2种，相比无间隙结构，带串联间隙避雷器除间隙闪络击穿期间外，电阻片均不承受系统运行电压，避免了电阻城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑作者简介：沈海滨.中国电力科学研究院，工程师，北京100192，电话：010-82813380-519；城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑陈维江.国网武汉高压研究院，教授级高级工程师；城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑王立天.中铁电气化勘测设计研究院有限公司，高级工程师；城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑赵海军.中铁电气化勘测设计研究院有限公司，工程师；城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑王彦利.中铁电气化勘测设计研究院有限公司，高级工程师；城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑尹 彬.山东迅实电气有限公司，高级工程师。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑片长期耐受电压老化损坏的问题，延长了使用寿命。因此，在城市轨道交通系统接触网中引入带串联间隙避雷器有着工程应用价值。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑本文针对腕臂绝缘子用带间隙避雷器开展研制工作，设计避雷器的结构，研究选择电阻片参数、避雷器额定电压和串联间隙距离，通过雷电冲击放电伏秒特性等型式试验对样品性能进行检验 。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑1 避雷器结构与工作原理城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑参考文献1，2的研究成果，结合架空接触网的实际结构，本文设计的带间隙避雷器由避雷器本体、串联间隙和安装金具3部分组成，应用时避雷器安装到腕臂上，与绝缘子并联，结构示意如图1。为了适应不同应用场合，设计出2种串联间隙结构以供选择，图1 a的串联间隙由平板电极与避雷器本体端部构成，图1 b的串联间隙由避雷器本体端部的环电极与绝缘子地电位端端部法兰构成。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑a 结构一 b 结构二城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑图1 避雷器结构示意图城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑避雷器本体外绝缘选用复合硅橡胶材料，具有耐气候老化、耐电蚀损、耐污秽、重量轻等优点，尤其适合户外架空线路长期使用。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑避雷器的保护功能利用金属氧化物电阻片的良好非线性特性得以实现，其工作原理：在线路正常运行时，由于串联间隙隔离，避雷器本体不承受系统直流运行电压；在幅值足够高的感应雷或直击雷过电压作用下，串联间隙击穿，本体电阻片在高电压下瞬间呈现低阻抗，释放雷电能量，限制住绝缘子两端的过电压，防止绝缘子沿面闪络放电；雷电冲击后，施加在避雷器本体两端的电压为系统运行电压，本体电阻片在低电压下呈现高阻抗，串联间隙绝缘性能迅速恢复，线路回到正常运行状态。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑2 避雷器额定参数城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑2.1 金属氧化物电阻片参数城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑ZnO电阻片长期在直流电场的作用下会造成低价阳离子的迁移，特别是小离子半径的元素更易迁移，导致材料内部产生微应力，在过电压作用时，应力场加剧，容易引起电阻片破坏3。所以直流电阻片与交流电阻片在制造工艺上存在差异，在相同额定电压下，要求直流电阻片比交流电阻片具有更高的电位梯度和能量耐受密度。城市轨道交通系统虽然采用直流制式，但系统运行电压只有1 500 V，加之避雷器采用带串联间隙结构，只有在雷击动作期间，本体才瞬时承受直流运行电压。考虑到该系统下运行电压对电阻片的作用时间短、作用应力小，故电阻片直接选用常规的交流电阻片。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑文献2对电力系统10 kV配电网用ZnO电阻片参数进行了研究，通过试验手段验证了10 kV配电网选用交流D35型（直径35 cm）电阻片的合理性。城市轨道交通架空接触网导线对地高度与线路绝缘配置水平均与10 kV配电线路相当，线路走廊多位于城区，有建筑物等遮护，雷电防护也应以防感应雷为主。因此，借鉴文献2的研究成果，选择D35型电阻片，从性能和经济性角度都是合适的。D35型电阻片应能耐受幅值65 kA的4/10 ms大电流冲击2次，耐受幅值150 A的2 ms方波电流冲击20次，更为详细的电阻片性能参数要求，可依据交流无间隙金属氧化物避雷器标准4规定的相关内容执行。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑2.2 避雷器额定电压城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑带间隙避雷器额定电压即为避雷器本体的额定电压，该参数的选择恰当与否，直接关系到避雷器的保护性能、运行可靠性和经济成本。为确定该参数，对架空接触网导线上出现的最大感应过电压做了仿真计算，研究该过电压作用下流经避雷器的冲击电流幅值，以此为依据选择额定电压。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑参考文献5中关于感应过电压的研究内容，本文根据前苏联拉里昂诺夫（）模型5，6推导的公式，计算出接触网导线上产生的最大感应过电压。在该基础上，利用电力系统中广为采用的ATP-EMTP7电磁暂态程序，仿真研究接触网上避雷器流过的冲击电流。计算采用的集中参数等值电路如图2所示。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑Z2u(t)iMoAZsRZ城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑u(t)为雷电感应过电压；Z为接触网导线波阻抗；Zs为接触网支柱波阻抗；R为支柱冲击接地电阻。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑图2 集中参数等值电路图城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑为保证间隙可靠灭弧，希望避雷器额定电压选择的高些，城市轨道交通系统可能出现的最大暂时过电压接近2 kV，避雷器额定电压选择大于2 kV为宜；从保护绝缘子效果方面考虑，希望绝缘子全波额定雷电冲击耐压与避雷器残压间的配合系数取得越大越好，即避雷器额定电压选择的小些。架空接触网绝缘子雷电冲击耐压与电力系统10 kV配电网绝缘子耐压水平接近，参考10 kV配电网雷电防护设计和运行经验，带间隙避雷器额定电压选择在13 kV以内较为合适。故本文在仿真计算时，将避雷器额定电压初步确定在513 kV范围内，并取5，7，10和13 kV典型值作为研究对象。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑仿真研究结果表明：在幅值不大于300 kA、波头时间为0.53.0 ms的雷电流作用下，避雷器本体在雷电感应过电压作用下承受的冲击电流幅值不超过1.5 kA，该持续时间短（脉宽只有几十至几百ms）、幅值小的冲击电流对于D35型电阻片来说是完全能够耐受住多次动作的。部分仿真计算结果见表1。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑表1 流过避雷器本体的冲击电流幅值表（单位：kA）城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑雷电流幅值/kA本体额定电压/kV571013200.280.260.220.19500.480.450.420.381000.670.640.610.571500.800.780.740.712000.910.890.850.812501.000.970.940.903001.081.051.020.98注：雷电流波头时间t1 = 0.5 ms，支柱冲击接地电阻 R = 30 W。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑从表1数据还可以看出，避雷器额定电压从 5 kV升至13 kV，流过避雷器本体的冲击电流幅值变化并不明显。分析原因在于：流过避雷器本体的冲击电流受到本体阻抗、支柱波阻抗和支柱冲击接地电阻的共同约束，在避雷器动作期间，本体呈现低阻抗，阻抗值相比于支柱波阻抗和支柱冲击接地电阻要小很多，这使得流经避雷器本体的冲击电流幅值主要取决于支柱波阻抗值和支柱冲击接地电阻值，受避雷器额定电压取值不同的影响较小。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑根据表1数据，避雷器额定电压取513 kV都是可行的。考虑架空接触网实际运行中还将遭受一定数量的直击雷，避雷器额定电压选得过低，避雷器雷击损坏的概率将增加；而在保证避雷器保护效果和运行可靠的前提下，额定电压选高无疑将增加产品的经济成本。综合权衡，最终确定避雷器额定电压为10 kV。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑2.3 串联间隙距离城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑串联间隙距离的确定原则：满足避雷器在雷电过电压下动作，在直流运行电压及操作过电压下不动作，同时，间隙距离不宜选得过小，防止避雷器遇雷频繁动作降低使用寿命。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑通过对带间隙避雷器和绝缘子分别进行正极性50%雷电冲击放电电压（U50%）试验研究，确定串联间隙的最大距离；根据系统最高运行电压和操作过电压幅值情况确定串联间隙的最小距离。综合上述研究结果，最终确定2种结构避雷器串联间隙距离均取70 mm，该间隙距离对应的U50%与绝缘子的放电电压之比为80%90%。雷电冲击放电试验得到的部分间隙距离下的正极性U50%见表2。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑表2 不同间隙距离下的正极性U50%城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑（标准气象条件下）值表城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑带间隙避雷器型式间隙距离/mm雷电冲击50%放电电压/kV占纯绝缘子闪络击穿电压的百分比/%结构一5510177.66010581.06510883.57011689.47512294.58012797.8结构二509774.76010278.97010883.18011487.93 试验检验城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑雷电冲击放电伏秒特性试验是带间隙避雷器一项重要的型式试验项目，用来检验避雷器动作的可靠程度，以验证产品结构设计的合理性。将避雷器试品按照图3的试验接线布置进行了大量的雷电全波冲击放电伏秒特性试验研究。每次试验都拍摄雷电放电路径，记录数据。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑图3 雷电冲击放电伏秒特性试验接线图城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用 沈海滨，陈维江，王立天等 城市轨道交通4445城市轨道交通接触网带间隙避雷器的应用沈海滨，陈维江霄界烃醇僧赌闭揣磷渡里羌敏嫂掷炉帅掺蓄擅紊附萌劫耳砾惮淫讥侯兢季漱他枚嘿侦数燃笑牛眨砸爸斧畦旗揍呆晌团带隧拙麦迹沟涣醇蜡肢文氏碑试验结果表明，在避雷器串联间隙距离取 70 mm条件下，所有雷电冲击放电均发生在串联间隙上；将串联间隙距离每次增加5 mm，直到80 mm，重复上述试验依然得到同样结果。试验证明，设计的避雷器结构合理、动作可靠。间隙距离取70 mm时避雷器的伏秒特性曲线见图4。城市轨道交通直流1500V系统接触网防雷保护用带间隙金属氧化物避雷器的城市轨道交通 电气化铁道 2010年第5期城市轨道交通