铁道电网过电压分析与防护 电网、暂态、防雷与接地【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

铁道电网过电压分析与防护 电网、暂态、防雷与接地PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

绪论1

0.1 铁道供电1

0.2 过电压与绝缘水平1

0.3 过电压类型2

0.4 铁道电网中的过电压3

0.4.1 雷电过电压4

0.4.2 工频过电压4

0.4.3 感应过电压4

0.4.4 操作过电压4

0.4.5 谐振过电压4

0.4.6 电力机车诱发过电压5

0.5 过电压研究方法5

0.5.1 解析计算5

0.5.2 物理模拟5

0.5.3 计算机仿真6

0.5.4 现场测量6

0.6 过电压防护与绝缘配合6

0.7 本书内容7

第1章 铁道供电及设施8

1.1 概述8

1.2 牵引供电系统9

1.2.1 系统结构9

1.2.2 系统的基本设施9

1.2.3 系统的工作特点10

1.3 牵引变电所11

1.3.1 单相接线变电所11

1.3.2 三相接线变电所15

1.3.3 平衡接线变电所18

1.4 牵引网27

1.4.1 馈线、轨道及回流线27

1.4.2 接触网工作特点及其要求28

1.4.3 接触网结构29

1.4.4 接触网导线参数32

1.4.5 牵引网阻抗34

1.4.6 接触网中电流分布36

1.4.7 接触网的绝缘距离37

1.4.8 高速接触网设计新概念37

1.5 牵引供电方式39

1.5.1 外部电源供电方式39

1.5.2 单边供电与越区供电40

1.5.3 双边供电方式42

1.5.4 直接供电方式42

1.5.5 带回流线的直接供电方式42

1.5.6 经吸流变压器供电的方式43

1.5.7 经自耦变压器供电的方式45

1.5.8 同轴电力电缆供电方式48

1.5.9 牵引供电的分段49

1.5.10 牵引供电的换相50

1.6 开闭所与分区所51

1.6.1 开闭所51

1.6.2 分区所52

1.6.3 自耦变压器所53

1.6.4 吸流变压器53

1.7 无功补偿与网压补偿54

1.7.1 牵引供电系统的谐波与功率因数54

1.7.2 无功功率的补偿54

1.7.3 接触网的网压补偿58

1.7.4 接触网的网压自动调整59

1.8 电力机车及特性60

1.8.1 电传动方式61

1.8.2 列车动力配置方式63

1.8.3 交-直传动方式的电力机车64

1.8.4 交-直-交传动方式的动车组66

1.9 贯通线与自闭线供电70

1.9.1 贯通线70

1.9.2 轨道电路与自闭线70

1.9.3 贯通线、自闭线的电压等级与相互关系74

1.9.4 贯通线、自闭线的电源74

1.9.5 贯通线、自闭线的架设76

1.9.6 贯通线、自闭线的运行77

1.9.7 贯通线、自闭线的特点79

1.10 高速铁道供变电工程简介80

1.10.1 工程概况80

1.10.2 牵引供电系统及变电所81

1.10.3 接触网84

1.10.4 电力供电系统85

第2章 电路暂态分析基础88

2.1 基本概念88

2.1.1 暂态过程的初始值88

2.1.2 动态电路时域分析方法89

2.1.3 n阶常微分方程及其解89

2.1.4 动态电路的激励与响应91

2.1.5 暂态过程中过电压的估计92

2.2 一阶电路的暂态过程92

2.2.1 R、L电路接通交流电源92

2.2.2 R、C电路接通交流电源93

2.2.3 一阶电路响应的三要素法94

2.3 二阶电路的暂态过程95

2.3.1 当α＞ω0，即R＞2？时的暂态过程95

2.3.2 当α＜ω0，即R＜2？时的暂态过程97

2.3.3 抑制暂态过程振荡的讨论99

2.4 任意激励和高阶电路的暂态求解方法100

2.4.1 杜阿美尔积分法100

2.4.2 卷积积分法101

2.4.3 拉普拉斯积分变换法102

2.4.4 状态变量法104

2.5 非线性电路暂态求解方法107

2.5.1 非线性电阻和非线性电感108

2.5.2 直接积分法108

2.5.3 分段线性化方法109

2.5.4 数值计算法111

第3章 分布参数电路的波过程113

3.1 波动方程与行波113

3.1.1 波动方程113

3.1.2 行波116

3.1.3 波阻抗的特点117

3.2 行波的折射与反射120

3.2.1 线路末端开路121

3.2.2 线路末端短路122

3.2.3 线路末端接有电阻122

3.2.4 直流电压合闸于末端开路的有限长线路123

3.2.5 直流电压合闸于末端接地的有限长线路124

3.2.6 线路中电阻的投入与切除125

3.2.7 有限长电缆段插入无限长线路中的波过程（网格法）128

3.2.8 集中参数元件与无损线的互换130

3.3 折射波计算的等值电路131

3.3.1 等值电路131

3.3.2 行波从一条线路折射到多条线路中132

3.3.3 多条线路上的行波汇集133

3.3.4 行波通过串联电感134

3.3.5 行波通过并联电容135

3.4 波过程计算的特性线方法136

3.4.1 基本原理136

3.4.2 特性线法应用139

3.5 平行多导线中的波过程141

3.5.1 静电耦合基本原理141

3.5.2 平行导线间静电耦合及应用144

3.6 线路上行波的衰减与变形147

3.6.1 行波衰减与变形的原因147

3.6.2 冲击电晕对波过程的影响147

3.6.3 电晕对行波衰减和变形的影响148

3.7 单相绕组中的波过程151

3.7.1 单相绕组模型及其解151

3.7.2 绕组中的初始电压分布154

3.7.3 绕组中的稳态电压分布156

3.7.4 绕组中的电压振荡156

3.7.5 变压器绕组中的过电压防护156

3.8 三相绕组中的波过程158

3.8.1 中性点直接接地方式158

3.8.2 中性点不接地方式159

3.8.3 三角形接线方式159

3.8.4 行波在绕组之间的传播160

3.9 波过程的数值计算161

3.9.1 无损单相线路的等值电路162

3.9.2 集中参数元件的等值电路164

3.9.3 有损线路的等值电路167

3.9.4 开关操作的处理168

3.9.5 结点电压及求解169

3.9.6 电磁暂态计算程序简介172

第4章 雷云放电与大气过电压173

4.1 雷云放电及特点173

4.1.1 雷云及电荷分布173

4.1.2 雷云放电174

4.1.3 雷电活动特征175

4.1.4 雷击危害175

4.1.5 雷击的选择性175

4.1.6 球雷176

4.2 雷电参数176

4.2.1 雷电日与雷电小时176

4.2.2 地面落雷密度177

4.2.3 雷电通道的波阻抗177

4.2.4 雷电流极性与幅值178

4.2.5 雷电流的波头时间、波长及陡度179

4.2.6 防雷计算中的雷电流波形180

4.2.7 雷电的多重放电181

4.2.8 雷电的放电能量与功率181

4.3 直接雷击过电压182

4.3.1 雷电直击一端接地的有限长导体182

4.3.2 雷电直击无限长导线185

4.4 感应雷电过电压185

4.4.1 静电感应分量186

4.4.2 电磁感应分量186

4.4.3 架空导线上出现的雷电感应过电压计算187

4.4.4 雷击一端接地的导体对附近金属构件产生的感应电压191

第5章 雷电防护装置195

5.1 直击雷防护原理及装置195

5.1.1 直击雷防护原理195

5.1.2 避雷针及其保护范围196

5.1.3 采用折线法确定避雷针的保护范围197

5.1.4 采用滚球法确定避雷针的保护范围200

5.1.5 避雷线及保护范围201

5.1.6 其他直击雷防护方法203

5.1.7 雷电定位系统简介204

5.2 雷电行波防护205

5.2.1 避雷器工作原理205

5.2.2 避雷器的电气特性要求205

5.2.3 电磁脉冲防护207

5.3 避雷器结构及特性207

5.3.1 保护间隙207

5.3.2 管型避雷器208

5.3.3 阀型避雷器209

5.3.4 磁吹避雷器212

5.3.5 金属氧化物避雷器212

5.3.6 电涌保护器215

5.4 避雷器的电气参数216

5.4.1 保护间隙217

5.4.2 管型避雷器218

5.4.3 阀型避雷器218

5.4.4 金属氧化物避雷器221

5.4.5 电涌保护器224

5.5 避雷器的运行监测225

5.5.1 MOA避雷器运行监测225

5.5.2 避雷器记数器227

5.5.3 避雷器放电电流记录器228

第6章 接地及其装置229

6.1 接地与安全229

6.1.1 接地基本概念229

6.1.2 接地类型230

6.1.3 接地的电气安全232

6.2 土壤电阻率与接地电阻要求234

6.2.1 常见的土壤电阻率235

6.2.2 接地电阻的基本要求237

6.3 接地电阻与跨步电压计算237

6.3.1 与地面平齐的垂直接地体238

6.3.2 埋入地面下的垂直接地体240

6.3.3 多根垂直接地体的并联240

6.3.4 水平接地体241

6.3.5 不同形状的水平接地体242

6.3.6 垂直接地体与水平接地体组合243

6.3.7 接地网244

6.3.8 接触电势与跨步电压246

6.4 双层土壤中的接地电阻计算247

6.4.1 双层土壤上层中的垂直接地体247

6.4.2 双层土壤中的垂直接地体249

6.4.3 埋入双层土壤中的垂直接地体250

6.5 接地网的数值计算251

6.5.1 计算模型252

6.5.2 场中任意点的电位计算253

6.5.3 电阻系数的计算255

6.5.4 接地网导体分段的划分257

6.5.5 接地网参数计算257

6.5.6 CDEGS软件简介257

6.6 降低接地电阻与改善地面电位分布258

6.6.1 增加接地体长度，扩大接地网面积259

6.6.2 利用自然接地体259

6.6.3 局部换土及土壤处理259

6.6.4 应用降阻剂261

6.6.5 深埋与深井接地262

6.6.6 爆破灌浆接地262

6.6.7 利用污水263

6.6.8 利用河流等自然条件延伸接地体263

6.6.9 冻土地区的接地改善263

6.6.10 改善接地网的地面电位分布264

6.6.11 减小通过接地网的电流264

6.7 接地装置的发热与防腐蚀266

6.7.1 接地装置材料的选择266

6.7.2 接地体的发热266

6.7.3 接地线的发热268

6.7.4 接地装置的腐蚀269

6.7.5 金属体的腐蚀程度表征270

6.7.6 接地装置防腐措施270

6.8 钢轨电位升高271

6.8.1 钢轨电位升高的机理与特征271

6.8.2 钢轨电位升高的危害275

6.8.3 钢轨电位升高的防护措施276

6.9 铁道走廊内的地电位升高277

6.9.1 铁道走廊地电位升高机理277

6.9.2 传导电位的分析计算278

6.10 接地参数的测试281

6.10.1 接地电阻测试仪281

6.10.2 接地电阻测试282

6.10.3 接触电压和地面电位分布测试285

6.10.4 土壤电阻率测试286

6.10.5 地电位分布的模拟测试287

第7章 供电线路的雷电防护289

7.1 概述289

7.2 架空线路落雷估计与评价指标290

7.2.1 线路上落雷次数估计290

7.2.2 击线率、击杆率与建弧率292

7.2.3 线路的耐雷水平和雷击跳闸率293

7.2.4 地面落雷引起线路跳闸的估计294

7.2.5 线路雷击跳闸率计算的蒙特卡洛法简介296

7.3 接触网的耐雷水平与跳闸率计算296

7.3.1 感应雷过电压及耐雷水平297

7.3.2 雷电直击接触网的耐雷水平298

7.3.3 雷电直击架空地线299

7.3.4 雷击独立接地的支柱顶部301

7.3.5 雷击有架空地线的支柱顶部302

7.3.6 雷击跳闸率306

7.4 贯通线自闭线的耐雷水平与跳闸率计算310

7.4.1 线路的耐雷水平310

7.4.2 线路的雷击跳闸率311

7.5 电缆线段的雷电过电压分析与防护313

7.5.1 雷电波对电缆主绝缘的危害与防护313

7.5.2 雷电波对单芯电缆护层绝缘的危害与防护315

7.6 接触网的防雷措施318

7.6.1 防雷特点318

7.6.2 防雷保护措施319

7.7 接触网上的避雷器应用321

7.7.1 接触网上安装避雷器的原因、要求与位置选择321

7.7.2 接触网用避雷器322

7.7.3 接触网上避雷器的保护范围估计323

7.7.4 对接触网上避雷器作用的评估324

7.8 贯通线与自闭线的防雷措施325

7.8.1 防雷特点325

7.8.2 防雷保护措施326

第8章 变电所的雷电防护330

8.1 概述330

8.2 变电所的直击雷防护331

8.2.1 变电所落雷次数估计331

8.2.2 避雷针设置方式332

8.2.3 加强变电所电子设备防护333

8.3 变电所雷电侵入波分析333

8.3.1 避雷器动作过程分析334

8.3.2 侵入雷电过电压分析335

8.4 避雷器的保护范围338

8.4.1 避雷器动作后的雷电作用338

8.4.2 避雷器的保护范围340

8.5 变电所雷电侵入波的防护343

8.5.1 110 kV或220 kV侧进线段防护343

8.5.2 27.5 kV侧馈线防护345

8.5.3 双绕组和三绕组变压器防护348

8.5.4 自耦变压器防护349

8.5.5 变压器中性点防护349

8.5.6 GIS变电所防护350

8.6 变电所防雷计算351

8.6.1 计算目的和内容351

8.6.2 建立计算模型353

8.6.3 过电压计算355

8.6.4 防雷计算中的若干问题讨论356

8.7 变电所防雷可靠性评估360

8.7.1 评估技术指标360

8.7.2 危险波曲线及其比较361

8.7.3 可靠性评估指标的计算362

8.7.4 考虑随机性的雷害绝缘故障率计算方法简介363

参考文献365