接触网对自闭(贯通)线路的感应电压

1

接触网对自闭（贯通）线路的感应电压

杭州供电段 孙元新

随着铁路的跨越式发展，杭州供电段管内的沪宁、沪杭、浙赣线已全部改造成为复线电气化铁路。但是，由于段原管辖的自闭（贯通）线路基本都是沿着铁路线架设的，与新架设的接触线平行路程较长、间距较短，在施工中，由于带电接触网的静电感应和电磁感应，在自闭(贯通)线路上会产生较高的感应电压，严重危及到作业人员的生命安全。因此，必须了解感应电压的形成原理及大小，从而采取有效的防护措施，防止因感应电压导致人身伤亡事故的发生，确保劳动施工的安全。为解决这一问题，通过电磁理论计算与实际测量自闭（贯通）线路上的感应电压就显得很有必要。 1 感应电压产生的原理及其计算方法

接触网对自闭（贯通）线路的感应电压指的是带电运营的接触线通过静电感应和电磁感应在自闭（贯通）线路上产生的静电感应电压和电磁感应电压之和。 1.1静电感应电压

1.1.1 根据电场强度的定义和库仑定律，电荷为τ单位长度线路在距线χ处的电场强度为：πεχ

τ2=

E （1）

式中：ε——介质的介电系数。 1.1.2 根据式（1），利用静电场的守恒特性，可知电荷为τ单位长度线路在距线χ处的电位为：

1ln 2C Ed +-

=-

=⎰

χπε

τ

χϕ （2）

1.1.3 根据式（2），利用电磁场的唯一性定理，采用镜像法，电荷为τJ 的接触线对距其

χ处的合成电位为：

χ

πε

πε

χπε

ϕϕϕτ

ττ

D

D J

J

J

X ln

2)

ln 2(ln 221=

--

+-

=+= （3） （3）

1.1.4 根据式（3），分别假设χ在接触线表面和在 自闭（贯通）电力线路上的表面，可知其静电感应 电压为：

χ

χ

χ

J

χJ′

D

H χ

H

χX

χ

R

H D

R

H D

J

J

J

G

J

G U

U 2ln

ln 2ln

2ln 2χ

πε

χ

πε

τ

τ

ϕ

ϕ==

= （4）

式中：U G ——静电感应电压

U J ——接触网电压 R ——接触导线半径；

1.1.5 根据式（4）及接触网的供电特性可知，如果接触线长度为L ，自闭（贯通）架空线路与接触线平行接近长度为l ，且l

L

l D

L

l R

H D

U

U

U

J

J

G

⨯

⨯⨯≈⨯

⨯=χ

χ

ln

3.02ln

ln （5）

备注：根据接触网的运行经验，复线时：

3.02ln

1=R

H ；单线时：

2.02ln

1=R

H

在具体计算的时候，还需考虑一些其它的因素，例如相邻其他并行线路、线路上电缆直埋以及附近树木的影响，因此，计算的结果必须乘以一个静电综合屏蔽系数，根据实际测量结果分析，一般取该系数为0.3～0.6，故接触网对自闭（贯通）线路的实际感应电压为：]ln

3.06.0,ln 3.03.0[L

l D

L

l D

U

U U J

J G ⨯

⨯⨯⨯⨯

⨯⨯⨯∈χ

χ

（6）

1.2 电磁感应电压

由于沪宁、沪杭、浙赣线接触网供电方式为直供加回流线，接触线与回流线相距很近，且电流大小相等、方向相反，故对外磁场影响很小，产生的磁感应电压也比较小，根据实际测量结果分析，电磁感应电压可以忽略不计，这里就不进行理论分析了。 2 实测情况

在接触网送电前后，对有关自闭（贯通）线路区段进行了感应电压的测量，下面是其中两段线路的测量记录。 2.1 测试一

测量区段：沪杭线七宝～李家塘贯通线路2#杆～91#杆。 测试时间：2006年8月2日、10月18日。 测试线路概况：

（1）接触网供电方式为直供加回流线。

（2）接触网供电臂全长约23km ，对轨面高度约为6450mm 。

（3）贯通线路总长6.048km ，对地间距10m 左右，其中高压电缆0.715km/5组，架空线路5.333km ，且距接触网平行距离大部分在20m 左右。

（4）测试仪表为DT890B 数字式万用表。

将上述参数代入式（6），可知在不考虑线路静电屏蔽的影响时，贯通线路（靠铁路边相）上的静电感应电压为：

KV

U G 254.0)

45.610(20)1045.6(20ln

23333.525.033.02

2

221

≈-+++⨯⨯

⨯⨯=

KV

U

G 508.0)

45.610(20

)1045.6(20ln

23

333.525.036.02

2

222

≈-+++⨯⨯⨯⨯=

实测数据：

2.2 测试二

测试区段：沪杭线海宁～斜桥贯通线路4#杆～92#杆。 测试时间：2006年8月15日、11月28日。 测试线路概况：

（1）接触网供电方式为直供加回流线。

（2）接触网供电臂全长约25km ，对轨面高度约为6450mm 。

（3）贯通线路全为架空线，总长7.253km ，对地（地与轨面高差1.5m 左右）间距7.5m ，其中有2.5km 架空线与接触网平行间距10m 左右，其余架空线与接触网平行间距20m 左右。

（4）测试仪表为DT890B 数字式万用表。

将上述参数代入式（6），可知在不考虑线路静电屏蔽的影响时，贯通线路（靠铁路边相）上的静电感应电压为：

KV

U

G 371.0]

)

5.7145.6(20

)15.745.6(20ln

25

753.4)

5.7145.6(10

)15.745.6(10ln

25

5.2[25.033.02

2

222

2

221

≈-++-++⨯+

-++-++⨯⨯⨯⨯=

KV

U

G 742.0]

)

5.7145.6(20

)15.745.6(20ln

25

753.4)

5.7145.6(10

)15.745.6(10ln

25

5.2[25.03

6.02

2

222

2

222

≈-++-++⨯+

-++-++⨯⨯⨯⨯=