青藏铁路格拉段防雷接地技术的研究

摘要

青藏铁路格拉段地处青藏高原腹地，全长1100km，全线84％的线路在海拔4000m以上，50％以上线路穿过多年冻土地区，该地区雷暴活动频繁、土壤电阻率达到3000Ω·m以上，冻土、高原问题是青藏铁路建设的三大难题之二。青藏高原独特的地理环境和气候条件，为青藏铁路输变电系统防雷接地系统设计、施工带来了前所未有的困难。目前，国内外对于青藏铁路输变电系统防雷接地的研究基本上还处于空白，需有针对性地开展此方面的系统研究，以保证青藏铁路的正常运行。 本文通过分析青藏铁路格拉段雷暴活动情况，从雷暴的形成、特征、活动规律及雷电流参数和地闪等方面介绍了该地区的雷暴特点，总结出格拉段铁路所经地区的雷暴特点和分布规律，就该地区铁路输配电系统防雷接地工程的实施和防护原则提出了建议。对铁路35kV贯通线的耐雷水平进行了分析。仿真分析了绝缘子片数、避雷线、避雷器对线路耐雷水平的影响，给出了建议的避雷器安装方式。为了提高变电站接地系统的降阻效果，分析了格拉段地质条件和冻土分布情况，根据现场实际情况，可利用自然接地体、采用立体接地网、降低接地电阻要求、利用有利的地理条件等方式提高降阻要求。试验分析该地区，采用不同埋设方式时金属接地体工频接地电阻的变化情况，给出了建议的接地体接地电阻计算公式，同时探讨了使用低电阻接地模块降低接地电阻的可行性。建立变电站的土壤模型是进行接地系统设计的基础。采用Laplace方程，推导出点电流源在多层水平土壤中的电位分布，建立了土壤电阻率与测量间距之间的关系曲线(ρ-α曲线)，给出了4层以下土壤典型的ρ-α曲线图，通过Wenner四极法测量得到的ρ-α曲线，可以快速的大致判断出所测地区的土壤结构。根据青藏铁路望楚段变电站现场所测的ρ-α曲线，表明该地区变电站接地网设计时土壤结构可以按照两层土壤考虑。为了解决按照单层均匀土壤进行接地电阻计算时存在较大的设计误差，利用CDEGS软件包仿真分析了水平双层土壤结构中接地网面积、反射系数、上层土壤厚度等参数变化对接地电阻的影响，为接地网的设计提供了理论指导和工程建议。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1青藏铁路简介

1.2开展青藏铁路冻土地区输变电系统防雷接地研究的意义

1.2.1进行防雷系统研究的意义

1.2.2进行接地系统研究的意义

1.3青藏线输变电系统防雷接地研究的主要内容及存在问题

1.3.1雷暴活动规律及电力系统防雷措施研究

1.3.2降低接地系统接地电阻方法的研究

1.3.3土壤模型的确定及其影响分析

1.4本文的主要研究内容

第2章 青藏铁路沿线雷暴活动与35kV贯通线防雷技术的分析

2.1格拉段铁路雷暴活动分析

2.1.1雷暴的形成与特点

2.1.2格拉段雷暴活动规律

2.1.3格拉段地闪及雷电流幅值

2.1.4格拉段雷电防护原则

2.2青藏线变电站的雷电防护

2.3提高35kV电力贯通线耐雷水平的研究

2.3.1无避雷线耐雷水平的研究

2.3.2有避雷线耐雷水平的研究

2.3.3安装避雷器后耐雷水平的计算

2.4本章小结

第3章 提高接地系统降阻效果的研究

3.1格拉段地质分析

3.2降阻措施探讨

3.2.1利用自然接地体

3.2.2采用立体接地网

3.2.3降低接地电阻要求

3.2.4利用有利的地理条件

3.3接地体工频接地电阻研究

3.3.1水平接地体的分析

3.3.2垂直接地体的分析

3.3.3利用系数的分析

3.3.4接地模块的分析

3.4小结

第4章 土壤模型的确定及分析

4.1土壤模型的分析与建立

4.1.1水平多层土壤的电位分布

4.1.2不同土壤层数的ρ-α曲线

4.1.3望楚段变电站土壤结构模型的确定

4.2水平双层土壤中接地电阻仿真分析

4.2.1接地网面积的影响

4.2.2长宽比对接地电阻的影响

4.2.3上层土壤电阻率对接地电阻的影响

4.2.4上层土壤厚度对接地电阻的影响

4.2.5反射系数对接地电阻的影响

4.3小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文