高速铁路牵引网雷电风险评估方法研究

高速铁路牵引网雷电防护技术研究中，准确评估雷害风险等级并建立有效风险管理策略是亟待解决的关键技术难题，直接影响高速铁路的运行可靠性和建设成本。为解决这一难题，本项目提出开展高速铁路牵引网雷电风险评估方法研究。采取理论分析、数据挖掘、仿真计算相结合的方法，分析高速铁路牵引网雷害风险源、损害类型及危险等级，研究牵引网动态雷害机理，建立适合于不同损害类型的高速铁路牵引网雷害风险综合评估模型；研究分析雷电活动特征、雷击损害类型、桥梁路基隧道结构等差异对牵引网造成雷击损害的机制，建立适合于我国长距离高速铁路牵引网的全参数、多因子、全路段雷害风险量化评估方法；提出不同危险等级下的牵引网雷电风险综合管理策略。项目成果将为牵引网雷电风险评估提供一种新的技术路线，为防雷工程差异化技术方案的深入研究提供支撑，对高速铁路牵引供电系统雷电过电压防护、安全稳定运行和降低建设成本，均有重大理论意义和工程应用价值。

为准确评估高速铁路牵引网雷害风险、增强雷电防护措施配置的针对性，有效提高高速铁路防雷安全运行水平，本项目开展了高速铁路牵引网雷电风险评估方法和雷电风险综合管理策略研究。基于全国电网雷电定位系统，研发了高速铁路雷电数据分析平台，实现了对高铁沿线雷电数据的统计分析及可视化输出等。提出了基于三维击距弧柱面的高速铁路牵引网全参数、多因子、全路段雷害风险分析评估方法，得到了不同高架桥高度下牵引网的雷害风险水平。建立了基于策动点阻抗函数的高速铁路直击雷耐雷水平分析电磁暂态模型和基于“场路耦合”原理的感应雷耐雷水平分析模型，得到了雷击不同水平及垂直距离情况下的感应雷过电压特征及大地电阻率对直击雷及感应雷耐雷水平的影响。研究提出了高速铁路牵引网雷害风险评估指标及等级划分标准，形成了完整的高速铁路雷害风险评估流程及不同危险等级下的牵引网雷电风险综合管理策略，并以京沪高铁为例对其雷害风险进行了评估。设计开发了高速铁路牵引网雷害风险评估系统，实现了对高速铁路雷害风险的准确、快速、便捷评估，为高速铁路雷害风险评估技术的推广应用奠定基础。项目研究成果对高速铁路雷电过电压的防护具有重要的理论意义和工程应用价值。