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高铁与上方高压线火热摩擦,断了怎么办?

作者:电机网
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  这涉及到高铁的:接触网,受电弓,以及高铁牵引电网的供电方式。

  这个图非常适合说明这相互间的关系。

  最上面是接触网,也就是送电的线路,也是我们这里讨论的主要内容。后面细细说。

  弯曲的叫电线是承力网,也就是吊着低下的看着水平的接触网的电线。

  火车,地铁和电网的关系是通过受电弓接触的。

  先来回答问题:不会摩擦生热熔断高压线,但是会有离线引起电火花的情况,也就是起弧的情况。

  对于出现可见火花的放电现象,一般会要求在多少米一次,这种有一个经验性的标准。例如

  因为受电弓底部都有传感器,可以实时测试出接触力的标准偏差与平均接触压力的比值,一般情况下应小于0.3。一旦有问题受电弓就会立刻进行调整。

  下面我们来细节的聊一下,高铁的牵引供电方式:

  从电气化高铁发展的历史能够看到,供电方式其实是有直流,和交流两大类。交流中各个国家又分为不同的供电电压。

  例如直流供电:DC600V,DC750V,DC1500V,DC3000V,直流供电在高铁中采用较少,一般情况在轻轨,或者是地铁等160km/h以下的轨道交通上面使用。

  因为电流较大,一般化都会采用比交流供电更粗的铜绞线。

  单相低频供电:AV15KV,16.7HZ,单相工频供电:AC25KV,50HZ。

  用一个不是很严谨的角度来说,I=P/V。直流电压接触网,要输出大功率就需要大电流。

  我们都知道大电流是产生能量损耗,例如产生热的核心。(交流电不能直接采用I=P/V)

  这几种不同的供电方式,各有各的好处。

  目前多数都采用单向工频供电,可以直接从国家电网中取电,以较高电压向电力机车供电,从而实现大功率供电;不用整流,不用变频,只需要变压就可以。投资小,运营费用低。

  

高铁与上方高压线火热摩擦,断了怎么办?

  最开始不少电气铁路考虑采用的是这种,直接供电方式。牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。

  这种情况容易产生电火花,并且在高速电路上面使用对接触网伤害大。后来就有了BT,AT供电的模式。

  BT(吸流变压器)供电方式这种方式,在接触网和回流线中串接吸流变压器,让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。但是这种形式牵引网阻抗大,受电弓容易起弧(有点火花)。

  这种是相对直接供电方式,就是加一条回流线。通过回流线直接回变电所。仍有一部分点从钢轨返回。这里说一下,钢轨是有部分电流的。只是比较小而已。同时直接回归大地,人相对来说比较安全,但是我们经常能够听到说地铁有报道说:有异物入侵,多数就是存在对轨道信号传输有影响的物体。

  

高铁与上方高压线火热摩擦,断了怎么办?

  牵引电流通过电力机车后从正馈线返回。

  AT(自耦变压器)供电方式供电电压提高,更能适应大功率负荷的供电,功率输送能力强,供电距离远,可减少牵引变电所数量,减少电分相数目,机车通过分相中性段短时失电产生的速度和功率损失得到降低;有效降低对通讯线路的干扰;接触网------电气工程系短时失电产生的速度和功率损失得到降低;有效降低对通讯线路的干扰;AT供电方式接触网结构复杂,供变电设施较多,运营维护难度较大。

  所以,高铁从350KM/h向更高速度突破的时候,需要攻克的技术不单单是机车的动力,风阻设计,更重要其实就是受电网的设计。

  说完这么多电网供电的方式,核心就在于解释,高低压低电流的供应方式,以及回流线不同设计,降低放电情况。(但是还没解释完,咱们慢慢接下来说)

  有人问,高铁电流能有多大?

  这里没有中国高铁的数据,我们拿日本新干线的数据给你做一个参考。

  1964年东海道新干线开通时,BT供电方式,变电所间距20km,最大电流1000A

  这种重型复联悬吊架线,两个柱子之间距离50M。

  这种是CS简单悬链式架线,两个柱子之间也是50M距离。

  来看看新干线的接触网参数。

  基本上接触网也就是跟受电弓接触的电线,都是铜绞线。并且都比较粗。

  实际结构是:

  这里有一个槽口,可以直接卡住,上面用吊索连接承力索。

  我国采用的铜接触线多为TCG-110和TCG-85两种型号,其字母T表示铜材,C表示电车线,G表示带沟槽形式,后面的数字表示该型铜接触线的截面积。

  在接触网运营中,为了保证接触线在一定张力的情况下不断线,要求每年至少要进行一次接触线磨耗测量,当接触网接触线磨耗到一定程度时应当补强或更换。若发现全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的25%时,应当全部更换。平均磨耗没达到25%,局部磨耗超过30%时可局部补强,当局部磨耗达到40%时应切换。

  因此,正常来说,接触网的磨损一直都是在关注中的,同时在受电弓和接触网的运行中,常规都是以出现故障后,快速收弓保护接触网。

  受电弓是指使得电流从接触网传输到机车车辆电气系统的装置。

  受电弓分为三大类:

  (1)地铁、轻轨受电弓

  行驶速度不同:干线一般会达到120km/h以上,而地铁和轻轨一般在120km/h以下;适用电压不同:干线一般为25kV,地铁和轻轨差不多,有3kV、1.5kV或者750V等几种;地铁和轻轨由于电压低,其电流很大,所以其滑板要浸金属滑板或者直接使用铜粉末冶金滑板。

  (2)干线受电弓

  干线受电弓一般为气囊升弓,地铁和轻轨则有气囊式,弹簧式和气缸式等形式;干线铁路其电流相对要小,而且高速下考虑弓头减重,一般采用碳滑板。干线受电弓一般强制要求拥有自动降弓(ADD)系统,而地铁和轻轨根据客户要求;干线受电弓,特别是高速线路,必须考虑高速运行时气流对受电弓动态性能的影响,这就需要在弓头处加装导流板和翼片,而地铁和轻轨受电弓不需要考虑。

  (3)特殊受电弓

  例如针对超高速高铁研发的受电弓。

  受电弓的核心技术在于:有良好的弓网跟随特性及可靠性。

  在接触网接触不好的时候,会出现电弧情况。

  碳滑板是易耗件,其使用公里数大约为十几万公里。并且碳滑板并不算过分昂贵的产品。

  对于京沪线上面,北京——上海的高铁来说。一天来回4000KM,每天都会检查,按照磨损情况一般话1-2周可能就要更换一次碳滑板。

  受电弓同接触网的接触压力70-80N,碳滑板,归算质量90Ns/m。

  根据综合各个国家的高铁情况,有一些经验的内容:

  法国东南高速线(运行速度270km/h)1981年开通时采用弹性链形悬挂,但在3个月内连续两次刮弓事故。深刻的教训得到如下结论:

  (1)可见电弧应控制在1次/160m

  (2)接触力的标准偏差与平均接触压力的比值应小于0.33。

  后续设计的受电弓测试中,有要求受电弓离线(离开受电网)的时间小于100MS,100MS左右会出现电弧现象。

  从实际情况来说,出现电弧情况并不是好事情,不单单对接触网有影响,同时还会带来干扰影响通讯的稳定性,因此各个国家都在尽量避免电弧的产生。

  最后来说说能不能采用滚动滑动的方式来解决摩擦滑动,减少摩擦对电线损耗的问题。也就是用滚柱或者滚轮来受电。

  确实去查询了相关文献,确实有这方面研究,但是并没有这方面的实际操作。

  总结来说,摩擦起热的情况,在高铁运行中并不是最要的危害,反而是离线起弧的问题,才是对机车和电网损害的主要因素。

  目前来说,一般情况是磨不断的。高铁上方的高压线俗称接触网.电压25千伏,采用高强度耐磨材料制作而成,在接触网铺设过程中使用“之”字型排列,所以就形成了高铁上方受电弓的运动轨迹是受电弓左右往复运动,而接触网不动!受电弓上的摩擦作用消耗受电弓涂层,类似于碳刷!

  火热摩擦这是不正常现象,这是弓网拉弧,对受电弓,弓网损害很严重,正常状态是没有拉弧。

  一般拉弧会在下雨天或者弓网压力调节不合适时候出现,磨耗量有标准,达到下限更换就行。

  这个你不用担心,因为经常都有人去检查,并且每天都有测试车来检测他的性能好坏,所以几乎所有的故障都会被检测出来,再说了,上面用于摩擦取电的电线是专用电线,有很高的机械强度,一般磨损到一半都还能足够摩擦取电,所以一般情况下,是不容易出现你所说的问题,你也大可放心。

  停下,等电来

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