Приложение на високонапреговите разключвачи в системите за тракционно електропитане

Традиционните прекъсвачи са станали все по-недостатъчни за оперативните изисквания на модерните системи за тракционно електроопитомагьосване. Появата на високонапредените разединители ефективно е попълнила тази празнина. Системите с високонапредени разединители оптимизират структурата на традиционните прекъсвачи, разширяват техния обхват от приложение и поставят по-голям акцент върху детайлите, което подобрява безопасността и надеждността на електроопитомагьосването при фактическа работа. Затова е необходимо да се анализира и изучава приложението на високонапредените разединители в системите за тракционно електроопитомагьосване.

1.Системи за тракционно електроопитомагьосване
Електрическата система за тракционно опитомагьосване, която се използва в Китай в момента, представлява нова форма на релсов тракционен превод, първенстван от електричество - новаторска технология за движение, широко приложена в основните железопътни линии и градския релсов транспорт, предлагайки отлични характеристики и значително подобряващ удобството на обществения транспорт. В практическия използване, електрическата тракция непрекъснато преобразува електрическата енергия в механична тракционна мощ, за да приведе в действие локомотиви и електрически влакове.

В момента китайските системи за електрическа тракция се класифицират според типа тока в три категории: индустриално-честотен единичен фазен переменен ток, постоянен ток и ниско-честотен единичен фазен переменен ток. От тези, индустриално-честотната единична фазна система е най-популярната, използвана главно в електрифицираните железопътни линии.

Електрическата тракция предлага три ключови преимущества:

• Електрическите локомотиви не носят гориво, а използват вторични източници на енергия, позволявайки небутово тракционно опитомагьосване, което ефективно привежда в действие влаковете.

• Призовава за спестяване на енергия; с влизането на железнодорожния сектор на Китай в нов етап на развитие, електрическите локомотиви се разпространяват още повече.

• Подобрява безопасността на операциите. Благодарение на напредъка в микроелектрониката и информационните технологии, съвременните електрически локомотиви подкрепят реално време на откриване на дефектни, автономно управление и дистанционно управление, значително увеличавайки информационния ниво на системите за тракционно опитомагьосване.

2.Характеристики, функции, видове и развитие на високонапредените разединители

(1) Функции и роли
Макар че високонапредените разединители са били широко приемани само наскоро в китайските електроопитомагьосвани системи, те демонстрират изключителни характеристики. Тяхните основни функции са двойни:

• Когато са отворени, те осигуряват видимо и електрически безопасно разстояние между контактите;

• Когато са затворени, те надеждно носител на номиналната непрекъсната ток.

Тези способности значително подобряват както безопасността, така и ефективността на операциите. Ключови роли включват:
• Изолация на енергията: По време на поддръжка, разединителите изолират деенергираните устройства от живи вериги, създавайки ясно видима точка на прекъсване, която защитава персонала и оборудването.
• Комутационни операции (Прехвърляне на шина): Те позволяват безопасни прехвърляния на устройствата между работещи, резервни или поддръжки състояния, облекчавайки гъвкави и сигурни оперативни конфигурации.

(2) Видове
Видовете разединители варират в зависимост от няколко критерия:

• По местоположение на инсталация: външни и вътрешни;

• По ниво на напрежение: нисковoltage и високонапредени;

• По конструктивен дизайн: еднопостов, двупостов или трипостов;

• По механизъм на управление: ръчен, електрически или пневматически.

(3) Технологични напредъци
Традиционните разединители често страдаха от намалена площ на контакт между движещи се и неподвижни контакти след продължително използване, водещо до увеличено съпротивление, по-високи проводни загуби и повишено енергийно потребление. Недавните иновации, като технологията за контакт с пръсти и дизайна с насечена повърхност, значително подобрели проводимостта и надеждността. Тези подобрения са разширили обхвата на приложение на съвременните високонапредени разединители в китайската електроинфраструктура.

3. Приложения в системите за тракционно електроопитомагьосване
(1) Дистанционно управление (телоуправление)
Високонапредените разединители са сега ключови компоненти в електрифицираните железопътни системи за контактна мрежа, позволяващи изолация на дефектни и секционна поддръжка, което подобрява безопасността и точността на операциите. Учитывайки големия брой и широкото разпределение на хабовите станции в китайската електрифицирана железопътна мрежа, ръчното управление на място е неефективно и ограничава автоматизацията. Ето защо, имплементирането на дистанционно управление е важно за напредъка на модернизацията на железниците.

С напредъка на жицеви и безжични комуникации, единици за дистанционно управление (RTU) могат да бъдат интегрирани в електрически механизми за управление. Тази интеграция не само решава ключови предизвикателства в дистанционното управление на разединители, но и подобрява надеждността на системата, гарантира стабилно електроопитомагьосване и повишава общото ниво на автоматизация на електрифицираните железопътни линии.

(2) Жицево/безжично видео наблюдение
Тъй като разединителите за контактна мрежа обикновено се инсталират външно и без надзор, дистанционното наблюдение е необходимо заедно с дистанционното управление. Системите за видеонаблюдение позволяват непрекъснат надзор на полевите условия, минимизирайки човешката грешка в решенията за команди.

Разпространяването на такива системи изисква хибриден комуникационен подход - комбиниране на жицеви и безжични технологии като скокови разширени спектри и Wi-Fi, които са зрели в Китай. Интеграцията на тези напредъчни комуникационни методи позволява силно дистанционно видео наблюдение, допълнително подобрявайки безопасността, надеждността и ефективността на електрифицирани железопътни операции.

(3) Онлайн мониторинг на температурата
Въпреки простата си структура, контактите и контактните пръсти на разединителите са изложени на сурови външни условия, което ги прави податливи на оксидация. Оксидацията увеличава контактното съпротивление и генерира излишен топлинен нагрев, който може да доведе до отказ на оборудването или пожар, ако не се контролира.

В ерата на умните подстанции и безпилотните операции, дистанционното наблюдение на температурата е станало незаменимо. В Китай се използват три основни метода: безжични сензори, влакнени оптични сензори и инфрачервена термография – най-широко приет е методът с влакнени оптични сензори.

Влакнените оптични сензори за температура се закрепват директно върху контактите или контактните пръсти. Данните се предават чрез оптични влакна, устойчиви към висок напрежение, до централна обработваща единица, откъдето се релайрат до компютри на задната част на подстанцията за реално време анализ. В Китай вече е разработено специализирано програмно обеспечение за управление и анализ на данни, което осигурява надеждно наблюдение на температурата. Въпреки това, високите разходи за оборудване и разработка на софтуер остават предизвикателство.

4. Заключение
Електрифицираната железопътна система на Китай е влязла в нов етап на развитие. Непрекъснатата оптимизация на традиционните разединители – чрез технологии с пръстови контакти и гравирани повърхности – значително е подобрила производителността на високонапрежените разединители в приложенията за тракционна мощ, ускорявайки модернизацията на националната железопътна мрежа.

В сравнение с традиционните начини на доставка на енергия, електрическата тракция предлага по-висока ефективност, подобрена безопасност и по-ниско енергийно потребление. Интеграцията на напреднали високонапрежени разединители с системи за електрическа тракция е станала отличителна черта на модернизацията на железопътната мрежа в Китай, като поставя електрификационната технология на страната сред най-добрия в света.