کاربرد دیسکانکتورهای فشار قوی در سیستم‌های تأمین برق راه‌آهن

سوییچ‌های سنتی به تدریج برای نیازهای عملیاتی سیستم‌های تأمین برق حرکتی مدرن کافی نشده‌اند. ظهور جداکننده‌های فشار بالا به طور موثر این شکاف را پر کرده است. سیستم‌های جداکننده فشار بالا ساختار سوییچ‌های معمولی را بهینه می‌کنند، قابلیت استفاده آنها را گسترش می‌دهند و بر جزئیات دقیق تأکید بیشتری دارند، بنابراین ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم‌های برق در عملیات واقعی را افزایش می‌دهند. بنابراین، تحلیل و مطالعه کاربرد جداکننده‌های فشار بالا در سیستم‌های تأمین برق حرکتی ضروری است.

۱. سیستم‌های تأمین برق حرکتی
سیستم تأمین برق حرکتی الکتریکی که در حال حاضر در چین استفاده می‌شود، یک شکل جدید از حرکت ریلی با برق است - یک فناوری حرکتی نوظهور که به طور گسترده در خطوط راه‌آهن اصلی و حمل و نقل شهری استفاده می‌شود و عملکرد عالی و بهبود قابل توجه راحتی حمل و نقل عمومی را ارائه می‌دهد. در استفاده عملی، حرکت الکتریکی به طور مداوم انرژی الکتریکی را به نیروی مکانیکی حرکتی تبدیل می‌کند تا لوکوموتیوهای ریلی و واحدهای چندگانه الکتریکی را به حرکت درآورد.

سیستم‌های حرکت الکتریکی فعلی چین بر اساس نوع جریان به سه دسته تقسیم می‌شوند: جریان متناوب تک‌فاز با فرکانس صنعتی، جریان مستقیم و جریان متناوب تک‌فاز با فرکانس پایین. از این میان، سیستم جریان متناوب تک‌فاز با فرکانس صنعتی رایج‌ترین است که عمدتاً در خطوط راه‌آهن برق‌رسانی شده استفاده می‌شود.

حرکت الکتریکی سه مزیت کلیدی دارد:

• لوکوموتیوهای الکتریکی سوخت نمی‌برند بلکه از منابع انرژی ثانویه استفاده می‌کنند، که به حرکت غیرخوددار موجب می‌شود و به طور مؤثر قطارها را می‌راند.

• این فناوری صرفه‌جویی در انرژی را ترویج می‌دهد؛ با ورود بخش راه‌آهن چین به یک مرحله توسعه جدید، لوکوموتیوهای الکتریکی به طور گسترده‌تری استفاده می‌شوند.

• این فناوری ایمنی عملیاتی را افزایش می‌دهد. با پیشرفت‌هایی در میکروالکترونیک و فناوری اطلاعات، لوکوموتیوهای الکتریکی مدرن تشخیص خطا در زمان واقعی، رانندگی خودکار و کنترل دوردست را پشتیبانی می‌کنند که به طور قابل توجهی سطح اطلاعاتی سیستم‌های حرکتی را افزایش می‌دهد.

۲. ویژگی‌ها، عملکردها، انواع و تحولات جداکننده‌های فشار بالا

(۱) عملکردها و نقش‌ها
با وجود اینکه جداکننده‌های فشار بالا تنها اخیراً در سیستم‌های برق چین به طور گسترده استفاده شده‌اند، عملکرد برجسته‌ای از خود نشان داده‌اند. عملکردهای اصلی آنها دوگانه است:

• وقتی باز هستند، فاصله دیدنی و ایمنی الکتریکی بین تماس‌ها را تضمین می‌کنند؛

• وقتی بسته هستند، به طور مطمئن جریان مداوم مجاز را منتقل می‌کنند.

این توانایی‌ها به طور قابل توجهی ایمنی و کارایی عملیاتی را افزایش می‌دهند. نقش‌های کلیدی شامل:
• جداسازی برق: در حین تعمیر، جداکننده‌ها تجهیزات بدون برق را از مدارهای زنده جدا می‌کنند و نقطه قطع دیدنی ایجاد می‌کنند که افراد و تجهیزات را محافظت می‌کند.
• عملیات تغییر (انتقال بوس): آنها انتقال ایمن تجهیزات بین وضعیت‌های اجرایی، ایست، یا تعمیر را ممکن می‌سازند و بازسازی عملیاتی انعطاف‌پذیر و ایمن را تسهیل می‌کنند.

(۲) انواع
انواع جداکننده‌ها بر اساس معیارهای مختلف متفاوت هستند:

• بر اساس محل نصب: بیرونی یا داخلی؛

• بر اساس سطح ولتاژ: ولتاژ پایین یا ولتاژ بالا؛

• بر اساس طراحی ساختاری: تک‌پایه، دوپایه یا سه‌پایه؛

• بر اساس مکانیسم عملیاتی: دستی، الکتریکی یا هوایی.

(۳) پیشرفت‌های فناوری
جداکننده‌های سنتی اغلب بعد از استفاده طولانی‌مدت، مساحت تماس بین تماس‌های متحرک و ثابت کاهش می‌یافت، که منجر به مقاومت بیشتر، از دست دادن بیشتر در هدایت و مصرف انرژی بالاتر می‌شد. اخیراً، نوآوری‌هایی مانند فناوری تماس انگشتی و طراحی سطح لبه‌دار به طور قابل توجهی هدایت و قابلیت اطمینان را بهبود بخشیده‌اند. این بهبودها کاربرد جداکننده‌های فشار بالای مدرن را در زیرساخت‌های برق چین گسترش داده‌اند.

۳. کاربردها در سیستم‌های تأمین برق حرکتی
(۱) کنترل دوردست (تلئوپراتیون)
جداکننده‌های فشار بالا اکنون اجزای مهم در سیستم‌های شبکه برق راه‌آهن برق‌رسانی شده هستند که ایزولاسیون خطا و نگهداری بخشی را ممکن می‌سازند، بنابراین ایمنی و دقت عملیاتی را افزایش می‌دهند. با توجه به تعداد زیاد و توزیع گسترده ایستگاه‌های مرکزی در شبکه راه‌آهن برق‌رسانی شده چین، عملیات دستی محلی کارآمد نیست و محدودیت‌های خودکارسازی را ایجاد می‌کند. بنابراین، اجرای کنترل دوردست برای پیشرفت مدرنیزاسیون راه‌آهن ضروری است.

با پیشرفت‌های ارتباطات سیمی و بی‌سیم، واحد‌های انتهایی دوردست (RTU) می‌توانند به مکانیزم‌های عملیاتی الکتریکی یکپارچه شوند. این یکپارچه‌سازی نه تنها چالش‌های کلیدی عملیات جداکننده‌های دوردست را حل می‌کند، بلکه قابلیت اطمینان سیستم، تامین پایدار برق و افزایش سطح خودکارسازی راه‌آهن برق‌رسانی شده را نیز افزایش می‌دهد.

(۲) نظارت ویدیویی سیمی/بی‌سیم
از آنجا که جداکننده‌های شبکه معمولاً خارجی و بدون نظارت نصب می‌شوند، نظارت دوردست به همراه کنترل دوردست ضروری است. سیستم‌های نظارت ویدیویی اجازه می‌دهند تا شرایط میدانی به طور مداوم تحت نظارت قرار گیرند و خطاها را در تصمیمات دستور العمل کاهش دهند.

اجرای چنین سیستم‌هایی نیاز به راه‌حل‌های ارتباطی هیبریدی دارد - ترکیبی از فناوری‌های سیمی و بی‌سیم مانند پهنای باند گسترده فرکانس‌پرش و وای‌فای، که هر دو در چین پیشرفته هستند. یکپارچه‌سازی این روش‌های پیشرفته ارتباطی امکان نظارت ویدیویی دوردست قوی را فراهم می‌کند و ایمنی، قابلیت اطمینان و کارایی عملیات راه‌آهن برق‌رسانی شده را افزایش می‌دهد.

(۳) نظارت بر دما به صورت آنلاین
با وجود ساختار ساده، تماس‌ها و انگشت‌های تماس جداکننده به محیط‌های خارجی سخت مواجه هستند که آنها را در معرض اکسیداسیون قرار می‌دهد. اکسیداسیون مقاومت تماس را افزایش می‌دهد و گرمای زیادی تولید می‌کند که اگر بررسی نشود می‌تواند منجر به خرابی تجهیزات یا آتش‌سوزی شود.

در دوران زیرستایون‌های هوشمند و عملیات بدون نظارت، نظارت از راه دور بر دما غیرقابل انفصال شده است. سه روش اصلی در چین استفاده می‌شود: حسگرهای بی‌سیم، حسگرهای لیزری و ترموگرافی مادون قرمز—که استفاده از حسگرهای لیزری بیشترین محبوبیت را دارد.

حسگرهای دمای لیزری مستقیماً به تماس‌ها یا انگشتان تماس متصل می‌شوند. داده‌ها از طریق لیزهای مقاوم در برابر ولتاژ بالا به واحد پردازش مرکزی ارسال می‌شوند و سپس به کامپیوترهای پشتیبان زیرستایون برای تحلیل به‌موقع منتقل می‌شوند. نرم‌افزارهای اختصاصی برای مدیریت و تحلیل داده‌ها در چین توسعه یافته‌اند که نظارت قابل اعتماد بر دما را تضمین می‌کنند. با این حال، هزینه‌های بالای تجهیزات و توسعه نرم‌افزار هنوز چالشی است.

۴. نتیجه‌گیری
سیستم ریلی الکتریفیه شده چین وارد مرحله جدیدی از توسعه شده است. بهینه‌سازی مداوم جداکننده‌های سنتی—با استفاده از فناوری‌های تماس انگشتی و سطح خراشدار—به طور قابل توجهی عملکرد جداکننده‌های ولتاژ بالا در کاربردهای تغذیه تنش را بهبود بخشیده و مدرن‌سازی شبکه ریلی ملی را تسهیل کرده است.

در مقایسه با روش‌های تأمین برق سنتی، تغذیه الکتریکی تنش از کارایی بیشتر، ایمنی بالاتر و مصرف انرژی کمتر برخوردار است. یکپارچه‌سازی جداکننده‌های ولتاژ بالای پیشرفته با سیستم‌های تغذیه الکتریکی تنش به علامتی از مدرن‌سازی ریلی چین تبدیل شده و فناوری الکتریفیکی کشور را در میان بهترین‌های جهان قرار داده است.