کاربرد تیرکنندههای فشار قوی در سیستمهای تأمین برق حرکتی
سوییچهای سنتی به تدریج برای نیازهای عملیاتی سیستمهای تامین برق راهآهن کافی نمیشوند. ظهور جداکنندههای ولتاژ بالا به طور موثر این شکاف را پر کرده است. سیستمهای جداکننده ولتاژ بالا ساختار سوییچهای معمولی را بهینه میکنند، قابلیت کاربرد آنها را گسترش میدهند و بر جزئیات دقیق تأکید بیشتری دارند، بنابراین امنیت و قابلیت اطمینان سیستمهای برق در عملیات واقعی را افزایش میدهند. بنابراین، تحلیل و مطالعه کاربرد جداکنندههای ولتاژ بالا در سیستمهای تامین برق راهآهن ضروری است.
۱. سیستمهای تامین برق راهآهن
سیستم تامین برق راهآهن الکتریکی که در حال حاضر در چین استفاده میشود، یک فرم جدید از هدایت ریلی با برق است—یک فناوری جدید پیشرفت که به طور گسترده در خطوط راهآهن اصلی و حمل و نقل شهری مورد استفاده قرار گرفته و عملکرد عالی و بهبود قابل توجه راحتی حمل و نقل عمومی را ارائه میدهد. در استفاده عملی، هدایت الکتریکی به طور مداوم انرژی الکتریکی را به قدرت مکانیکی هدایت میکند تا لوکوموتیوهای ریلی و واحدهای چندگانه الکتریکی را حرکت دهد.
سیستمهای هدایت 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 بیشترین استفاده را دارد و عمدتاً در راهآهنهای برقی مورد استفاده قرار میگیرد.
هدایت الکتریکی سه مزیت کلیدی دارد:
لوکوموتیوهای الکتریکی سوخت ندارند بلکه از منابع انرژی ثانویه استفاده میکنند که به تأمین قدرت هدایت غیرخودکفای خود کمک میکند و به طور موثر 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 مورد استفاده قرار میگیرند.
این فناوری امنیت عملیاتی را افزایش میدهد. با پیشرفت 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 هدایت را افزایش میدهد.
۲. ویژگیها، عملکردها، انواع و تکامل جداکنندههای ولتاژ بالا
(۱) عملکردها و نقشها
با اینکه جداکنندههای ولتاژ بالا تنها اخیراً در سیستمهای برق چین به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتهاند، عملکرد عالی آنها نشان داده شده است. عملکردهای اصلی آنها دوگانه است:
در حالت باز، آنها فاصله جداسازی مشهود و الکتریکی ایمن بین تماسها را تضمین میکنند؛
در حالت بسته، آنها به طور قابل اعتماد جریان مداوم مجاز را منتقل میکنند.
این تواناییها به طور قابل توجهی امنیت و کارایی عملیاتی را افزایش میدهند. نقشهای کلیدی شامل:
• جداسازی برق: در حین تعمیرات، جداکنندهها تجهیزات بیقدرت را از مدارهای زنده جداسازی میکنند و نقطه شکست مشهودی ایجاد میکنند که شخصیل و تجهیزات را محافظت میکند.
• عملیات تغییر (انتقال بوس): آنها انتقال ایمن تجهیزات بین حالتهای فعال، آماده و تعمیرات را ممکن میسازند و بازآرایی عملیاتی انعطافپذیر و ایمن را تسهیل میکنند.
(۲) انواع
انواع جداکنندهها بر اساس معیارهای مختلف متفاوت هستند:
بر اساس محل نصب: خارجی 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 پنوماتیک.
(۳) پیشرفتهای فناوری
جداکنندههای سنتی غالباً پس از مدت طولانی استفاده، مساحت تماس بین تماسهای متحرک و ثابت کاهش مییافت که منجر به افزایش مقاومت، افزایش تلفات هدایت و افزایش مصرف انرژی میشد. اخیراً، نوآوریهایی مانند فناوری تماس انگشتی و طراحی سطح مورد استفاده برای افزایش هدایت و قابلیت اطمینان بسیار مؤثر بودهاند. این بهبودها کاربرد جداکنندههای ولتاژ بالای مدرن را در زیرساختهای برق چین گسترش دادهاند.
۳. کاربردها در سیستمهای تامین برق راهآهن
(۱) کنترل دوردست (تلئوپراتیون)
جداکنندههای ولتاژ بالا اکنون اجزای مهمی در سیستمهای کاتنری راهآهن برقی هستند که ایزولاسیون خرابی و تعمیرات بخشی را ممکن میسازند و امنیت و دقت عملیاتی را افزایش میدهند. با توجه به تعداد وسیع و توزیع گسترده ایستگاههای مرکزی در شبکه راهآهن برقی چین، عملیات دستی محلی کارایی کمتری دارد و خودکارسازی را محدود میکند. بنابراین، اجرای کنترل دوردست برای پیشرفت مدرنسازی راهآهن ضروری است.
با پیشرفت در ارتباطات سیمی و بیسیم، واحدهای پایانه دوردست (RTU) میتوانند در مکانیزمهای عملیاتی الکتریکی یکپارچه شوند. این یکپارچهسازی نه تنها چالشهای کلیدی عملیات جداکننده دوردست را حل میکند بلکه قابلیت اطمینان سیستم را افزایش میدهد، تأمین برق پایدار را تضمین میکند و سطح کلی خودکارسازی راهآهن برقی را افزایش میدهد.
(۲) نظارت تصویری سیمی/بیسیم
از آنجا که جداکنندههای کاتنری معمولاً خارجی و بدون نظارت نصب میشوند، نظارت دوردست به همراه کنترل دوردست ضروری است. سیستمهای نظارت تصویری اجازه میدهند تا شرایط میدانی به طور مداوم تحت نظارت قرار گیرند و خطاهای انسانی در تصمیمات دستوری را کاهش دهند.
نصب این سیستمها نیازمند راهحلهای ارتباطی ترکیبی است—ترکیبی از فناوریهای سیمی و بیسیم مانند پهنای باند پرشی و Wi-Fi که در چین پیشرفته هستند. یکپارچهسازی این روشهای پیشرفته ارتباطی نظارت تصویری دوردست قوی را ممکن میسازد و امنیت، قابلیت اطمینان و کارایی عملیات راهآهن برقی را بیشتر میکند.
(۳) نظارت بر دما در خط
با وجود ساختار ساده، تماسها و انگشتهای تماس جداکنندهها در محیط خارجی سختگیرانه قرار دارند که آنها را در معرض اکسیداسیون قرار میدهد. اکسیداسیون مقاومت تماس را افزایش میدهد و گرما بیش از حد تولید میکند که میتواند در صورت عدم کنترل، منجر به خرابی تجهیزات یا آتشسوزی شود.
در دوران زیرстанیونهای هوشمند و عملیات بدون نظارت، مانیتورینگ دمای از راه دور به یک ضرورت تبدیل شده است. سه روش اصلی در چین استفاده میشود: حسگرهای بیسیم، حسگرهای لیزرویی و ترموگرافی مادون قرمز—با حسگرهای لیزرویی که بیشترین میزان پذیرش را دارند.
حسگرهای دما لیزرویی مستقیماً روی تماسها یا انگشتان تماس نصب میشوند. دادهها از طریق الیاف لیزری مقاوم در برابر ولتاژ بالا به واحد پردازش مرکزی ارسال میشوند و سپس به کامپیوترهای پشتیبان زیرستان برای تحلیل همزمان منتقل میشوند. نرمافزارهای تخصصی برای مدیریت و تحلیل دادهها در چین توسعه یافتهاند که مانیتورینگ قابل اعتماد دما را تضمین میکنند. با این حال، هزینههای بالای تجهیزات و توسعه نرمافزار همچنان چالشی است.
۴. نتیجهگیری
سیستم راهآهن الکتریفیه شده چین وارد مرحله جدیدی از توسعه شده است. بهینهسازی مداوم جداکنندههای سنتی—از طریق فناوریهای تماس انگشتی و سطح خراشدار—به طور قابل توجهی عملکرد جداکنندههای ولتاژ بالا در کاربردهای نیروی کشش را بهبود بخشیده و مدرنسازی شبکه راهآهن ملی را تسخیر کرده است.
در مقایسه با حالتهای تأمین برق سنتی، کشش الکتریکی کارایی برتر، ایمنی بالاتر و مصرف انرژی کمتری دارد. یکپارچهسازی جداکنندههای ولتاژ بالای پیشرفته با سیستمهای کشش الکتریکی به علامت مشخصه مدرنسازی راهآهن چین تبدیل شده و تکنولوژی الکتریفیکی کشور را در میان بهترین تکنولوژیهای جهان قرار داده است.
