Magas feszültségű kikapcsolók alkalmazása vonatkozó tápellátási rendszerekben

A hagyományos kapcsolók egyre inkább nem felelnek meg a modern nyomerejű villamos rendszerek működési igényeinek. A magasfeszültségi szektorok bevezetése hatékonyan kitöltötte ezt a szakadékot. A magasfeszültségi szektorrendszer optimalizálja a hagyományos kapcsolók szerkezetét, kibővíti alkalmazási területüket, és nagyobb hangsúlyt fektet a részletekre, így növelve a villamos rendszerek működési biztonságát és megbízhatóságát. Ezért alapvető fontosságú a magasfeszültségi szektorok alkalmazásának elemzése és tanulmányozása a nyomerejű villamos rendszerekben.

1. Nyomerejű Villamos Rendszerek
A jelenleg Kínában használt elektromos nyomerejű villamos rendszer egy új formáját képezi a vasúti nyomerejű hajtást az elektromosság felhasználásával—ez egy újonnan kifejlesztett hajtástechnológia, amely széles körben alkalmazódik a fővonalú vasutakon és városi közlekedési rendszereken, kiváló teljesítményt és jelentős közlekedési kényelmet nyújtva. A gyakorlati használat során az elektromos nyomerejű rendszer folyamatosan átalakítja az elektromos energiát mechanikai nyomerejű hajtóerővé, hogy meghajtja a vasúti járműveket és elektrikus vonatokat.

Kína jelenlegi elektromos nyomerejű rendszerei a működőáram típusa szerint három csoportba oszthatók: ipari frekvenciájú egyfázisú AC, DC, és alacsonyfrekvenciás egyfázisú AC. Ezek közül az ipari frekvenciájú egyfázisú AC rendszer a legelterjedtebb, főleg az elektromos vasútaknál használják.

Az elektromos nyomerejű rendszer három kulcsfontosságú előnyt kínál:

• Az elektromos járművek nem viselnek üzemanyagot, hanem másodlagos energiaforrásokat használnak, lehetővé téve a nem önmagában lévő nyomerejű hajtást, ami hatékonyan meghajtja a vonatokat.

• Energiafelhasználás csökkentése; ahogy Kína vasúti ágazata egy új fejlesztési szakaszba lép, az elektromos járművek szélesebb körben kerülnek alkalmazásra.

• Működési biztonság javítása. A mikroelektronika és információs technológia fejlődésének köszönhetően a modern elektromos járművek támogatják a valós idejű hibaérzékelést, az autonóm vezetést és a távoli irányítást, jelentősen növelve a nyomerejű rendszerek informatizációs szintjét.

2. Magasfeszültségi Szektorok Tulajdonságai, Függvényei, Típusai és Fejlődése

(1) Függvények és szerepek
Bár a magasfeszültségi szektorok csak most kezdtek el széles körben alkalmazásra kerülni Kína villamos rendszereiben, kiemelten jól teljesítettek. Az alapvető függvényeik kettős:

• Nyitott állapotban biztosítanak látványosan és elektromosan biztonságos izolációt a kapcsolópontok között;

• Zárt állapotban megbízhatóan továbbítják a nominális folyamot.

Ezek a képességek jelentősen javítják a biztonságot és a működési hatékonyságot. A főbb szerepek:
• Energiaválasztás: Karbantartási műveletek során a szektorok kizárják a lekapcsolt eszközöket a villamos hálózattól, létrehozva egy világosan látható szakadási pontot, amely megőrzi a személyzet és a berendezések biztonságát.
• Kapcsoló műveletek (Buszátváltás): Biztonságosan lehetővé teszik az eszközök futtatási, várakozási vagy karbantartási állapotai közötti átmenetet, rugalmasságot és biztonságot nyújtva a működési rekonfigurációknál.

(2) Típusok
A szektorok típusai több kritérium szerint oszthatók be:

• Telepítési hely szerint: külső vs. belső;

• Feszültségszint szerint: alacsonyfeszültségű vs. magasfeszültségű;

• Szerkezeti koncepció szerint: egyoszlopos, kétoszlopos vagy háromoszlopos;

• Működtetési mechanizmus szerint: kézi, elektromos vagy gázművészeti.

(3) Technológiai fejlesztések
A hagyományos szektorok gyakran csökkentett érintkezési területtel szenvedtek a mozgó és a rögzített kapcsolópontok között hosszú használat után, ami növekedő ellenállás, nagyobb vezetési veszteségek és emelkedő energiafogyasztás eredményeként mutatkozott. A legfrissebb innovációk, mint a ujj-kapcsoló technológia és a gerenda felületi tervezés, jelentősen javították a vezetékenységet és a megbízhatóságot. Ezek a fejlesztések kiterjesztették a modern magasfeszültségi szektorok alkalmazási területét Kína villamos infrastruktúrájában.

3. Alkalmazások a Nyomerejű Villamos Rendszerekben
(1) Távoli irányítás (Telerobotic)
A magasfeszültségi szektorok ma kulcsszerepet játszanak az elektromos vasútak catenary rendszerében, lehetővé téve a hibák kizárását és a szekcionált karbantartást, ezáltal javítva a működési biztonságot és pontosságot. Mivel Kína elektromos vasúthálózatának számos és széles körben elosztott központi állomása van, a manuális helyi műveletek hatékonysága korlátozott, és akadályozza az automatizálást. Így a távoli irányítás bevezetése alapvető fontosságú a vasúti modernizáció előrehaladásához.

A vezetékelt és vezeték nélküli kommunikáció fejlődésével a távoli terminál egységeket (RTU) integrálhatják az elektromos működtetési mechanizmusokba. Ez nem csak a távoli szektor-műveletek kulcsfontosságú kihívásait oldja meg, de növeli a rendszer megbízhatóságát, garantálja a stabil energiaellátást, és emeli a teljes elektromos vasútak automatizációs szintjét.

(2) Vezetékelt/vezeték nélküli videófigyelés
Mivel a catenary szektorok általában külső, felügyelet nélküli helyeken telepítik, a távoli figyelés alapvető fontosságú a távoli irányítás mellett. A videófigyelő rendszerek lehetővé teszik a mezői feltételek folyamatos felügyeletét, minimalizálva az emberi hibákat a parancsok meghozatalakor.

Ezeknek a rendszereknek a telepítése olyan hibrid kommunikációs megoldásokat igényel, amelyek kombinálják a vezetékelt és vezeték nélküli technológiákat, mint például a frekvenciaugrásos spektrumterjesztés és a Wi-Fi, amelyek mindkettő fejlett Kínában. Ezek az előrehaladott kommunikációs módszerek integrálásával erősítik a távoli videófigyelést, tovább javítva az elektromos vasútak biztonságát, megbízhatóságát és hatékonyságát.

(3) Online hőmérséklet-monitoring
Bár egyszerű szerkezeteik ellenére a szektorok kapcsolópontjai és a kapcsolóujjuk kiszolgáltatottak a kemény környezeti körülményekhez, ami régen oxidálódni hajlanak. Az oxidálódás növeli a kapcsolóellenállást, és túlzott hőt termel, ami hagyatkozás nélkül felszabadulhat, eszközhiba vagy tűz kialakulásához vezethet.

Az intelligens átalakítóállomások és az ember nélküli műveletek korában a távoli hőmérséklet-figyelés elengedhetetlenvé vált. Kínában három fő módszert használnak: vezeték nélküli érzékelők, szövetcsatorna-érzékelők és infravörös termográfia – a szövetcsatorna-érzékelés a legelterjedtebb.

A szövetcsatorna-hőmérséklet-érzékelőket közvetlenül a kapcsolók vagy kapcsolóujjakhoz rögzítik. Az adatot magasfeszültségű ellenálló szövetcsatornák átadja egy központi feldolgozási egységnek, majd továbbítják az átalakítóállomás háttértámaszereihez valós idejű elemzésre. Kínában már fejlesztették ki a dedikált adatkezelési és elemző szoftvert, ami megbízható hőmérséklet-figyelést biztosít. Ugyanakkor a berendezések és a szoftverek fejlesztésének magas költsége továbbra is kihívást jelent.

4. Következtetés
A kínai elektromos vasúti rendszer új fejlesztési szakaszba lépett. A hagyományos diszjunktornak a ujj-kapcsoló és a gerincelt felület technológiával történő folyamatos optimalizálása jelentősen javította a magasfeszültségű diszjunktornak a vonatkozó alkalmazásokban való teljesítményét, gyorsítva a nemzeti vasúthálózat modernizációját.

A hagyományos ellátási módokkal szemben az elektromos hajtás sokkal hatékonyabb, biztonságosabb és alacsonyabb energiafelhasználással jár. A fejlett magasfeszültségű diszjunktorok integrálása az elektromos hajtás rendszereivel a kínai vasúti modernizáció jellemzője lett, amely a ország elektromos technológiáját a világ legjobbainak sorába helyezi.