Применение высоковольтных разъединителей в системах тягового электроснабжения

Традиционные выключатели становятся все менее подходящими для операционных требований современных систем тягового электроснабжения. Появление высоковольтных разъединителей эффективно заполнило этот пробел. Системы высоковольтных разъединителей оптимизируют структуру традиционных выключателей, расширяют их применимость и уделяют больше внимания мелким деталям, что повышает безопасность и надежность энергосистем в процессе эксплуатации. Поэтому необходимо анализировать и изучать применение высоковольтных разъединителей в системах тягового электроснабжения.

1. Системы тягового электроснабжения
Электрическая система тягового электроснабжения, используемая в настоящее время в Китае, представляет собой новую форму железнодорожной тяги, работающей на электричестве — это перспективная технология, широко применяемая на основных железных дорогах и городском железнодорожном транспорте, обеспечивающая отличные показатели и значительно улучшающая удобство общественного транспорта. В практическом использовании электрическая тяга непрерывно преобразует электроэнергию в механическую тягу для привода железнодорожных локомотивов и электропоездов.

Существующие в Китае системы электрической тяги классифицируются по типу тока на три категории: промышленная частота однофазного переменного тока, постоянный ток и низкочастотный однофазный переменный ток. Из них наиболее распространена система промышленной частоты однофазного переменного тока, которая主要用于电力牵引供电系统。请允许我继续翻译剩下的部分： ```html

Электрическая тяга имеет три ключевых преимущества:

• Электровозы не перевозят топливо, а используют вторичные источники энергии, что позволяет обеспечивать тягу без собственного источника питания, эффективно приводя поезда в движение.

• Она способствует экономии энергии; с выходом железнодорожного сектора Китая на новый этап развития, электровозы используются все более широко.

• Она повышает безопасность эксплуатации. Благодаря прогрессу в области микропроцессорной техники и информационных технологий, современные электровозы поддерживают реальное обнаружение неисправностей, автономное вождение и дистанционное управление, что значительно повышает уровень информатизации систем тяги.

2. Характеристики, функции, типы и развитие высоковольтных разъединителей

(1) Функции и роли
Хотя высоковольтные разъединители были широко внедрены в энергетические системы Китая относительно недавно, они уже продемонстрировали отличные результаты. Их основные функции следующие:

• Когда они открыты, они обеспечивают видимое и электрически безопасное расстояние между контактами;

• Когда они закрыты, они надежно проводят номинальный непрерывный ток.

Эти возможности значительно улучшают как безопасность, так и эффективность эксплуатации. Основные роли включают:
• Электрическая изоляция: во время технического обслуживания разъединители изолируют деэнергизированное оборудование от живых цепей, создавая явно видимую точку разрыва, что обеспечивает защиту персонала и оборудования.
• Переключение (перенос питания): они позволяют безопасно переводить оборудование между состояниями работы, резерва или технического обслуживания, обеспечивая гибкие и безопасные операционные конфигурации.

(2) Типы
Типы разъединителей различаются по нескольким критериям:

• По месту установки: наружные и внутренние;

• По уровню напряжения: низковольтные и высоковольтные;

• По конструктивному дизайну: однопостовые, двухпостовые или трехпостовые;

• По механизму управления: ручные, электрические или пневматические.

(3) Технологические достижения
Традиционные разъединители часто сталкивались с уменьшением площади контакта между подвижными и неподвижными контактами после длительного использования, что приводило к увеличению сопротивления, повышению потерь при проводимости и увеличению потребления энергии. Недавние инновации, такие как технология пальцевых контактов и рифленые поверхности, значительно улучшили проводимость и надежность. Эти улучшения расширили область применения современных высоковольтных разъединителей в энергетической инфраструктуре Китая.

3. Применение в системах тягового электроснабжения
(1) Дистанционное управление (телеуправление)
Высоковольтные разъединители теперь являются важными компонентами в системах контактной сети электрифицированных железных дорог, обеспечивая изоляцию неисправностей и сегментированное техническое обслуживание, что повышает безопасность и точность эксплуатации. Учитывая большое количество и широкое распределение узловых станций в электрифицированной железнодорожной сети Китая, ручное управление на месте является неэффективным и ограничивает автоматизацию. Таким образом, внедрение дистанционного управления является важным шагом для продвижения модернизации железных дорог.

С развитием проводной и беспроводной связи, устройства удаленного терминала (RTU) могут быть интегрированы в электрические механизмы управления. Это не только решает ключевые проблемы дистанционного управления разъединителями, но и повышает надежность системы, обеспечивает стабильное электроснабжение и повышает общий уровень автоматизации электрифицированных железных дорог.

(2) Проводное/беспроводное видеонаблюдение
Поскольку разъединители контактной сети обычно устанавливаются на открытом воздухе и без присмотра, дистанционное наблюдение необходимо вместе с дистанционным управлением. Системы видеонаблюдения позволяют непрерывно контролировать условия на поле, минимизируя ошибки в принятии командных решений.

Для внедрения таких систем необходимы гибридные решения связи, сочетающие проводные и беспроводные технологии, такие как скачкообразное частотное модулирование и Wi-Fi, которые хорошо развиты в Китае. Интеграция этих передовых методов связи обеспечивает мощное дистанционное видеонаблюдение, что еще больше повышает безопасность, надежность и эффективность эксплуатации электрифицированных железных дорог.

(3) Онлайн-мониторинг температуры
Несмотря на простую конструкцию, контакты и контактные пальцы разъединителей подвержены воздействию суровых внешних условий, что делает их восприимчивыми к окислению. Окисление увеличивает контактное сопротивление и вызывает избыточное тепло, что может привести к отказу оборудования или пожару, если его не контролировать.

В эпоху умных подстанций и безлюдных операций дистанционный мониторинг температуры стал незаменимым. В Китае используются три основных метода: беспроводные датчики, волоконно-оптические датчики и термография с использованием инфракрасного излучения — наиболее широко распространенным является волоконно-оптический датчик.

Волоконно-оптические датчики температуры крепятся непосредственно на контакты или контактные пальцы. Данные передаются через оптоволоконные кабели, устойчивые к высокому напряжению, в центральный процессор, а затем ретранслируются на вычислительные системы заднего плана подстанции для анализа в реальном времени. В Китае уже разработано специализированное программное обеспечение для управления и анализа данных, что обеспечивает надежный мониторинг температуры. Однако высокие затраты на оборудование и разработку программного обеспечения остаются проблемой.

4. Заключение
Электрифицированная железнодорожная система Китая вступила в новую стадию развития. Непрерывная оптимизация традиционных разъединителей, используя технологии контактных пальцев и насечек, значительно улучшила производительность высоковольтных разъединителей в системах электроснабжения тяги, ускорив модернизацию национальной железнодорожной сети.

По сравнению с традиционными режимами электроснабжения, электрическая тяга предлагает более высокую эффективность, улучшенную безопасность и меньшее энергопотребление. Интеграция передовых высоковольтных разъединителей с системами электрической тяги стала отличительной чертой модернизации железнодорожной сети Китая, выводя технологию электрификации страны на уровень мировых лидеров.