Tillämpning av högspänningsavkopplare i traktionsel Leveranssystem
Traditionella växlar har blivit alltmer otillräckliga för driftkraven i moderna spänningsförsörjningssystem. Uppkomsten av högspänningsavkopplare har effektivt fyllt denna lucka. Högspänningsavkopplingsystem optimerar strukturen av konventionella växlar, utvidgar deras tillämpbarhet och lägger större vikt vid fina detaljer, vilket ökar säkerheten och tillförlitligheten i kraftsystem under faktisk drift. Därför är det nödvändigt att analysera och studera användningen av högspänningsavkopplare i spänningsförsörjningssystem.
1.Spänningsförsörjningssystem
Det elektriska spänningsförsörjningssystem som för närvarande används i Kina representerar en ny form av rälsspårstraktion drivet av elen—en framväxande drivteknik som brett använts i huvudbanor och stadsbaserad spårbaneletransit, med utmärkt prestanda och betydande förbättring av kollektivtrafiks bekvämlighet. I praktisk användning omvandlas kontinuerligt elektrisk energi till mekanisk traktionskraft för att driva järnvägslokomotiv och elektriska flervagnsfordon.
Kinas nuvarande elektriska traktionssystem klassificeras efter strömtyp i tre kategorier: industriell frekvens enfasalternativ, likström och lågfrekvens enfasalternativ. Av dessa är systemet med industriell frekvens enfasalternativ mest vanligt, främst används i elektrifierade järnvägar.
Elektrisk traktion erbjuder tre viktiga fördelar:
Elektriska lokomotiv har inte bränsle ombord utan använder sekundär energikälla, vilket möjliggör icke-självständig traktionskraft som effektivt driver tåg.
Det främjar energisparande; med Kinas järnvägsektor som går in i en ny utvecklingsfas används elektriska lokomotiv mer omfattande.
Det ökar driftsäkerheten. Tack vare framsteg inom mikroelektronik och informationsteknik stöder moderna elektriska lokomotiv realtidsfelidentifiering, självkörning och fjärrstyrning, vilket betydligt ökar informationsnivån hos traktionsystem.
2.Egenskaper, funktioner, typer och utveckling av högspänningsavkopplare
(1) Funktioner och roller
Trots att högspänningsavkopplare endast nyligen har blivit brett antagna i Kinas kraftsystem har de visat utmärkt prestanda. Deras kärnfunktioner är tvåfaldiga:
När de är öppna säkerställer de en synlig och elektriskt säker isoleringsavstånd mellan kontakter;
När de är stängda bärs pålitligt den specificerade kontinuerliga strömmen.
Dessa kapaciteter förbättrar betydligt både säkerhet och driftseffektivitet. Viktiga roller inkluderar:
• Energiisolering: Under underhåll isolerar avkopplare frånströmsutrustning från livekretsar, skapar en tydligt synlig brytpunkt som skyddar personal och utrustning.
• Växlingsoperationer (bussoverföring): De möjliggör säkra övergångar av utrustning mellan drift, beredskap eller underhållstillstånd, vilket underlättar flexibla och säkra driftsomkonfigurationer.
(2) Typer
Avkopplingstyper varierar beroende på flera kriterier:
Efter installationsplats: utomhus vs. inomhus;
Efter spänningnivå: lågspänning vs. högspänning;
Efter strukturell design: enstolpe, dubbelstolpe eller trippelstolpe;
Efter driftmekanism: manuell, elektrisk eller pneumatisk.
(3) Tekniska framsteg
Traditionella avkopplare led ofta av minskat kontaktarea mellan rörliga och fasta kontakter efter långvarig användning, vilket ledde till ökad resistans, högre ledningsförluster och förhöjd energiförbrukning. Nya innovationer—som fingerkontaktteknologi och knurlade ytterdesigner—har betydligt förbättrat ledningsförmåga och tillförlitlighet. Dessa förbättringar har expanderat tillämpningsområdet för moderna högspänningsavkopplare i Kinas kraftinfrastruktur.
3.Tillämpningar i spänningsförsörjningssystem
(1) Fjärrstyrning (teleoperation)
Högspänningsavkopplare är nu kritiska komponenter i elektrifierade järnvägskontaktnät, vilket möjliggör felisolering och sektionell underhåll, vilket ökar driftsäkerhet och precision. Givet det stora antalet och den breda spridningen av hubbnoder i Kinas elektrifierade järnvägnät, är manuell platsbunden drift ineffektiv och begränsar automatisering. Därför är implementering av fjärrstyrning viktig för att främja järnvägsmodernisering.
Med framsteg inom trådad och trådlös kommunikation kan fjärrterminalenheter (RTU) nu integreras i elektriska driftmekanismer. Denna integration löser inte bara viktiga utmaningar i fjärravkopplingsdrift, utan ökar också systemets tillförlitlighet, säkerställer stabil strömförsörjning och höjer den totala automatiseringsnivån i elektrifierade järnvägar.
(2) Trådad/trådlös videövervakning
Eftersom kontaktnätavkopplare vanligtvis installeras utomhus och är obevakade, är fjärrövervakning essentiell tillsammans med fjärrstyrning. Videövervakningssystem möjliggör kontinuerlig övervakning av fältförhållanden, vilket minimerar mänskliga fel i kommandobeslut.
Distribution av sådana system kräver hybridkommunikationslösningar—kombination av trådade och trådlösa teknologier som frekvenshoppande spredda spektrum och Wi-Fi, vilka båda är mogna i Kina. Integration av dessa avancerade kommunikationsmetoder möjliggör robust fjärrvideövervakning, vilket ytterligare ökar säkerheten, tillförlitligheten och effektiviteten i elektrifierade järnvägsdrift.
(3) Online temperaturövervakning
Trots sin enkla struktur exponeras avkopplarkontakter och kontaktfinger för hårda utomhusmiljöer, vilket gör dem benägna för oxidation. Oxidation ökar kontaktresistans och genererar överflödig värme, vilket potentiellt kan leda till utrustningsfel eller brand om det inte hålls i schack.
I tiden för smarta understationer och obemannade operationer har fjärrövervakning av temperatur blivit oumbärlig. Tre huvudmetoder används i Kina: trådlösa sensorer fiberoptiska sensorer och infraröd termografi—med fiberoptisk sensorteknik som den mest utbrett använda.
Fiberoptiska temperatursensorer fästs direkt på kontakter eller kontaktfingrar. Data överförs via högspänningsresistenta fiberoptiska kabler till en central bearbetningsenhet och vidarebefordras sedan till understationsbakslutsdatorer för realtidsanalys. Speciella programvaror för datahantering och analys har redan utvecklats i Kina vilket garanterar pålitlig temperaturövervakning. Trots detta utgör höga utrustnings- och programvaruutvecklingskostnader fortfarande en utmaning.
4. Slutsats
Kinas elektrifierade järnvägssystem har inträtt i en ny utvecklingsfas. Kontinuerlig optimering av traditionella kopplingar—genom fingerkontakt- och rillade ytterytetekniker—har betydligt förbättrat prestandan hos högspänningskopplingar i traktkraftapplikationer vilket har främjat moderniseringen av det nationella järnvägsnätet.
Jämfört med konventionella elförsörjningsmetoder erbjuder elektrisk traktion högre effektivitet ökad säkerhet och lägre energiförbrukning. Integrationen av avancerade högspänningskopplingar med elektriska traktionssystem har blivit ett kännetecken för Kinas järnvägsmodernisering vilket placerar landets elektrifieringsteknik bland de bästa i världen.
