Yüksek Gerilim Kesici Anahtarlının Traksiyon Güç Tedarik Sistemlerindeki Uygulaması

Geleneksel anahtarlama sistemleri, modern traksiyon güç sağlama sistemlerinin işletimsel ihtiyaçlarına giderek daha az uygun hale gelmiştir. Yüksek gerilimli ayırıcıların ortaya çıkması bu boşluğu etkili bir şekilde doldurmuştur. Yüksek gerilimli ayırıcı sistemleri, geleneksel anahtarların yapısını optimize eder, uygulanabilirlik alanlarını genişletir ve ince detaylara daha fazla önem vererek, gerçek işlemler sırasında güç sistemlerinin güvenliğini ve güvenilirliğini artırır. Bu nedenle, yüksek gerilimli ayırıcıların traksiyon güç sağlama sistemlerindeki uygulamasının analiz edilmesi ve incelenmesi önemlidir.

1. Traksiyon Güç Sağlama Sistemleri
Çin'de şu anda kullanılan elektrik traksiyon güç sağlama sistemi, demiryolu temelli traksiyonda elektrik kullanarak yeni bir formu temsil eder—bu, ana hat demiryollarında ve kentsel raylı ulaşım sistemlerinde yaygın olarak uygulanan yeni bir itme teknolojisidir, çok iyi performans gösterir ve toplu taşıma konusundaki kolaylığı önemli ölçüde artırmaktadır. Pratik kullanımında, elektrik traksiyonu sürekli olarak elektrik enerjisini mekanik traksiyon gücüne dönüştürerek demiryolu lokomotiflerini ve elektrikli çoklu birimleri sürükler.

Çin'in şu anki elektrik traksiyon sistemleri, akım türüne göre üç kategoriye ayrılır: endüstri frekanslı tek fazlı AC, DC ve düşük frekanslı tek fazlı AC. Bunlar arasında, endüstri frekanslı tek fazlı AC sistemi en yaygın olanıdır, özellikle elektrifikasyon altındaki demiryollarında kullanılmaktadır.

Elektrik traksiyonu üç temel avantaja sahiptir:

• Elektrikli lokomotifler yakıt taşımaz, ancak ikincil enerji kaynaklarını kullanarak, trenleri etkili bir şekilde sürükleyen kendinden bağımsız olmayan bir traksiyon gücü sağlar.

• Enerji tasarrufuna katkıda bulunur; Çin'in demiryolu sektörü yeni bir gelişme aşamasına girerken, elektrikli lokomotifler daha kapsamlı bir şekilde dağıtılmaktadır.

• İşletimsel güvenliği artırır. Mikroelektronik ve bilgi teknolojilerindeki ilerlemeler sayesinde, modern elektrikli lokomotifler, gerçek zamanlı arıza tespiti, otonom sürüş ve uzaktan kontrol gibi özelliklerle, traksiyon sistemlerinin bilgi düzeyini önemli ölçüde yükseltmektedir.

2. Yüksek Gerilimli Ayırıcıların Özellikleri, Fonksiyonları, Türleri ve Evrimi

(1) Fonksiyonlar ve Rolleri
Yüksek gerilimli ayırıcılar, Çin'in güç sistemlerinde sadece yakın zamanda yaygın olarak benimsenmiş olsa da, muhteşem bir performans göstermişlerdir. Temel fonksiyonları ikiye ayrılır:

• Açık olduğunda, kontaklar arasında görülebilir ve elektriksel olarak güvenli bir izolasyon mesafesi sağlar;

• Kapalı olduğunda, belirlenen sürekli akımı güvenilir bir şekilde taşır.

Bu yetenekler, hem güvenliği hem de operasyonel verimliliği önemli ölçüde artırır. Önemli rolleri şunlardır:
• Güç İzolasyonu: Bakım sırasında, ayırıcılar devre dışı bırakılan ekipmanı canlı devrelerden yalıtarak, personel ve ekipman için açıkça görülebilen bir kesme noktasını oluşturur.
• Anahtarlamalar (Ana Hat Transferi): Ekipmanları çalıştırma, bekleme veya bakım durumları arasında güvenli geçişler sağlar, esnek ve güvenli operasyonel yeniden yapılandırmaları mümkün kılar.

(2) Türler
Ayırıcı türleri, birkaç kritere dayanarak değişir:

• Yükleme konumu: dışarı vs. içeri;

• Gerilim seviyesi: düşük gerilim vs. yüksek gerilim;

• Yapısal tasarım: tek direk, çift direk veya üç direk;

• İşletme mekanizması: manuel, elektrikli veya pneumatik.

(3) Teknolojik Gelişmeler
Geleneksel ayırıcılar, uzun süre kullanımı sonucunda hareketli ve sabit kontaklar arasındaki temas alanı azalır, bu da dirençte artışa, iletim kayıplarında artışa ve enerji tüketiminde yükselmeye neden olur. Son dönem inovasyonlar—parmak temas teknolojisi ve çizgili yüzey tasarımı—iletkenliği ve güvenilirliği büyük ölçüde iyileştirmiştir. Bu geliştirmeler, modern yüksek gerilimli ayırıcıların Çin'in güç altyapısındaki uygulama alanını genişletmiştir.

3. Traksiyon Güç Sağlama Sistemlerinde Uygulamalar
(1) Uzaktan Kontrol (Teleoperasyon)
Yüksek gerilimli ayırıcılar, şimdi elektrifikasyon altındaki demiryolu catenary sistemlerinde kritik bileşenler haline gelmiştir, arızayı izole etme ve bölümlendirilmiş bakım sağlama yoluyla operasyonel güvenliği ve hassaslığını artırır. Çin'in elektrifikasyon altındaki demiryolu ağında, hub istasyonlarının sayısının ve dağılımının geniş olması nedeniyle, manuel yerinde operasyon verimsizdir ve otomasyona sınırlama getirir. Bu nedenle, demiryolu modernizasyonunu ilerletmek için uzaktan kontrolün uygulanması önemlidir.

Telsiz ve kablosuz iletişim teknolojilerindeki gelişmeler sayesinde, uzaktan terminal birimleri (RTU'lar) elektrikli çalışma mekanizmalara entegre edilebilir. Bu entegrasyon, uzaktan ayırıcı işleminin ana zorluklarını çözmenin yanı sıra, sistem güvenilirliğini artırmak, güç sağlamanın istikrarını sağlamak ve elektrifikasyon altındaki demiryollarının genel otomasyon düzeyini yükseltmek için önemlidir.

(2) Kablosuz/Telsiz Video İzleme
Catenary ayırıcıları genellikle dışarıda ve gözetimsiz olarak kurulduğundan, uzaktan kontrolle birlikte uzaktan izleme de önemlidir. Video izleme sistemleri, saha koşullarını sürekli gözlemleyerek, komut kararlarında insani hata oranını minimize eder.

Bu tür sistemlerin dağıtımı, kablosuz ve telsiz teknolojileri (frekans atlama yayılım spektrumu ve Wi-Fi gibi) kombinasyonu kullanılarak gerçekleştirilebilir, her ikisi de Çin'de olgunlaşmıştır. Bu gelişmiş iletişim yöntemlerinin entegrasyonu, güçlü uzaktan video izlemeyi mümkün kılar, bu da elektrifikasyon altındaki demiryolu işlemlerinin güvenliğini, güvenilirliğini ve verimliliğini daha da artırır.

(3) Online Sıcaklık İzleme
Ayırıcı kontakları ve temas parmakları, basit bir yapıya sahip olmasına rağmen, sert dış ortamlara maruz kalır, bu da onları oksidasyona açığa çıkar. Oksidasyon, temas direncini artırır ve aşırı ısıyı üretir, bu da kontrol edilmezse ekipmanın başarısız olmasına veya yangına neden olabilir.

Akıllı trafiş merkezleri ve insansız operasyonların çağında, uzaktan sıcaklık izlemesi vazgeçilmez hale gelmiştir. Çin'de kullanılan üç temel yöntem şunlardır: kablosuz sensörler, fiber optik sensörler ve kızılötesi termografi—fiber optik algılama en yaygın olarak benimsenen yöntemdir.

Fiber optik sıcaklık sensörleri doğrudan kontaklara veya kontak parmaklarına monte edilir. Veriler yüksek voltaj dirençli fiber optik kablolar aracılığıyla bir merkezi işlem birimine iletilir, ardından gerçek zamanlı analiz için trafiş merkezi arka uç bilgisayarlarına iletilir. Çin'de veri yönetimi ve analizi için özel yazılımlar geliştirilmiştir, bu sayede güvenilir sıcaklık izlemesi sağlanmaktadır. Ancak, yüksek ekipman ve yazılım geliştirme maliyetleri hala bir zorluktur.

4. Sonuç
Çin'in elektrifikasyonlu demiryolu sistemi yeni bir gelişme aşamasına girdi. Parmak temaslı ve dişli yüzey teknolojileri aracılığıyla geleneksel kesicilerin sürekli iyileştirilmesi, traksiyon güç uygulamalarındaki yüksek gerilim kesicilerin performansını önemli ölçüde artırmış, ulusal demiryolu ağının modernleşmesini hızlandırmıştır.

Geleneksel enerji tedarik modlarına kıyasla, elektrik traksiyonu daha fazla etkinlik, artmış güvenlik ve daha düşük enerji tüketimi sunmaktadır. Gelişmiş yüksek gerilim kesicilerin elektrik traksiyon sistemleriyle entegrasyonu, Çin'in demiryolu modernleşmesinin bir belirtisi haline gelmiş, ülkenin elektrifikasyon teknolojisini dünyanın en iyileri arasına yerleştirmiştir.