轨道绝缘

轨道绝缘（共6篇）

轨道绝缘 篇1

1 概述

耐压试验是检验电气设备、电气装置、电气线路和电工安全用具等承受过电压的能力的主要方法之一, 是对所用绝缘材料的绝缘强度的考验。铁路车辆耐压是对所用设备、线路施加较高的电压进行绝缘功能测试, 以避免在车辆运行过程中, 设备、线路出现绝缘击穿、短路问题而影响车辆正常运行。

绝缘试验主要是在耐压前对设备绝缘性能进行初步测试, 保障耐压试验顺利进行。耐压试验主要有交流耐压方法和直流耐压方法两种。二者各有特点, 不能相互代替。

2 耐压方法的选择

基于以下原因, 铁路机车车辆耐压试验均采用交流耐压方法。

交流耐压对绝缘的考验非常严格, 它是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法, 对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义, 也是避免发生绝缘事故的重要手段。试验电压高于被试设备实际运行中可能遇到的过电压, 考验严格, 能发现很多绝缘缺陷, 特别是能够发现那些危险性较大的集中性缺陷。

直流耐压方法与交流耐压方法相比, 直流耐压方法的主要缺点是由于交、直流下绝缘内部的电压分布不同, 直流耐压对绝缘的考验不如交流耐压更接近实际。不能可靠地判断绝缘的耐压水平, 进行直流耐压试验之后, 往往还需要进行交流耐压试验。

3 绝缘耐压标准

绝缘耐压试验标准主要分为两类, 一类是对电缆进行敷设后的检查, 一类是对设备件及电缆进行出厂介电性能测试。根据目前铁路车辆耐压实际情况及今后发展方向, 本次主要对国际电工委员会标准、欧洲标准、中国国家标准、中国铁路标准、电力行业标准等标准进行对比分析与研究。

4 标准对比

对上述选定的研究标准, 分析标准中绝缘耐压部分, 主要内容包含:标准适用范围, 国内应用, 测试环境, 测试流程, 绝缘判断, 耐压值, 耐压方法, 耐压合格判断, 耐压电源等。

IEC60077-1999、GB/T21413-2008、TB/T1333-2002内容完全一致, 以下仅研究IEC60077-1999。

GB/T14894-2004耐压部分引用TB/T1333规定, 绝缘部分引用IEC60077规定, 不对其进行专项研究。

GB/T7928-2003耐压部分引用TB/T1333与TB/T2227-1996规定, 绝缘部分引用TB/T2249-1996规定, 不对其进行专项研究。

TB/T1795-2003耐压部分引用TB/T1333与TB/T2227-1996规定, 绝缘部分引用TB/T2249-1996规定, 不对其进行专项研究。

EN50343-2003、EN50215-1999只是将绝缘与耐压分开研究, 本次研究作为一个整体。

TB/T2249-1996、TB/T2227-1996只是将绝缘与耐压分开研究, 本次研究作为一个整体。

5 标准分析研究

5.1 适用范围

GB/T3048-2007、DL474.4-1992作为国家与行业标准, 其绝缘耐压值对铁路车辆只有参考价值, 不完全适用与铁路行业耐压标准;IEC60077-1999是机车车辆设备件进行耐压的标准, TB/T1484.1-2001是电缆订货技术条件进行耐压的标准;其它标准均可应用于铁路机车车辆及城轨车辆电缆敷设后耐压。

GB/T12817-2004、TB/T2249-1996、TB/T2227-1996只能应用于200km以下速度等级的铁路客车, 不适用于高速列车绝缘耐压试验。如以上标准规定交流回路耐压值为1500V, 直流回路耐压值为1000V, 但现在动车组中, 直流回路电压已经高达1500V, 交流回路电压有25000V, 以此标准做耐压试验已经没有意义。

IEC60077-1999、IEC1133-1992、EN50343-2003、EN50215-1999作为国内现有动车组 (CRH1、CRH3、CRH5) 及地铁车辆耐压标准。适合多电压等级及高速运行条件。

5.2 应用环境

各标准应用环境建议选择IEC60077-1999, 海拔:≤1400m, 温度:-25℃~40℃, 湿度:≤95%, 此工作环境可满足绝大部分铁路车辆运行条件。

5.3 测试流程

部分标准 (如EN50343-2003) 规定了测试流程为绝缘-耐压-绝缘, 部分标准 (如GB/T12817-2004) 规定测试流程为绝缘-耐压, 部分标准未明确规定测试流程为绝缘-耐压-绝缘, 但实际应用测试流程为绝缘-耐压-绝缘。为发现耐压试验过程中是否存在绝缘破坏, 测试流程建议采用EN50343-2003标准 (绝缘-耐压-绝缘) , 前后两次测试绝缘电阻偏差不超过10%。

5.4 绝缘电阻

绝缘的目的是为耐压前进行绝缘性能的初步测试, 在各个标准中, 对绝缘电阻测量值及所有仪表有不同规定。建议在适用车型的基础上, 采用最为严格的标准。

5.5 耐压值

在试验中, 根据不同电压等级的线路或设备施加不同的电压, 各标准耐压值见表1。

通过表1数值, 发现耐压值有所差异, 但各耐压值经验证均可有效发现电缆敷设过程中造成的绝缘损伤。

5.6 升压方法

总结以上标准, 结合安全生产需要, 建议综合以上升压方法, 采用从0V开始升压, 在电压达到规定值的50%以前, 尽快升压, 电压在50%到75%之间采用以可以读出电压数值的速度升压, 当达到75%电压之后, 以2%的速度上升到规定值, 仪表显示值偏差在规定值的3%以内。升压过程中, 注意倾听、观察是否出现电流突然增大、电压闪络等现象, 如出现此问题, 立即切断电源。耐压时间建议采用1分钟, 观察电流在1分钟内无明显变化。

5.7 耐压判断

各标准中均规定耐压合格的判断为无闪烁或击穿, 建议根据各车型车辆实际特点, 增加泄漏电流数值, 以防止部分线路泄漏电流过大。

5.8 耐压电源

耐压电源建议根据GB/T3048-2007要求, 电源频率根据试验电缆应用环境决定, 试验电压峰值与有效值之比为1.662~1.802, 谐波含量不超过5%。

6 结论及建议

现绝缘耐压标准的引用, 因车型不同, 各不相同, 并存在设备件耐压引用线缆敷设耐压标准, 建议国内统一标准。为更好的满足国际市场需求, 建议国内地铁、动车组、铁路客车采用IEC60077-1999 (铁路应用-机车车辆电气设备) 、EN50343-2003 (铁路设施.铁路车辆.电缆敷设的安装规则) 、EN50215-1999 (铁路应用机车车辆制造落成后投入使用前的试验) 。

参考文献

[1]闫静, 马志瀛.高电压等级真空灭弧室绝缘结构的研究[J].真空电器技术, 2005 (06) :6-8.

轨道绝缘 篇2

一、无绝缘轨道电路故障综合诊断现状分析

目前, 在针对无绝缘轨道电路方面的铁路现场故障诊断检测方法主要是利用铁道管理部门或各铁路分部的电务检测车进行区域巡视检测。电务检测车进行无绝缘轨道电路故障检测具有自身的优势, 例如其检测精度高, 不宜出现误检或者漏检现象的发生。但不得不说的是电务检测车虽然检测精度高, 但其在工作进程中需要进行软件和硬件设施的配套辅助, 才能够实现精确的检测和故障诊断。这一结果就会造成采用电务检测车诊断无绝缘轨道电路故障的成本升高, 检测缺乏时效性等特点。因此为进一步完善无绝缘轨道电路故障综合诊断方法, 本文将介绍分析基于遗传算法的故障综合诊断策略。

所谓的遗传算法是指通过模拟自然界的进化过程, 进行全局性的搜索和最优化处理, 需找所需的可行解, 并对可行解集结成的群体进行进一步的模拟演化, 并有针对性的对群体中的个体进行筛选、交叉以及变异等操作, 最终筛选出所需的最优个体解。遗传算法有其自身的优势, 例如隐性并行性、强鲁棒性以及高效性, 其在铁路交通运输方面的应用也得到了前所未有的推广, 已经应用到轨道养护决策、列车运行模拟以及牵引供电系统可靠性建模等诸多方面。

二、基于遗传算法的故障综合诊断策略

2.1基于遗传算法的故障综合诊断策略的工作原理

遗传算法应用于无绝缘轨道电路故障综合诊断策略方面首先要考虑的问题是如何解决和应对传统故障综合诊断方法所具有的弊端, 并有效对轨道中出现的各种故障, 如电容不足以及道咋电阻偏低等的解决应对。所以, 遗传算法在应对以上问题时, 是建立在传输线理论的基础之上, 通过构建仿真模型用以解决机车信号感应电压幅值包络。结合GA的优势特长, 有效的应对无绝缘轨道电路故障的综合诊断。

2.2基于GA的故障综合诊断策略的基本原理

基于GA的无绝缘轨道电路综合诊断策略包括初始化算法、机车信号感应幅值包络的仿真计算、遗传进化操作以及故障评价等在内的工作环节。其中对算法的策略设计、参数染色体编码以及种群的初始化是组成遗传算法初始化的三个重要环节, 而基于遗传算法初始化之上, 进行电压幅值包络的仿真设计, 并进一步开展变异、交叉、选择的算子计算, 以此寻找到最佳的染色体, 为进行故障的评价提供参考依据。所谓的故障评定是指通过对比分析当前轨道电路条件下所需要的补偿电容和道咋电阻的最低限值与所得到最优个体值, 从而提出合理科学的故障评价结果。

三、结论

实践证明, 遗传算法在无绝缘电路故障综合诊断策略的应用具有极强的灵活性和适应度, 且能够提供精确的故障评价结果。此外, 基于遗传算法的无绝缘轨道电路故障综合诊断方法中采用补偿单元作为分段单位, 等效条件下的参数均匀分布的传输线模型, 更加贴近于无绝缘轨道电路的实际运行情况。综合而言, 无绝缘轨道电路故障综合诊断策略随着技术的不断进步也得到发展, 其中基于遗传算法的故障诊断方法更加适用于轨道电路故障的检测, 为无绝缘轨道电路故障的检测提供了一种有效的方法。

参考文献

[1]张玮.铁路电务检测车的开发及应用[J].铁路计算机应用.2009 (03)

[2]赵林海, 穆建成.基于AOK-TFR的轨道电路故障诊断方法[J].西南交通大学学报.2011 (01)

轨道绝缘 篇3

1 调试准备工作

导通室内各架 (柜) 间配线;检查送至机柜的24 V电源极性是否正确;对照线路图编制各闭塞分区情况汇总表 (见表1) 。

2 轨道电路调整内容

2.1 发送电平

按照轨道电路调整表在发送器端子上进行调整。

2.2 接收电平

按照轨道电路调整表在衰耗盘端子上进行调整。

2.3 模拟电缆

按照电缆补偿长度调整表在防雷模拟网络盘端子上进行调整。

2.4 小轨道电路调整

在开通前衰耗盘轨入电压先按照小轨道调整表104 mV进行调整;开通要点后根据衰耗盘轨入塞孔实际测量的小轨道信号大小, 再按照小轨道调整表在衰耗盘端子上进行调整。调整后在衰耗盘轨出塞孔测量小轨道信号应在100～120 mV范围。例如:轨道电路载频为2 300-2, 后方区段轨道电路载频为1 700-1, 轨道电路长度为868 m, 发送实际电缆长度为7.15 km, 接收实际电缆长度为8.38 km。

注:此处按有道砟路基区段、10 km电缆补偿举例说明, 涉及调整表数据及接线端子只是示例, 具体以设备工厂提交的调整表数据为准。

2.4.1 发送通道的调整

(1) 发送器的调整。在区间移频柜相应轨道发送底座上, 连接端子为:+24-1, 2 300, -2, 即发送器载频设置为2 300-2。根据Lv=868 m, 查《2 300 Hz轨道电路调整表》, 发送器电平级KEM为3电平, 在区间移频柜相应轨道发送底座上连接相应端子, 测试发送功出电压应满足表中电压范围。

(2) 电缆模拟网络的调整。发送电缆实际长度为7.15 km, 需补偿模拟电缆2.5 km, 以满足电缆总长度为10 km。在网络接口柜电缆模拟组匣上连接相应轨道发送模拟封线端子。

2.4.2 接收通道调整

(1) 接收器的调整。在区间移频柜相应轨道接收底座上, 主机连接端子为 (+24) , 2 300 (Z) , 2 (Z) , X (1) , 即接收器主轨主机载频设置为2 300-2, 小轨主机类型为“1”型。主轨并机及小轨并机按相对应并机的主机载频设置。

(2) 电缆模拟网络的调整。接收电缆实际长度为8.38 km, 需补偿模拟电缆1.5 km, 以满足电缆总长度为10 km要求。在网络接口柜电缆模拟组匣上连接相应轨道接收模拟电缆35芯插座连接端子。

(3) 主轨道电路调整。根据Lv=868 m, 查《2 300 Hz轨道电路调整表》, 接收电平级KRV为37。根据KRV=37, 查《接收器电平级调整表》, 在区间移频柜相应轨道衰耗盘底座上连接相应端子。在衰耗盘上测试“轨道输入”电压 (注意采用与主轨道相同载频进行选频测试) 、“主轨输出”电压应满足表中要求范围。这时在衰耗盘上测试“GJ (Z) ”直流电压, 应大于等于20 V。如果测试“主轨输出”电压不满足表中范围, 应重新计算KRV, 重新进行主轨道调整。计算公式为:

式中:K实——实际KRV;

K理——理论KRV;

U实——实测电压值;

U理——理论电压值。

(4) 小轨道电路调整。小轨道电路调整分为正方向小轨道电路调整和反方向小轨道电路调整。在衰耗盘上测试“小轨输出”电压 (注意采用与小轨道相同载频进行选频测试) , 应满足100～120 mV;如果测试“小轨输出”电压不满足100～120 mV, 应在衰耗盘上测试“轨道输入”电压 (与小轨道相同载频选频测试) , 重新进行小轨道调整。

3 室内设备模拟试验步骤

试验目的:检查室内各组合架 (柜) 间的配线是否正确, 室内设备是否正常工作及联锁关系是否正确。

试验步骤: (1) 按照发送器各轨道电路的实际电平将封线在走线槽的对应位置放好, 然后再将发送器输出电平级都调整为9电平。 (2) 将接收器主轨道接收电平按实际电平在机柜衰耗盘上调整好。 (3) 将接收器小轨道正、反向电平级 (U入) 调整到104 mV。 (4) 将电缆模拟网络按照10 km长度调整。 (5) 按照站场情况制作模拟盘以便进行联锁试验。模拟盘每个轨道的单元电路按照图1接线:在分线盘将送端模拟网络的输出与受端模拟网络的输入通过模拟盘进行连接。K为钮子开关, 可模拟小轨道的空闲及占用。R为5.1 kΩ/10 W滑线电阻器。 (6) 完成以上步骤后, 即可将断路器合上。在确认每个发送器有且只有一个低频编码后, 发送器就可正常工作, 从衰耗盘“发送功出”的塞孔可测量出38 V左右的输出。 (7) 在确认正方向继电器为吸起的状态时, 对接收器小轨道进行选型。选型方法:查看线路图, 若与本接收器相邻的发送器频率为XXXX-1, 则在接收器的X1 (Z) 上对地应有一个+24 V的电源;若与本接收器相邻的发送器频率为XXXX-2, 则在接收器的X2 (Z) 上对地应有一个+24 V的电源。若选型不对, 将X1 (Z) 与X2 (Z) 对调。注意其并机小轨道的选型与主机应该一致。 (8) 当接收器的主轨道信号 (从衰耗盘“主轨输出”塞孔测量) 达到可靠工作值≥240 mV, 且前方相邻接收器送回30 V后 (XGJ) , 则该接收GJ应吸起 (“GJ”灯亮绿灯) 。同时, 该接收的小轨道信号 (从衰耗盘“小轨输出”塞孔测量) 达到100～280 mV时, 且小轨选型正确, 则输出小轨道执行条件, 从衰耗盘“XG”塞孔可测出大于30 V的电压。在发送器、接收器工作都正常 (工作指示灯亮绿灯) , 且GJ吸起后 (“GJ”灯亮绿灯) , 即可进行联锁试验。 (9) 联锁试验完成后, 要进行发送器“N+1”倒机试验。试验方法是将主发送的输出电平按实际电平接好, 断开断路器。在“+1”发送的功出塞孔上可测出与主发送相同的载频、低频及电压。否则, 检查配线是否有错误。将主发送的断路器接通, 主发送的工作灯点亮后再进行下一个发送的“N+1”倒机试验。注意每台主发送在不同低频编码条件下都要进行“N+1”倒机试验。 (10) 移频报警电路试验。 (11) 当所有轨道区段设备工作正常时, 移频报警继电器YBJ应吸起, 分别断开发送器或接收器的电源, YBJ应失磁落下报警。

4 室外设备模拟试验步骤

4.1 试验目的

检查分线盘至室外设备的电缆使用是否正确及室外设备工作是否正常。

4.2 调谐区内设备试验接线

调谐单元、空心线圈不与钢轨连接。用两根4 m m2 (长18 m) 的对绞线连接调谐单元、空心线圈 (见图2) 。

4.3 试验步骤

4.3.1 送端室外设备试验

室内发送器送与调谐单元相同载频的信号, 电平按实际电平调整, 电缆模拟网络按照实际长度进行调整, 将其补偿为10 km, 室外先将匹配变压器V1, V2断开, 在匹配变压器的E1, E2测出的空载电压与电缆模拟网络电缆侧电压基本相同, V1, V2端电压与E1, E2端电压关系为1∶9。若测出的电压基本符合, 则说明电缆使用正确, 匹配变压器工作正常。

调谐单元与匹配变压器连通, V1, V2间电压应为500～1 500 mV;用试验线将调谐单元与空心线圈连接, V1, V2间电压应上升20%～70%, E1, E2间电压下降20%～30%。

4.3.2 受端室外设备试验

改变运行方向, 将受端变为送端, 按照送端室外设备的试验方法进行试验。

4.3.3 故障处理

(1) 当调谐单元与空心线圈未连接时, V1, V2间电压小于500 mV时, 原因可能有以下几种:匹配变压器配错线;电缆配错线;匹配变压器与调谐单元连线松动;匹配变压器或调谐单元故障;发送器与调谐单元载频不对应。

(2) 调谐单元与空心线圈未连接时, V1, V2间电压大于500 mV, 调谐单元与空心线圈连接后, 电压无变化时, 原因可能有以下几种:调谐单元故障;空心线圈故障;试验线未连通。

5 开通时调整与测试

开通前要将各轨道电路的发送电平、主轨道接收电平、模拟电缆长度按实际情况调整完毕, 并通过室内外模拟试验保证设备工作正常。开通给点后, 室外要迅速进行新旧设备的倒换, 并安装补偿电容, 等所有设备安装完毕后, 室内需进行主轨道电路及小轨道电路的调整与测试。

5.1 主轨道电路调整

设备开通正常工作后, 从衰耗盘的“主轨输出”塞孔测得电压值, 若该值不在调整表范围内, 则根据公式 (1) 重新计算KRV值, 再按接收器电平调整表进行调整。

5.2 小轨道电路调整

小轨道电路的调整只有在开通给点, 设备安装就绪后进行。

小轨道电路调整分为正方向小轨道电路调整和反方向小轨道电路调整。

在衰耗盘上测试“小轨输出”电压 (注意采用与小轨道相同载频进行选频测试) , 应满足100～120 mV范围;在衰耗盘上测试“XG (Z) ”直流电压, 应大于等于20 V。

如果测试“小轨输出”电压不满足100～120 mV范围, 应在衰耗盘上测试“轨道输入”电压 (与小轨道相同载频选频测试) , 重新进行小轨道调整。

5.3 设备测试

设备开通正常工作后, 从衰耗盘的测试塞孔可测出各设备电压范围如下:

“发送电源”塞孔:发送器24 V工作电源, 23.5～24.5 V;

“接收电源”塞孔:接收器24 V工作电源, 23.5～24.5 V;

“发送功出”塞孔:发送器功放输出电压, 与调整表范围一致;

“轨道输入”塞孔:接收器输入电压 (主轨道与相邻小轨道叠加) , 主轨道大于240 mV, 小轨道大于33 mV;

“主轨输出”塞孔:主轨道信号经过调整后的输出电压, 与调整表范围一致;

“小轨输出”塞孔:小轨道信号经过衰耗电阻调整后的输出电压, 应在100～120 mV之间;

“G J (Z) ”塞孔:主机轨道继电器电压, 大于20 V;

“G J (B) ”塞孔:并机轨道继电器电压, 大于20 V;

“GJ”塞孔:轨道继电器电压, 大于20 V;

“XG (Z) ”塞孔:主机小轨道 (或执行条件) 电压, 大于20 V;

“XG (B) ”塞孔:并机小轨道 (或执行条件) 电压, 大于20 V;

“XG”塞孔:小轨道 (或执行条件) 电压, 大于20 V;

“XGJ (Z) ”塞孔:主机小轨道执行条件XGJ电压, 大于20 V;

“XGJ (B) ”塞孔:并机小轨道执行条件XGJ电压, 大于20 V;

“X G J”塞孔:小轨道执行条件X G J电压, 大于20 V。

5.4 轨道电路测试

调整状态的测试:对应轨道电路调整表, 测试发送功出、送端轨面、受端轨面、接收主轨输出等各点电压应符合调整表范围。

分路状态测试:用0.15Ω分路线在轨道电路送、受端分路, 在衰耗盘“主轨输出”塞孔测出的分路残压小于等于140 mV。

6 结论

目前, ZPW-2000A无绝缘轨道电路的调试与开通试验方法适用于95%以上的铁路信号自动闭塞施工项目。在客运专线所采用的ZPW-2000A型自动闭塞技术中, 取消了小轨道参与联锁的条件, 但小轨道同样存在, 以供信号监测设备监测, 其调整方法同样可以参考文中方法进行操作, 只是小轨道故障不再影响轨道电路状态, 只需要通过观察、测量来记录小轨道工作状态是否正常即可。该方法提高了施工效率, 节约了人力、物力, 是施工现场信号技术人员必备和必须掌握的技术。在今后的信号施工中, 现场技术人员应结合现场实际, 以及ZPW-2000A型自动闭塞技术的更新, 不断优化ZPW-2000A无绝缘轨道电路的调试与开通试验方法。

参考文献

[1]赵怀东.ZPW-2000A型自动闭塞设备安装与维护[M].北京:中国铁道出版社, 2005

[2]林柳彪.ZPW-2000型移频自动闭塞系统的试验[J].铁道运营技术, 2005, 11 (3)

轨道绝缘 篇4

1 分段绝缘器使用情况

城市轨道交通柔性接触网分段绝缘器是接触网进行电分段时采用的绝缘设备, 主要用于各供电分区的电气分隔和机械连接, 是接触网的主要设备。通常情况下在接触网的渡线、折返线、联络线, 车辆段各供电分区之间、洗车库前后及车辆段其他各库线入口处设置分段绝缘器。城市轨道交通柔性接触网所使用的分段绝缘器有瑞士AF公司的产品和法国加朗公司的产品以及一些其他形式的分段绝缘器。柔性接触悬挂所使用的分段绝缘器主要由分段绝缘器本体、“V”型吊索及其连接、悬吊等配套零件组成;其主绝缘材质为硅橡胶材料或环氧树脂, 导流板材质为铜, 其余部件材质由不锈钢组成。

2 分段绝缘器常见故障

根据对城市轨道交通柔性接触网分段绝缘器多年的跟踪观察和故障分析, 发现分段绝缘器故障主要有绝缘部件故障和导滑板故障。

分段绝缘器故障主要表现为以下几个方面:

1) 分段绝缘器主绝缘 (环氧树脂或硅橡胶材料) 表面脏污、内芯侵入水膜、材质老化等, 发生局部腐蚀等原因造成绝缘部分泄露与距离不够而闪络击穿, 如图1所示。

2) 分段绝缘器安装调试状态不良, 导滑板和连接线夹底部安装不在同一平面或个别零件腐蚀或磨损失修被拉断, 导致受电弓通过分段绝缘器时拉弧、打火, 造成导滑板灼伤, 如图2所示。

3) 电客车受电弓的工作状态不良, 上线运行时损伤分段绝缘器本体或导滑板。

3 分段绝缘器故障分析

3.1 分段绝缘器主绝缘劣化分析

分段绝缘器在线运行时, 在大气中滞留的颗粒物 (受电弓碳滑板的碳粉等) 被吸附在主绝缘上, 致使绝缘部件的表面形成积污层。积污层遇到大雾、小雨等空气湿度大的天气条件时, 其中所含的离子化合物溶于水膜会形成导电水膜, 使绝缘元件表面流过较大的泄漏电流。积污层电阻较高的区域被泄漏电流的放热现象烘干形成干燥带, 局部电压集中形成高电场, 从而引起干燥带上潮湿空气击穿和泄漏电流。干燥带上出现的放电与未烘干的积污层电阻串联, 串联电阻较低而泄漏电流脉冲较高时, 绝缘元件表面会出现游离放电现象。放电初始仅发生在局部, 但放电点产生的高温会导致有机绝缘材料裂解, 长时间会形成表面碳化通道。电火花和电弧中的带电粒子沿着碳化通道逐步贯通, 最终导致绝缘元件击穿, 造成闪络放电引起设备跳闸, 损伤分段绝缘器本体。

3.2 分段绝缘器导滑板拉弧灼伤现象分析

分段绝缘器两边接触网由不同的供电区组成, 两边肯定会产生一定的电势差;当电客车受电弓通过分段绝缘器时, 有列车取流的一端必然会产生压降, 从而与另一端产生更大的电势差。受电弓通过分段绝缘器时, 碳滑板导通分段绝缘器的导滑板, 取流点不断的转换, 其转换过程相当于带负荷分合电路, 导致发生程度不同的电弧, 这是分段绝缘器导滑板出现拉弧灼伤的主要原因。车辆段洗车线或库门口的电客车停车时, 受电弓恰好位于分段绝缘器处, 当电客车启动时大电流灼伤导滑板。

4 分段绝缘器故障处理办法

针对城市轨道交通分段绝缘器故障分析结果, 需要在日常运营中加强对分段绝缘器的巡视和维护工作。具体可以从以下几个方面考虑:

1) 新安装的分段绝缘器必须是组装后经试验合格的产品, 且各部件状态良好, 均符合技术标准。按规定周期检查分段绝缘器的技术状态, 调整维修, 使其符合技术要求。各部螺栓必须紧固牢靠, 销钉安装齐全。

2) 分段绝缘器与导线接头处无硬点且保证受电弓平滑过渡。保证分段绝缘器的高度比两相邻定位点接触线高20~40mm。四角吊弦或吊索必须处于受力良好状态, 其调节螺栓的防松措施应可靠。

3) 加强清扫维护, 对重点处所分段绝缘器应根据周边环境污染程度加强对分段绝缘器绝缘部件的清扫, 缩短绝缘滑道的清扫周期, 特别对炭粉附着较严重的部位要使用专用清洁剂进行有效的清扫。

4) 采用结构简单、安装调整工艺简便、重量轻、绝缘性能高的分段绝缘器, 减轻分段绝缘器处的集中荷载。改进分段绝缘器与接触线的接头线夹结构, 使其具有耐磨性、耐腐蚀性、过渡平滑等优点, 且能有效地防止接头处接触线形成局部磨耗。

摘要：本文针对城市轨道交通柔性接触网分段绝缘器运营过程中出现的常见故障进行整理归纳。分析分段绝缘器故障的主要原因并提出相应的处理方法, 为今后处理该类型故障提供方案, 以便提高分段绝缘器的现场运营质量。

关键词：分段绝缘器,故障分析,接触网

参考文献

[1]城市轨道交通牵引供电系统.北京:中国铁道出版社, 2000.

[2]高速电气化铁路接触网.成都:西南交通大学出版社, 2003.

[3]苗为民.关于分段绝缘器运行问题的探讨.铁道机车车辆, 2010.

轨道绝缘 篇5

关键词：ZPW-2000R型轨道电路仿真,接收通道,优化解决

1 概述

ZPW-2000R系列移频自动闭塞是铁道部定型的一种闭塞制式。它具有抗干扰性能强、无机械绝缘、工作稳定可靠等优点。ZPW-2000R型移频轨道电路传输性能仿真是以网络分析技术为基础, 使用计算机仿真方式, 采用特定的参数进行的, 并形成了一定的计算机仿真能力。通过仿真输出电容数量和布局、轨道电路长度、发送功率等关联参数, 满足轨道电路可靠传输、调整、分路等工作状态的需要。

2 仿真

2.1 模型

调整状态轨道电路仿真模型图。

上图中:FS为发送器和功放器、JS为接收器;VJ为接收器主接入电压;VL为衰耗滤波器主滤入电压;V1、Ⅰ1、Z1为衰耗滤波器电缆入电压、电流和负载阻抗;V2、Ⅰ2、Z2 (V3、Ⅰ3、Z3) 为接收端电缆设备侧 (电缆轨道侧) 电压、电流和负载阻抗;V4、Ⅰ4、Z4 (V5、Ⅰ5、Z5) 为接收端匹配单元 (调谐单元) 轨面电压、电流和负载阻抗;V6、Ⅰ6、Z6 (V7、Ⅰ7、Z7) 为发送端调谐单元 (匹配单元) 轨面电压、电流和负载阻抗;V8、Ⅰ8、Z8 (V9、Ⅰ9、Z9) 为发送端电缆轨道侧 (设备侧) 电压、电流和负载阻抗;V10、Ⅰ10、Z10为发送端功放器电压、电流和负载阻抗;Zt1为单个衰耗器电阻;Zt为钢包铜引接线阻抗;BA为带钢包铜引接线的调谐单元;SVA为带钢包铜引接线的空心线圈;BP为带钢包铜引接线的匹配单元的轨道侧视入阻抗;Zc为邻区段轨道特性阻抗;Ztj为接收端调谐区视入阻抗;Ztf为发送端调谐区视入阻抗。

2.2 四端网络传输通用公式

通道设备传输通用公式如下:

上图中:Vi为输入电压、Ⅰi为输入电流;Vo为输出电压;Ⅰo为输出电流;a、b、c、d为四端网络系数, 与特定通道设备相对应。

2.3 接收通道

(1) 衰耗滤波器仿真

在衰耗滤波器的输入端为由若干个电阻构成的衰耗器, 衰耗滤波器的输出端为滤波器。接收器的主接入信号通过衰耗器的分压作用, 即可调整接收器门限电路的输入电平。当接收器的主接入信号电平确定后, 即可得到衰耗滤波器主滤入工作电压 (不同载频情况下, 衰耗滤波器主滤入与接收器主接入工作电压比是固定值) 。已知接收器门限电路工作电平VJ, 由于衰耗滤波器主滤入与接收器主接入工作电压比是固定值, 从而得到衰耗滤波器主滤入电压。仿真时可以先假定一种衰耗器封线Zt1, 由于使用双套衰耗器并接, 仿真时使用Zt1的一半, 衰耗器输入端电压为Vi=VJ (Zt1+ZL) /ZL;输入变压器的变比1:0.5, 始端的输入阻抗Z1, 输入变压器的始端电压是衰耗器输入端电压的两倍V1=2Vi, 输入变压器的始端电流为I1=V1/Z1。

(2) 防雷单元仿真

防雷单元是由防雷变压器及防雷器组成。令防雷单元的四端网络系数为a、b、c、d, 由于接收端防雷单元四端网络, 其信号是属于正向传输, 而且是对称四端网络, 故匹配单元入口端电压V2和电流Ⅰ2可由公式一求得。

(3) 匹配单元仿真

匹配单元是由匹配变压器、电感线圈L及电容C1C2所组成, 令匹配单元的四端网络系数为a、b、c、d, 由于接收端匹配单元四端网络, 其信号是属于正向传输, 而且是非对称四端网络, 故匹配单元入口端电压Vbp4和Ibp4可由公式一求得。

2.4 主轨道电路

将轨道电路按补偿电容间距为基本单元进行分析, 则该基本单元由三个四端网络构成。其中与钢轨并联的补偿电容阻抗为一个四端网络, 在电容两侧半个补偿间距的轨道电路各为一个四端网络。接收端轨道有一个基本单元也是由三个四端网络构成。其中与钢轨并联的补偿电容阻抗为一个四端网络, 在电容一侧为50m间距的轨道电路为一个四端网络, 在电容另一侧为半个补偿间距的轨道电路为另一个四端网络。发送端轨道有一个基本单元也是由三个四端网络构成。其中与钢轨并联的补偿电容阻抗为一个四端网络, 在电容一侧为半个补偿间距的轨道电路为一个四端网络, 在电容一侧为50m间距的轨道电路为另一个四端网络。

2.5 发送通道

(1) 匹配单元仿真

令发送端匹配单元四端网络系数为a'、b'、c'及d', 故匹配单元入口端电压V8和电流I8可由公式 (1) 求得 (式中:a=d', b=b', c=c', d=a') 。

(2) 防雷单元仿真

令发送端防雷单元四端网络系数为a'、b'、c'及d', 故发送端功放器输出端电压V10和电流I10可由公式 (1) 求得 (式中:a=d', b=b', c=c', d=a')

2.6 调谐区轨道电路

发送端电气节各基本单元的联接电路和接收端电气节相同, 故发送端电气结节的阻抗Ztxqf为0BA和SVA阻抗值以及相应长度钢轨阻抗的串、并联。根据发送端各单元设备的连接情况, 发送端电气接头节的阻抗Ztxqf与轨道电路输入阻抗Z6是并接关系。

3 传输优化解决问题

ZPW-2000R型移频轨道电路传输性能仿真对解决如下问题提供了直接或间接的帮助: (1) 确定调谐区设备采用五点布局的调谐区设计方案, 加大了调谐区信号, 应用DSP数字信号处理技术, 对接收的主轨道和调谐区信号进行高精度的幅度运算, 来实现调谐区所有点死区检查, 满足死区长度不大于5m, 解决调谐区不能检查问题, 提高系统安全性能。 (2) 通过轨道电路仿真计算, 将原有26m调谐区加大到30m, 提高调谐区极阻抗值, 减小电气绝缘节对主轨道信号的损耗, 信号在轨道电路中传得更远, 从而改善轨道电路传输性能, 使轨道电路传输长度得到加长。 (3) 提出轨道电容均补偿方案, 把原7.5km电缆长度加大到10km, 满足现有条件下轨道电路传输正常电缆长度的要求。改变原来采用单一电容的补偿方式, 采用小电容, 细补偿的补偿方式, 加大传输距离, 改善轨道电路的传输能力。

结束语

以上设计基于UM71系统基础上进行进一步的技术创新, 目前无绝缘移频自动闭塞系统运用情况良好。

参考文献

[1]铁路光 (电) 缆传输工程设计规范[M].北京:中国铁道出版社.

[2]铁路信号专业信息化的研发实践[M].北京:铁道通信信号.

轨道绝缘 篇6

关键词：C-GIS35kV气体绝缘开关柜,轨道交通

轨道交通供电系统采用集中供电的两级电压方式, 即主变电所电源进线电压为AC110kV, 牵引变电所及降压变电所进线电压为AC35kV。在牵引变电所及降压变电所空间限制条件下以及运行维护成本的节约, 35k V开关柜大部分已经采用C-GIS。

1 C-GIS开关柜的发展历程

20世纪60年代, 高压GIS应用在中压制造领域;

20世纪70年代, 三相共箱技术应用在中压制造领域, 充气柜出现;

20世纪90年代, 环保型充气柜在欧洲出现;

21世纪初, C-GIS环保型充气柜开关进入中国。

2 C-GIS开关柜的特点和结构特征

35 k V开关柜按照绝缘方式分为空气绝缘开关柜 (AIS) 和气体绝缘开关柜 (GIS) , 两种开关柜各具特色。C-GIS是GIS技术与空气绝缘开关柜 (AIS) 技术相结合的产物, 也称为气体绝缘开关柜。C-GIS开关柜如图1, 其主要组成部件及其特点如下:

目前大多数C-GIS内气体为SF6 (六氟化硫) , 其具有以下特点:

在一个大气压下SF6的绝缘强度是空气的2.5~3倍;SF6的灭弧能力是空气的100倍 (电负性) ;SF6的热传导性能是空气的2~5倍;室温和2。2MPA压力下, 可液化并储存于特殊气瓶中。

C-GIS开关柜采用的真空断路器, 具有以下特点:

熄弧能力强, 燃弧时间短, 全分断时间也短;触头开距小, 机械寿命较长;适合于频繁操作与快速切断;体积小, 重量轻, 维护工作量小, 真空灭弧室与触头不需要检修;没有易燃易爆物质, 没有爆炸和火灾危险。

C-GIS开关柜采用母线三共位开关:操作可靠, 接地开关与隔离开关自动联锁;无机械震动, 电场分布均匀。

1) 保护装置人机界面;2) 压力传感器;3) 断路器操作机构;4) 电缆插座;5) 电缆插座;6) 插界式电缆头;7) 智能控制/保护单元;8) 插接式电压互感器;9) 电流互感器;10) 压力释放盘;11) 压力释放通道;12) 断路器;13) 电容分压装置测试接口;14) 三工位开关操作机构;15) 三工位开关;16) 主母线。

3 C-GIS开关柜与空气绝缘开关柜 (AIS) 的开关设备相比, 具有以下特点

1) 体积小, 仅为空气绝缘的金属封闭开关设备的1/4至1/5, 大大减少土建面积, 降低工程综合成本。在一个大气压下SF6的绝缘强度是空气的2.5~3倍, SF6的灭弧能力是空气的100倍, 这使得柜内绝缘距离大大缩小, 各单元设置在柜体内所占空间更小, 整体开关设备体积缩小, 一般ZX2柜的外形尺寸 (宽×深×高) 为:600 mm×1925 m m×2250 m m, 同型AIS开关柜为:1200 m m×3000 m m×2600 m m。

2) 可靠性极高, 高压部分全封闭, 完全避免外界环境气候对开关柜的影响, 防止小动物进入, 防止运行人员误入带电间隔。

3) 维护量极少, 高压部分免维护, 断路器机构在气室外, 维护非常方便, 其运营维护费用约为AIS的三分之一。

4) 安装简单方便, 现场不需要进行气体操作, SF6气体泄露率极低, 仅为0.25%, 内部压力为1.2~1.3bar。

5) 实现了智能化控制, 目前C-GIS一般都配置了智能化控制保护单元, 集保护、控制、计量、监测、通讯功能一体, 可以完全实现无人值守。

6) 可采用先进的传感器技术, 线形化的电流电压传感器测量范围宽, 可以适应负荷变化的要求而无需更换, 完全消除了CT开路和PT造成的铁磁谐振对人员及系统的危害。

4 C-GIS开关柜的应用

目前C-GIS在国内城市轨道交通工程供电系统应用已经非常广泛, 上海明珠线二期、莘闵线、共和新路、广州地铁二号线、深圳地铁一期、二期工程等工程, 随着C-GIS国产化进程的加快和价格的大幅度降低, 这些工程都采用了C-GIS。

采用GIS主要考虑了以下因数:1) C-GIS的技术性能成熟, 绝缘性能、开断能力的显著提高;2) C-GIS运营维护工作量减少, 减少了运营费用;3) 运行可靠性提高, 设备发生故障的机率大大降低;4) C-GIS智能化的控制, 实现了无人值守;5) C-GIS设备占地面积小, 减小了变电所土建规模, 有效地节省土建投资、缩短工期。6) C-GIS扩建极为方便, 预留的母线扩展接口对地铁扩建工程提供的极大的便利。

5 中压C—GIS产品发展趋势

随着技术进步, 中压C—GIS产品的发展趋势是高可靠性、免维护、智能化、低成本、模块化;现场安装方便、不涉及气体处理;尽可能少用或不用SF6气体。具体体现为下列几个方面:

1) 中压C—GIS无SF6或少用SF6研究非SF6气体的绝缘特性, 实现中压C—GIS无SF6化, 用N2、压缩空气、真空等作绝缘介质。无SF6气体的C-GIS产品是一个特色产品, 目前仅有24kV充压缩空气的产品在运行, 36kV的产品已在工厂内试制。对40.5kVC-GIS SF6用量要减少。

2) 通过配置智能保护控制单元及后台使C—GIS智能化, 实现状态监测, 建立计算机辅助维护系统、故障诊断系统对中压C—GIS产品运行中的状态监测, 实现重要的一次元件诸如断路器、隔离开关和操动机构等有关的运行参数的归档记录。在状态监测期间纪录的运行数据可提供防止误动作或采取必要的维护措施方面的信息, 有助于防止突发的和费用较大的故障。对纪录的测量数据作诊断、趋势分析, 为监测系统元件的老化和可能的故障概率提供信息, 这些数据也可成为建立计算机辅助维护系统的基础。

3) 降低成本通过模块化设计以及专业化生产使中压C—GIS与空气绝缘开关柜成本之比降低到1.5∶1左右。

6 C-GIS国产化情况

目前国内比较成熟的有上海SIEMENS、厦门ABB及苏州AL-STOM等厂商, 依靠与国际上知名公司合资或合作, C-GIS在国内已具备组装、供货, 均可提供可靠的产品及售后服务。

7 结语

C-GIS气体绝缘开关柜特别适用于城市轨道交通、城网改造项目、重要变电站等运行条件苛刻且可靠性要求高, 且占地面积和空间受到限制的场合。在城市轨道交通成功的应用也使其技术改进、环保化的要求越来越高, 随着技术的更新和进步, C-GIS气体绝缘开关柜势必向更高的可靠性、智能化、低成本、模块化、环保型趋势发展。

参考文献

[1]王金刚.中压C-GIS (充气柜) 发展方向及技术问题.电力设备, 2005.

[2]王平.中压C-GIS的应用状况与发展趋势.电力设备, 2006.

[3]李建基.中压气体绝缘金属封闭开关设备 (C-GIS) 市场前景分析.电力设备, 2006.