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Abstract electric traction is a new type of rail transport traction power form. In the trunk railway, has a wide range of railway transportation and mining transport. Electric traction electrical energy is used as traction power, converting electrical energy into mechanical energy, drive train, EMUs and rail vehicles are a form of transport rail transport operation.
Keywords high speed railway power supply system.
中圖分類號:U224 文獻標識碼:A
一、電力牽引供電系統的概述
(一)電力牽引供電系統
電力牽引供電系統,是指電氣化鐵路中由牽引變電所和接觸網組成的向電力機車供給牽引用電能的系統。牽引變電所將電力系統通過高壓輸電線送來的電能加以降壓和變流后輸送給接觸網,以供給沿線路行駛的電力機車。有些國家電氣化鐵路有時由專用發電廠供電。
電力牽引供電系統按照向電力機車提供的電流性質分為直流制和交流制,交流制又分工頻單相交流制和低頻單相交流制。我國電氣化鐵路采用工頻單相交流制電力牽引,直流制電力牽引僅用于城市軌道交通運輸系統和工礦運輸系統。各種電流制的電力牽引供電系統的設備有很大的差別。
工頻交流單相電力牽引供電系統主要有牽引變電所和牽引網組成,牽引網實行單相供電,由饋電線、接觸網、軌道電路及回流線等組成。為了使電能有效、可靠地供給電力機車、開閉所等。我國規定牽引網額定電壓為25kv,額定平率為50Hz。牽引供電構成的回路是:牽引變電所——饋電線——接觸網——電力機車——鋼軌和大地——回流線——牽引變電所。
(二)電力牽引特點
1、電力牽引機車本身不帶燃料,可使用二次能源,為非自給式牽引動力,并由大容量電力系統供電,連接全國電網,能源有保證。
2、機車或動車組總功率大,具有啟動和加速快、過載能力強,運輸能力大等特點,能滿足各種現代交通運輸隊快速、大運輸能力的需要。
3、不造成空氣和環境(噪聲)污染,改善勞動條件。
4、電力牽引的總效率高,節約能源。我過的鐵路機車牽引經歷了蒸汽機車、內燃機和電力機車的發展階段。
5、安全性高。隨著信息技術、微電子技術的廣泛應用,電力機車可實現實時檢測故障、自動駕駛、遙測及遙控,電力牽引系統易于實現全面自動化和信息化,從而大力提高勞動生產效率和經濟效益。
6、有利于鐵路沿線實現電氣化,促進工農業發展。
二、接觸網供電概述
(一)接觸網供電
從牽引供電回路可知,接觸網受到牽引供電系統的影響。接觸網是在電器化鐵道中,沿鋼軌上空“之”字形架設的,供受電弓取流的高壓輸電線。接觸網是鐵路電氣化工程的主構架,是沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路。
接觸網主要由以下內容組成:①基礎構件,如水泥支柱、鋼柱及支撐這些結構物的基礎;②基礎安裝結構件,這項內容的作用主要是連接接觸網導線和基礎構件;③接觸網導線,這部分作用就是傳輸電流給電力機車;④其他輔助構件,包括回流線、附加懸掛等。接觸網、鋼軌與大地、回流線統稱為牽引網。
接觸網的電壓等級:工頻但相交流制度:25KV。
接觸網主要通過單邊供電、雙邊供電、越區供電及并聯供電四種方式。
(二)優化接觸網
接觸網擔負著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給店里機車使用的重要任務。因此接觸網的質量和工作狀態講直接影響著電氣化鐵道的運輸能力。為了減少接觸網的弊端,我們主要通過;接觸網的控制;供電方式的調整;防干擾設施來優化接觸網。
1、接觸網的控制
由于接觸網是露天設置,沒有備用,線路上的負荷又是隨著電力機車的運行而沿接觸線移動和變化的,對接觸網提出以下要求:①在高速運行和惡劣的氣候條件下,能保證電力機車的正常取流,要求接觸網在機械結構上具有穩定性和足夠的彈性。②接觸網設備及零件要有互換性,應具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量延長設備的使用年限。③要求接觸網對地絕緣好,安全可靠。④設備結構盡量簡單,便于施工,有利于運營及維修。⑤在事故的情況下,便于搶修和迅速恢復送電。⑥盡可能地降低成本,特別要注意節約有色金屬及鋼材。
2、供電方式的選擇
供電方式直流制電氣化鐵路接觸網普遍采用兩邊供電方式,在相鄰的兩個牽引變電所供電的接觸網中間設置分區亭,將接觸網連通。運行中的電力機車由兩邊的牽引變電所同時供電。這種供電方式可降低接觸網中的電能損失,減小接觸網的電壓降,一個牽引變電所停電時,電力機車運行不致中斷。交流制電氣化鐵路則常采用一邊供電方式,接觸網在分區亭處斷開,分區亭只在一邊牽引變電所停電時接通,由另一邊牽引變電所越區供電。
3、防干擾設施的建立
防干擾設施為了減少接觸網電流的電磁感應對沿線通信電路的干擾,在交流制電氣化鐵路鄰近城鎮的區段將接觸網每2~4公里劃成一個吸流分段,設置回流線和吸流變壓器。這時,電力機車的電流沿回流線流回牽引變電所,從而沿軌道和大地流回的電流很少。回流線和接觸網的電流近似相等,方向相反,這就大大減輕了電氣化鐵路對沿線通信電路的干擾。這種方式的缺點是吸流變壓器串接在電路中,加大了接觸網阻抗。日本新建設的工頻單相交流制電氣化鐵路采用了自耦變壓器方式,沿鐵路每10公里左右設置一臺自耦變壓器。自耦變壓器中性點接地,一端接接觸網,另一端接回流線,稱為正饋(電)線。正饋線和接觸網電流大小相等,方向相反,同樣起著減小對通信電路干擾的作用。另一方面,由于接觸網和正饋線之間電壓為二倍接觸網電壓,沿接觸網電壓降便大大減小。
三、牽引供電系統主要供電設備
(一)電氣設備的概述:
一次設備分:開關電器、變換電氣、保護電器、補償電氣、成套裝置和組合電氣。
(二)牽引變壓器
電力變壓器是變電所中最重要的一次設備,其主要功能是變換電壓和傳輸電能,將一次側的電能通過電磁能量轉換的方式傳輸到第二側,同時根據應用的需要將電壓升高或降低,完成電能的輸送和分配。
(三)變壓器分類
1、按相數分:單相變壓器和三相變壓器。
2、按用途分:普通用途分升壓變壓器和降壓變壓器:其他用途分電爐變壓器、電焊
3、變壓器、整流變壓器、掉壓變壓器和實驗變壓器等。
4、按鐵芯結構分:心式變壓器和殼式變壓器。
5、按繞組數目分:自耦變壓器、雙繞租變壓器、三繞組變壓器和多繞變壓器。
6、按繞組材質分:鋁繞組變壓器和銅繞組變壓器。
7、按冷卻介質和冷卻方式分:油浸式變壓器和干式變壓器。
四、總結
本文通過對電力牽引供電系統的了解認識,更好的理解了接觸網對我國高鐵的應用。有效的協調了牽引供電系統可能對臨近線路接觸網的影響。減少接觸網的弊端,實現我國高鐵未來的高速的發展。
論文摘要:介紹了西南交通大學建成的教學用模擬變電所實訓基地的結構、功能、特點、實踐項目。使用表明,該基地具有國內領先技術水平,完善的教學、培訓和科研的綜合功能。由于采用最新的遠程監控技術,該變電所可作為目前鐵路牽引變電所技術改造的參考。
0引言
西南交通大學有部分直接服務于鐵路現代化建設的專業,其中“鐵道電氣化”專業作為教育部、鐵道部的重點特色專業而一直受到重視。
分布于鐵路沿線的牽引變電所,是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發展,變電所綜合自動化技術水平的不斷提高,對從事牽引變電所設計、運行、管理等方面的專業技術人才的需求數量增加,同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此,在教學環節中,應加強學生理論和實踐相結合的能力的培養。在教育部“示范性教學實踐基地”基金支持下,2002年西南交大在峨眉校區建成一座集教學、實習、培訓和科研為一體的模擬變電所實訓基地。
1模擬變電所簡介
我校模擬變電所分為兩期建成:
I期是與實際變電所相同的開關控制屏柜和繼電保護屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設計的模擬負載電量和故障盤。如圖1所示。
Ⅱ期是模擬一段地方電力網或電氣化鐵路的環境下,一個調度中心使用遠動監控系統控制的五個變電所,圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所,且負載的大小和相位均可調節,其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機保護裝置、WKH-891型電鐵饋線微機保護裝置、DQWC-03牽引變電所二次設備測試系統。
模擬變電所中被監控設備的位置狀態信號、保護動作信號、預告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠方終端)的開關量輸人/輸出模塊相連接,電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜,輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發的遙控命令,通過以太網傳輸,實現遙信、遙測、遙控的功能。遠動監控系統結構圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結構的Momentum,其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環境的編程軟件套件,具有很強的設計性、可擴展性;主站組態軟件iFix支持工業標準,具有開放性、可組態性、兼容性及可開發性。
為了比較和研究,我系的教師正在進行一系列的科研開發,其目標是在模擬變電所二次系統中采用測控、保護一體化的分布式控制系統(DCS)實現變電所自動化管理,其結構圖如圖4。
2教學實踐基地的開發
1)校內學生及現場工程技術人員,可對照變電所各種屏柜,提高閱讀二次系統接線圖、安裝施工圖的能力,通過開閉操作、設置故障等項目的訓練,可以培養他們對現場運行中出現的故障的分析和處理能力,包括一次設備的故障范圍的判斷、二次系統的故障判斷、查找和處理。
2)變電所基本電器及二次接線方面實訓項目n個。如斷路器結構、原理;斷路器參數的測量與調整;變電所二次接線、電纜的數字編號法以及“相對標志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術;變壓器控制、保護盤結構、接線、檢測、調試及整套保護聯動實驗(包括整定計算);在以上各盤設置不同故障(可達幾百種)練習查找及消除故障的方法等。
3)運動系統遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。
4)利用便攜式計算機對遙控設備進行合、分實驗,讓學生了解遠動系統是如何驅動被控設備動作。
5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網頁,實時了解該PLC的運行、通信等狀態的實驗。
6)上位機各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學生了解調度員的工作職責、工作內容、iFix軟件的各種功能的使用,從而對遠動系統有更深層的了解。
7)利用組態軟件Concept對PLC進行配置,使學生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設計要求對PLC進行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程,使學生熟練掌握Concept編程方法。
8)自動化組態軟件iFix系統的安裝,熟悉掌握iFix系統軟件的運行環境及其安裝過程。
9)通過在iFix系統新增6#模擬變電所的實驗,使學生了解iFix系統的可組態性及可擴展性。
10)進行繼電保護單體測試及數據管理。
11)進行繼電保護盤上測試及數據管理。
12)微機保護裝置的調試與特性實驗。
3實踐意義
模擬變電所實訓基地自1998年投入使用后,至今已連續培訓了五屆畢業生和一批現場工程技術人員,經總結,其實踐意義在于:
1)為學生提供專業技能訓練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護、變電所二次接線、微機監控技術等幾乎全部專業課程的大量綜合性實驗,以及電氣設備的實際操作技能、檢修調試技術、查找故障及排除方法的實際訓練。而且充分利用學校具有的學科優勢,以模擬變電所為基地,配合學生專業課和專業基礎課學習,開發如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機應用、網絡與通訊等領域的多個應用性、研究性實驗;同時由于人員和設備的集中,能夠按項目組織學生進行綜合性實訓,盡可能使學生參與以教師為主導的科研活動。
2)對于現場技術和施工人員,很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝,能查找和處理運行故障和設計缺陷。通過實地培訓,能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓和考核職工283人,取得良好的效果。
3)目前西南地區鐵路已完全實現電氣化,全區擁有牽引變電所200多座,其中大都為上世紀70~80年代所建,技術水平落后。而我校模擬變電所實訓基地的建成,對其技術改造具有借鑒的意義,在應用新技術、新設備和進行技術創新方面起到示范的作用。
0引言
西南交通大學有部分直接服務于鐵路現代化建設的專業,其中“鐵道電氣化”專業作為教育部、鐵道部的重點特色專業而一直受到重視。
分布于鐵路沿線的牽引變電所,是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發展,變電所綜合自動化技術水平的不斷提高,對從事牽引變電所設計、運行、管理等方面的專業技術人才的需求數量增加,同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此,在教學環節中,應加強學生理論和實踐相結合的能力的培養。在教育部“示范性教學實踐基地”基金支持下,2002年西南交大在峨眉校區建成一座集教學、實習、培訓和科研為一體的模擬變電所實訓基地。
1模擬變電所簡介
我校模擬變電所分為兩期建成:
I期是與實際變電所相同的開關控制屏柜和繼電保護屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設計的模擬負載電量和故障盤。如圖1所示。
Ⅱ期是模擬一段地方電力網或電氣化鐵路的環境下,一個調度中心使用遠動監控系統控制的五個變電所,圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所,且負載的大小和相位均可調節,其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機保護裝置、WKH-891型電鐵饋線微機保護裝置、DQWC-03牽引變電所二次設備測試系統。
模擬變電所中被監控設備的位置狀態信號、保護動作信號、預告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠方終端)的開關量輸人/輸出模塊相連接,電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜,輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發的遙控命令,通過以太網傳輸,實現遙信、遙測、遙控的功能。遠動監控系統結構圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結構的Momentum,其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環境的編程軟件套件,具有很強的設計性、可擴展性;主站組態軟件iFix支持工業標準,具有開放性、可組態性、兼容性及可開發性。
為了比較和研究,我系的教師正在進行一系列的科研開發,其目標是在模擬變電所二次系統中采用測控、保護一體化的分布式控制系統(DCS)實現變電所自動化管理,其結構圖如圖4。
2教學實踐基地的開發
1)校內學生及現場工程技術人員,可對照變電所各種屏柜,提高閱讀二次系統接線圖、安裝施工圖的能力,通過開閉操作、設置故障等項目的訓練,可以培養他們對現場運行中出現的故障的分析和處理能力,包括一次設備的故障范圍的判斷、二次系統的故障判斷、查找和處理。
2)變電所基本電器及二次接線方面實訓項目n個。如斷路器結構、原理;斷路器參數的測量與調整;變電所二次接線、電纜的數字編號法以及“相對標志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術;變壓器控制、保護盤結構、接線、檢測、調試及整套保護聯動實驗(包括整定計算);在以上各盤設置不同故障(可達幾百種)練習查找及消除故障的方法等。
3)運動系統遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。
4)利用便攜式計算機對遙控設備進行合、分實驗,讓學生了解遠動系統是如何驅動被控設備動作。
5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網頁,實時了解該PLC的運行、通信等狀態的實驗。
6)上位機各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學生了解調度員的工作職責、工作內容、iFix軟件的各種功能的使用,從而對遠動系統有更深層的了解。
7)利用組態軟件Concept對PLC進行配置,使學生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設計要求對PLC進行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程,使學生熟練掌握Concept編程方法。
8)自動化組態軟件iFix系統的安裝,熟悉掌握iFix系統軟件的運行環境及其安裝過程。
9)通過在iFix系統新增6#模擬變電所的實驗,使學生了解iFix系統的可組態性及可擴展性。
10)進行繼電保護單體測試及數據管理。
11)進行繼電保護盤上測試及數據管理。
12)微機保護裝置的調試與特性實驗。
3實踐意義
模擬變電所實訓基地自1998年投入使用后,至今已連續培訓了五屆畢業生和一批現場工程技術人員,經總結,其實踐意義在于:
1)為學生提供專業技能訓練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護、變電所二次接線、微機監控技術等幾乎全部專業課程的大量綜合性實驗,以及電氣設備的實際操作技能、檢修調試技術、查找故障及排除方法的實際訓練。而且充分利用學校具有的學科優勢,以模擬變電所為基地,配合學生專業課和專業基礎課學習,開發如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機應用、網絡與通訊等領域的多個應用性、研究性實驗;同時由于人員和設備的集中,能夠按項目組織學生進行綜合性實訓,盡可能使學生參與以教師為主導的科研活動。
2)對于現場技術和施工人員,很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝,能查找和處理運行故障和設計缺陷。通過實地培訓,能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓和考核職工283人,取得良好的效果。
Abstract: railway erection along the catenary as special power supply unit supplies power for the electric traction locomotives, its purpose is to change the piezoelectric output power through catenary contact wire for wire of electric locomotive operation. Catenary of the particularity of performance in three aspects: the outdoor equipment, no spare, electromechanical integration, these are the basic characteristics of catenary. In this paper, the technical standard of passenger dedicated railway catenary and simple discussion on the construction quality control and analysis.
Key words: passenger dedicated line; Railway; Electrification; Catenary technology; The construction quality
中圖分類號:TM922.5文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
一、客運專線鐵路接觸網的組成及要求
客運專線鐵路接觸網是沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路,也稱為架空式接觸網。
1、從結構形式看可分為以下幾個部分。
(1) 接觸懸掛:主要包括承力索,吊弦,接觸線及連接它們的零件等。與電力機車受電弓直接接觸的是接觸線。其中以接觸懸掛的種類最多。
(2) 支持裝置:支持裝置由腕臂,拉桿,定位裝置等連接件組成,用來懸吊和支持接觸懸掛,并將其負荷傳遞給支柱或者其它建筑物。根據接觸網所在區間,車站和大型建筑物而有所不同。
(3) 支柱與基礎:支柱與基礎用以承受接觸懸掛和支持裝置的全部負荷,并把接觸懸掛固定在規定的位置和高度上。支柱有金屬支柱和鋼筋混凝土支柱
2、牽引供電對接觸網的要求
為了滿足鐵路接觸網全天候不間斷的向機車進行供電,保證弓網之間的良好匹配,提高接觸網的性價比,接觸網需要滿足:①設備運行安全可靠,在惡劣氣候條件下能保證向電力機車正常供電;②有足夠的電氣強度,保證在牽引高峰時正常地向電力機車提供電能;③有足夠的機械強度,保證接觸懸掛具有可靠的穩定性;④網上設備的空間位置不影響受電弓取流;⑤網上設備的質量應輕且分布均勻,保證接觸網的彈性盡量一致;⑥有足夠的防腐蝕性能各耐磨性能,使用壽命應盡可能長;七在保證接觸懸掛穩定性的前提下,結構應盡量簡化,有利于施工,維護及事故搶修;⑧在最高運行速度下,弓網離線率應在容許的范圍內。
因此,這就需要要求鐵路接觸網不論在什么條件下,必須要保證良好的供電,使得機車能在線路上高速、安全的行駛運行。還要做到在符合上述要求的情況下,盡量做到節省投資、結構合理、維修簡便等,同時還要便于新技術的應用。
3、《客運專線鐵路電力牽引供電施工技術指南》對接觸網施工的要求
為了更好的指導客運專線鐵路接觸網工程的施工和驗收,鐵道部組織編制了《客運專線鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收暫行標準》。為了指導施工單位達到標準的要求,同時編制了與驗收標準配套的《客運專線鐵路電力牽引供電施工技術指南》,由鐵道部經濟規劃研究院。其中《客運專線鐵路電力牽引供電施工技術指南》對施工主體提出了如下要求:
(1)施工單位應采用機械化施工,積極推廣施工新技術、新工藝、新設備、新材料。在施工過程中還需制定一系列相應的保護措施,以保證路基的完整性和穩定性。
(2)施工單位應應建立完善的質量保證體系,根據指南制定相應的施工組織設計,施工技術管理制度,施工操作細則,施工技術安全措施等。
客運專線鐵路電氣化接觸網技術標準及施工方法
(3)施工中,施工單位應按本指南和有關工程質量管理辦法,嚴格施工質量自查,采用先進的施工工藝和檢測手段,進行嚴格的過程控制,客運專線鐵路電力牽引供電工程每道工序的完成,都應采取相應的檢測手段檢測施工質量,并作好記錄;完工后應對施工質量進行全面的綜合檢測,并應將檢測結果納入竣工文件。
(4)客運專線鐵路電力牽引供電工程施工應根據鐵路修建的總體施工組織計劃,結合施工單位具體情況,做好以下工作:①必須遵守國家、鐵道部規定的安全規程,制定切實可行的安全措施,確保施工安全。②必須遵守國家、鐵道部規定的質量驗收標準,建立完善的質量保證體系,制定切實可行的質量保證措施,確保工程質量。③應用信息化網絡技術,推廣應用新技術、新工藝、新材料、新設備,提高施工管理水平和施工技術水平。④在保證工程施工質量的前提下,節約能源,降低材料消耗,提高工程施工的綜合經濟效益。⑤積極改善工程施工條件,降低作業人員的勞動強度,遵守國家有關勞動保護法規,確保作業人員身體健康。⑥所用于主體、附屬工程的材料進場前應進行相關的試驗與檢驗,各種工程材料必須符合國家、鐵道部現行規范和驗標的要求后才能進場。⑦接觸網工程施工從進場建點到竣工驗收,都應把保護環境、文明施工貫穿到施工中的沒有個環節。
二、客運專線接觸網施工的特點
由于客運專線接觸網的施工管理與一般工程的施工管理之間存在著一定的差異,要求也不盡相同,主要特點如下。
1、接觸網是在一定地域和范圍內進行施工的項目,所以每一條線路及每一區段的施工都需要按具體的施工對象、施工環境和條件來確定施工方法,因此,鐵路接觸網施工針對性較強,對工程施工質量要求也比較高。
2、由于接觸網施工完全是沿鐵路線路進行施工,這就使得接觸網施工的施工點增多、戰線過長、施工人員分散的問題較突出,對施工的組織和質量控制影響較大。
3、接觸網施工由于整體結構復雜,技術含量較高。因此對接觸網施工的質量管理工作必須深入細致,防止出現“一步錯,步步錯”。
4、受氣候和地質條件的限制因素較多,這些客觀因素不但制約了施工作業的順利展開,而且往往會打亂全局的施工程序,影響整個。
5、系統工程中各專業工程在施工中相互干擾的機會和機率相當高,如通信與電力及信號等工程的電纜溝同一路肩側的布置等,在施工組織與協調過程中一但出現疏漏,也將影響工程的質量。
三、客運專線接觸網施工中存在的問題
隨著電氣化鐵路的不斷的發展,我們在學習和引進國外新技術、新材料、新結構的同時,廣大工程技術人員也自主研發了許多接觸網新金具和新設備, 隨著新技術、新材料、新工藝的不斷更新,傳統的施工方法和手段已不能滿足要求,主要表現為施工隊伍的技術素質和施工技術兩大方面滯后。
1、接觸網施工隊伍
(1)施工人員的整體技術素質不高。在從事接觸網工程施工的隊伍中,只有極少數的技術人員和管理人員具有較高的專業技術素養,大部分施工人員則是由沒有受到專業的施工技術培訓、教育的普通工人或者是民工,其專業技能和技術水平相對較差,這就容易造成對施工流程、施工工藝等不能很好的了解,致使施工過程中出現各種問題,進而對接觸網工程施工質量造成嚴重的影響。
(2)技術裝備落后
我國國內的各施工單位的技術裝備較發達國家,顯得稍微落后一些。主要表現在施工設備功能不強、性能不高、新度系數偏低;設備綜合性能較低,體積大,較為笨重;檢測手段和檢測設備的精度系數不高。
2、接觸網施工標準和工藝存在問題
(1)施工技術及工藝滯后
從全國范圍來看,目前我國除少數施工單位外,大多數施工單位的施工 工藝和施工技術還停留在上世紀九十年代初的水平,很難適應目前客運專線鐵路接觸網的施工要求。
(2)施工的技術標準不協調
接觸網的施工與路基、軌道的施工技術標準不協調,接觸網一般是以軌面標高作為施工基準點的,而軌道施工的允許偏差較大,導至接觸網工程施工質量難以滿足技術要求。
(3)技術規范和操作規范不夠完善
我國目前還沒有一部客運專線鐵路電氣化的施工標準,每一條線路的施工技術要求除參照國外相應線路制定外,沒有更多的通用性和標準化。
我國目前也沒有一套客運專線鐵路接觸網的施工操作規范,除個別施工單位具有較為系統的施工工藝手冊外,大部分施工單位或施工隊伍在施工時的隨意性較大。
四、接觸網施工質量控制措施
客運專線鐵路電氣化鐵路與我國現有的160 km/h以下電氣化鐵路相比,不僅車速大大提高,而且其接觸網受流系統、懸掛方式、布置原則也有所不同。接觸懸掛是向電力機車供電的重要設備,也是保證250 km/h以上目標值的關鍵。為了保證運行時受流的質量,必須具有良好的受流穩定性、理想的彈性及彈性均勻性。因此接觸線對軌面的高度、跨中預留弛度及導線坡度以及弓網動態參數等對接觸懸掛的受流質量好壞至關重要,而這些必須通過精確的施工安裝來保證。施工安裝精度需滿足設計要求的評價接觸網質量的重要指標。即安裝精度越高,受流質量越好,接觸線和受電弓的使用壽命越長,且速度越高對施工的誤差要求越高。因此,對接觸網的施工誤差控制是保證接觸網施工質量的唯一途徑。盡管目前國內接觸網采用了國外發達國家的程序化、數據化施工和中鐵電氣化局集團有限公司開發的“四個一次到位”國家級工法。
但由于接觸網施工工序和所用材料繁多、安裝或加工工藝、機具及環境不盡相同,每個施工工序過程仍均伴有誤差,如導高、側面限界的誤差、腕臂和吊弦的測量、計算、預配加工及安裝的誤差等。因此,產生的原因主要來自施工人員、采用的機具、所用的材料、施工方法和施工環境五個方面。要保證施工質量就必須對以下五個方面加以嚴格的控制。
1、人:指直接參與施工的人員,作為主要控制對象,要充分調動其積極性、發揮其主導作用。有經驗表明,要保證施工質量,還必須根據客運專線鐵路接觸網施工特點,進行系統化的培訓;
2、材:材料在生產過程中難免的會出現公差,因此在使用時需要考慮其影響;
3、機:機械控制主要包括施工機械設備、工具和檢測器具等控制。因此在施工過程中要根據不同的施工工藝要求、選用合適的、先進的機械設備、機具等,并正確使用、管理以及保養,確定其處于最佳使用狀態。例如用經緯儀取代傳統的線墜、接觸線多功能激光測量儀取代測量桿等等,不僅能使施工測量的精度大幅度提高,同時也可以將施工誤差控制在設計和標準范圍以內;
4、施工工藝:需要根據工程實際,制定相應的施工方法,既有利于保證工程施工質量,也能加快施工進度,進而提高經濟效益;
5、施工環境:指的是工程技術環境、環境因素對工程施工質量的影響。如吊弦、定位便宜均應根據施工當時的環境溫度來進行施工控制。環境溫度測不準,將直接影響施工質量。由此,在施工時應根據工程特點以及具體條件,對影響質量的環境因素,采取有針對性的措施并加以控制。
客運專線鐵路電氣化工程屬于結構龐大、工藝技術復雜、需要多工種連續性施工生產的建筑安裝工程。為了使工程施工達到連續性和均衡性,實現高效、低耗、優質的目的,就必須根據工程的特點,按照科學、合理的施工程序,擇優選取先進的施工生產組織形式和施工作業方法,均衡施工進度,確保計劃目標的實現。
參考文獻
[1]王作祥.客運專線鐵路接觸網懸掛施工技術與質量控制[J].鐵道工程學報.2007(S1)
中圖分類號:U224文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)06-0172-02
隨著我國現代鐵路信號技術的發展,鐵路信號設備大量采用電子元器件,以計算機聯鎖系統和區間無絕緣移頻自動閉塞系統為代表的現代鐵路信號系統在現場逐漸普及。但是從抗干擾的角度,上述系統更易受到來自于牽引供電系統的干擾。因此,鐵路信號系統的抗干擾研究越來越引起重視。本論文主要分析牽引供電系統干擾信號的產生原因及干擾信號侵入信號系統的途徑,并通過對干擾信號的分析,找到降低或抑制干擾信號的解決辦法,并從現場設計及具體施工安裝和使用維護的角度,提出相應的工程和技術措施,減少和避免牽引供電系統干擾對信號設備產生的危害,以確保鐵路信號系統設備的正常運行,并為設備的現場維護及相關規范標準的制定提供一點參考。
一、高速電氣化鐵路牽引網供電方式及電磁干擾
(一)供電方式
我國電氣化鐵路采用工頻交流制供電,接觸網額定工作電壓為25kV,電力牽引供電主要有AT(自藕變壓器)、BT(吸流變壓器)、直供和同軸電力電纜四種供電方式,不作贅述,簡圖如下:
(二)電磁干擾
所謂電磁干擾EMI(Electromagnetic Interference)是指任何能使設備或系統性能降級的電磁現象。主要有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網絡。任何電磁干擾的發生都必然存在干擾能量的傳輸和傳輸途徑(或傳輸通道)。通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式:一種是傳導傳輸方式;另一種是輻射傳輸方式。因此從擾的敏感器來看,干擾藕合可分為傳導藕合和輻射耦合兩大類。而牽引供電系統各種供電方式的特點,決定了牽引供電系統產生干擾信號的種類,主要有傳導性干擾信號、電磁輻射性藕合干擾信號兩種。具體為:一是當牽引電流通過時,對周圍信號系統的電子、電氣設備產生電磁輻射;二是不平衡牽引電流沿軌道傳導到信號設備,或牽引電流對直接驅動的機車電動機產生電磁噪聲,并傳導干擾信號到電源和機車上的機車信號電子設備上;三是牽引電流對相鄰的信號電纜線路產生感應藕合,感應出干擾電壓或電流。
二、電力牽引系統對信號系統的干擾
信號系統各個子系統基本上都是通過電纜線路把室內室外設備聯系起來,室內室外設備間有一定的邏輯聯鎖關系,室內設備通過采集室外設備的狀態,通過聯鎖計算,結合操作人員指令,產生驅動命令,通過驅動電路來對室外設備進行控制,從而確保行車安全和效率。信號系統設備的上述特點決定了干擾信號也只能通過以下途徑進入到信號系統:(1)干擾信號通過鋼軌、信號電纜、接地設備、設備外殼、設備電源等部位進入到信號系統,對信號系統的正常運行產生干擾;(2)牽引電流產生的干擾信號以空中幅射的方式,即以電磁波方式向空中幅射,對信號系統的電子設備產生干擾;(3)干擾源通過感應的方式禍合到電纜等信號設備中去。
由于幾種牽引供電方式中牽引電流都不同程度地要以鋼軌(大地)為回路,而我國現有的鐵路信號系統中無論區間自動閉塞系統還是站內聯鎖系統,都是以軌道電路來檢查列車占用情況并作為信息的傳輸通道。所以牽引電流回流與軌道電路共用的同一載體――鋼軌是使信號系統受到干擾的一個最主要原因。同時,牽引電流的高電壓和電力機車運行時產生的含有豐富諧波的大電流會對周圍電磁環境產生嚴重的電磁干擾(EMI)。
三、信號系統抑制干擾信號的施工工藝
要降低或減輕牽引供電系統對信號系統的干擾,應該從牽引供電系統本身入手,在設備選型、設計計算、工程措施的方面入手,減少干擾信號的輸出。本部分重點探討信號系統抑制干擾信號的施工工藝和工程措施。
(一)設備選型
1.在供電方式的選擇上盡量采用BT、AT或同軸電力電纜供電方式,使牽引電流主要經回流線、正饋線或外導體流回牽引變電所,提高供電回路的對稱性,降低接觸網感應電流的影響。
2.在牽引變電所中安裝并聯電容補償裝置,以降低諧波干擾。這樣一方面可以起到濾波作用,另一方面可以改善功率因數。
3.選擇合理的機車類型或在機車上采取措施。在機車上安裝并聯補償電容和濾波裝置,在電力機車變壓器二次側安裝3次和5次獨立支路,在改善功率因數的同時可以濾去3次和5次諧波。
(二)牽引供電系統減少干擾信號的工程措施
1.在采用直供方式供電時架設架空回流線。利用接觸網線與架空回流線間的互感作用,提高供電回路的對稱性,使大部分回流電流經由架空回流線流回牽引變電所。
2.設有軌道電路的區段,吸上線、保護線、接地線及線路間的橫向等電位連接線嚴禁與直接與鋼軌相連,應連接至扼流變壓器中心端子;當采用無絕緣軌道電路時,吸上線、保護線、接地線及線路間的橫向等電位連接線只能通過空心線圈中點連接。
(三)施工工藝
在施工工藝要求方面,嚴格按設計及工藝標準施工是工程質量達標的先決條件,在現場施工和維護中,采用如下措施,能有效的減少干擾的影響:
1.室內屏蔽電纜、數據線等線纜的屏蔽網采用懸浮方案。不與綜合地線相連,通過法拉第電籠與線纜屏蔽網的雙重屏蔽,有效防止感應及輻射的干擾;使聯鎖微機邏輯地懸浮,防止因為地電位升的影響造成計算機邏輯錯誤。
2.加強鋼軌連接線及箱合引接線和各種類型的電纜施工工藝,從而減輕干擾。施工細節問題都要嚴格要求,打軌道眼的距離長短、軌道眼眼徑的誤差、螺絲的松緊、墊片不墊、屏蔽網剝出的長短等看似很小的問題,都會影響到信號設備的正常工作狀態。
3.為確保牽引電流縱向不平衡系數不得大于5%。凡通過交流牽引電流的鋼軌,其軌端接續線應采用焊接式的多股銅線,其截面積不應小于50mm2。條件不具備時,應采用一根銅焊接線和一根塞釘式接續線并聯運用,不得采用兩根塞釘式接續線并聯運用代替一塞一焊。
4.計算機聯鎖系統內部各微機之間的通信全部通過光纜進行連接,提高系統的抗干擾性及防雷性能,保證系統有高的運行穩定性。
5.在工作中要盡量保證鋼軌接續線完好,緊固扼流箱中點連接線(連接板)以及扼流箱連接端子,使其接觸良好。工務軌端魚尾板螺栓緊固,供電接觸網桿塔火花間隙良好,地線不能直接與鋼軌相連,以便盡量減少軌道電路的橫向不平衡,降低牽引電流不平衡對軌道電路的干擾。
6.在相敏軌道電路的接收端串聯電阻,增加25Hz信號發送功率,使室外變壓器端子達到送受電端電壓標準,且確保一送多受區段各受電端電壓調整平衡,極叉正確,并保證室內軌道繼電器端電壓不超標,防止因為干擾造成繼電器的錯誤吸起或落下。
7.貫通地線嚴禁以電纜鋼帶連接或代替(這種情況經常發生在支線電纜接地時,施工人員怕麻煩直接用電纜護套連接貫通地線),避免貫通地線接地不良地點高電流通過鋼帶。另外用電纜護套代替地線時,當機車啟動時接觸網發生斷線、短路或絕緣破損時會有很高的電流通過護套入地,對電纜造成損壞或腐蝕。有時直擊雷擊中鋼帶時也會造成電纜燒毀。
8.在交流電氣化鐵路區段,信號設備外緣距接觸網帶電部分的距離小于5m的均應接地。
四、結語
今后,隨著我國高速、準高速、客運專線等線路在路網中的比例逐漸增加,各種高新技術設備不斷在鐵路現場應用,所以對電氣化干擾的研究要更加深入和重視,加大新型高速、準高速鐵路等電子信息和控制設備的抗干擾性能研究力度,以適應我國鐵路不斷發展的情況需要。
參考文獻
為了貫徹落實《國務院關于大力發展職業教育的決定》的文件精神,2006年11月開始,教育部和財政部啟動了“國家示范性高等職業院校建設計劃”,計劃在2006年至2010年期間重點支持建設100所示范性高職院校。2009年11月,教育部組織召開了國家示范性高職院校建設三周年成果展示會。2010年,根據《關于實施國家示范性高等職業院校建設計劃加快高等職業教育改革與發展的意見》精神,教育部、財政部聯合下發了《關于進一步推進“國家示范性高等職業院校建設計劃”實施工作的通知》,擴大國家重點建設院校數量,在原有已建設100所國家示范性高等職業院校的基礎上,新增100所左右國家骨干高職院校,2015年完成全部項目驗收工作。經過國家級和省級示范校以及全國骨干校建設,高職院校的人才培養工作在專業建設、課程建設、師資隊伍建設、實訓條件建設等方面取得了長足進步與發展,發揮了很好的導向作用。
一、相關概念的界定
(1)示范性高職。所謂示范,是指做出可以作為他人效仿學習的標準或榜樣。因此,示范性高職是指能夠很好地實現培養技術技能人才目標,在領導能力、專業建設、師資隊伍建設、人才培養模式、課程體系與教學內容改革、實訓基地建設、社會服務等方面取得突破和創新的模范院校,能夠對其他高職院校建設起到引領和示范作用。示范性高職應當具備的示范作用主要體現在:①發展定位和辦學方向上起到模范帶動作用;②在人才培養模式、課程建設、校內外生產性實訓基地建設上成為改革的先鋒;③在學生職業技能和素質的全面養成、人才培養質量保障體系、就業指導與服務上樹立起標桿。(2)鐵道類專業。鐵道類專業不能算是一個學術性的分類,只能說是一個具有較鮮明行業背景的概念。從廣義上講,它可以是與鐵路交通運輸有關的車、機、工、電、輛所有專業的集合;從狹義上講,按照教育部學科、專業目錄分類,鐵道類專業關聯工學和管理學兩大門類,涉及交通運輸工程、信息與通信工程、土木工程、車輛工程、電氣工程、工商管理等諸多專業門類。
二、示范性高職鐵道類專業內涵建設的要求
(1)示范性高職鐵道類專業內涵建設的特點。示范性高職鐵道類專業內涵建設的特點有三。一是不再追求發展的數量和規模,轉向追求專業整體利益。二是將鐵路快速發展對高職院校的考驗轉化為學院發展的內在動力,追求人才培養質量的提升。三是樹立科學的教育質量觀,創設一個持久、深入推動內涵建設的環境。(2)示范性高職鐵道類專業內涵建設的要求。示范性高職鐵道類專業內涵建設,應該以專業建設為核心,緊密依托鐵路行業,深度融合鐵路企業,推進人才培養模式改革、師資隊伍建設和實訓條件建設,形成辦學更加開放,工學結合更加緊密的局面,從而實現社會認可度高、輻射能力強、行業特色鮮明的辦學目標。具體需要把握以下幾個方面:①突破傳統的學科性,突出專業培養目標的職業性。②增加教學內容的實用性,突出專業教學的實踐性。③依托行業企業的導向性,突出高職辦學中的企業性。④加強教師培訓,著力打造“雙師型”的專業教學團隊。⑤以綜合職業能力培養為基點,構建基于工作過程的教學模式。⑥注重學院與生產崗位的融通性,建設具有生產性、開放性的實訓室。
三、示范性高職鐵道類專業內涵建設存在的問題
(1)專業建設方面存在的問題。一是建設方案多是粗放型的建設模式。主要表現在專業建設的重點還放在專業數量的發展上、放在實訓基地的建設數量上、放在建設資金的數量投入上,而在人才培養的改革、創新和特色方面體現不足。二是專業建設重規劃輕實施。高職院校缺乏詳細具體的實施措施,以及已開設專業因市場變化引起招生數量和規模銳減、導致教學資源過剩情況的調整和完善策略。(2)課程建設方面存在的問題。鐵道類專業的課程設置已經按照行業企業要求做過調整和改善,但是與真正融入工作過程還是有一定的距離。其次,課程內容不僅應該加強鐵道類專業人才技術能力的培養,還應該突出鐵路行業的服務屬性,充分體現鐵路行業先導性、綜合性、科技性和服務性的要求。(3)師資建設方面存在的問題。主要是師資隊伍結構不太合理。此外,師資隊伍的教學力量還需要強化,存在多數青年教師不具有現場實際工作經驗,兼職教師隊伍穩定性較差等問題。
四、示范性高職鐵道類專業內涵建設的途徑
(1)加強鐵道類重點專業及專業群建設。在專業開發、專業設置、專業建設上,緊跟鐵路行業發展步伐,進行整合、優化和取舍。吉林鐵道職業技術學院目前已經開設30個專業涉及13個專業門類。在2010年吉林省省屬普通高等學校學科專業結構調整中,所有專業都通過專家組審核。同時,各專業均成立了有行業企業人員加入的專業建設指導委員會,在它的指導和參與下,鐵道交通運營管理、鐵道工程技術、鐵道機車車輛、電氣化鐵道技術四個專業被評為吉林省特色專業群建設的龍頭專業,并于2013年通過了示范專業驗收,2014年鐵道交通運營管理、電氣化鐵道技術專業群通過了吉林省品牌專業群建設立項,形成了以鐵道專業為主體,以示范專業、特色專業為品牌的辦學格局。(2)改革人才培養模式。依托鐵路行業企業,探索符合學生崗位面向的“校企合作,工學結合”的人才培養模式。該模式2012年被吉林省教育廳命名為創新實驗區。鐵道工程專業群推行校企合作框架下“工學交替”、“小訂單”人才培養模式,分段組織教學,滿足了頂崗實習與企業施工的同步性,實現了頂崗實習實效性和普及性。鐵道機車車輛專業群構建并逐步完善了動態、快速、高質高效的“3S+3X人”才培養模式。電氣化專業群逐步完善以能力培養為本位,模塊式一體化教學與“職業資格證書”相融通的“2+1”“工學結合”人才培養模式。(3)深化校企合作。目前,以學院牽頭組建的職教集團共有98個加盟單位,通過職教集團這個平臺,堅持“合作辦學、合作育人、合作就業、合作發展”,不斷豐富校企合作內涵。①加大資金投入,建設以職業崗位作業流程為導向的實訓基地和實訓模式。學院建有國家、省級財政支持實訓室23個,校企合作新建、改擴建校內實訓室95個,可開展414個專業實訓項目。校外實習實訓基地85個,可提供262個實訓項目,接納實訓學生5574人次。滿足了實踐教學需要,提高了學生動手實踐能力。②加強職業技能鑒定工作。學院積極推行“雙證書”制度,建有全國首批示范職業技能鑒定站。校內可進行37個工種的鑒定,提供258個實操鑒定工位。③依托職教集團,充分利用企業和社會資源,面向行業企業選聘大量的優秀專業技術人才和能工巧匠,承擔專業課程以及鐵路特有專業的實踐教學任務,建立了數量穩定的兼職教師資源庫。同時,根據實踐教學需要對兼職教師實行動態管理,加強對兼職教師的崗位能力培訓。
總之,通過內涵建設能夠提高鐵道類專業的教育教學質量,能夠促進鐵道類高職教育健康、科學、持續發展。
參考文獻:
從目前我國的高速鐵路的開通情況來看,一部分的線路雷擊事故還是較為頻繁的,雷害導致的跳閘也是其中的一個重要因素。隨著我國鐵道運營里程的快速發展,重載以及高速鐵路的迅猛發展,從而減少因接觸網發生雷擊故障而造成的事故發生,它具有重要的理論意義與工程應用價值。我們可以利用電氣化的幾何模型來分析回流線對于接觸網雷擊的屏蔽效果,并通過仿真軟件分析雷擊回流線的時候接觸網上所感應的電壓。并深入研究高速鐵路 AT 供電的方式以及接觸網避雷線的保護情況,從而推導出高架橋單線與復線鐵路的避雷線設計高度。
一、國內外高速鐵路接觸網防雷的現狀
隨著我國高速鐵路的快速發展,應考慮牽引高鐵線路的結構等級與所經過的地區的雷電災害頻率,所經過的土壤所含電阻率與地形地貌等自然條件的情況,共同來設計牽引系統所進行的防雷設計。歐洲率先就擁有高速鐵路的國家之一,它對雷擊的接觸網造成了牽引性的供電系統災害有著豐富的實踐經驗,設計的標準是一年時間之內 100千米牽引網將會遭受雷擊的次數來做為評定的標準,只是采用牽引變電的配帶綜合性自動重合閘與避雷器來限制雷電電壓過高,避雷器不能夠減少因雷電的侵入而減少損害接觸網的次數,只能夠對接觸網的過電壓起到有效的保護作用。無論是對于歐洲的氣候條件還是經濟等方面的因素考慮高鐵的接觸網進行有效的避雷也是十分重要的。
二、國內接觸網防雷接地設計的概況
我國鐵道接觸網的防雷設計主要是依據《高速鐵路設計規范》、《鐵路電力牽引供電設計規范》與《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規定》來進行規定的。根據雷電日的數量來分為4個等級管理區域:年平均雷電日在20d及以下地區為少雷區,年平均雷電日在20d以上、40d及以下地區為多雷區,年平均雷電日在40d以上、60d及以下地區為高雷區,年平均雷電日在60d以上地區為強雷區。《高速鐵路設計規范》中規定重污染或是重雷區以及高路基、隧道口等重要的地段接觸網應該增設氧化鋅避雷器。接觸網中的防雷設備主要是指接觸網上所安裝的避雷器,為了減少對綜合接地系統上其它電氣設備的影響。
三、高速鐵路接觸網防雷的措施
(一)接觸網安裝形式
現有高速鐵路一般是采用AT供電方式,AF線與PW線安裝位置,此時的PW線安裝位置在AF線下方。采用電氣應為:幾何模型與先導發展模型的應計算該安裝形式下的接觸網線路來直接減少落雷的閃絡概率,將它調試為自然雷中的90%為負極性。雷擊閃絡的次數和線路的暴露寬度 D( I)以及地閃密度是息息相關的。再乘以地閃密度即可以求出線路的年雷擊閃絡次數。PW線位置提高后還可對AF線與T線產生屏蔽,AF 線與T線直接落雷的次數將會大大的降低,但PW線落雷的雷電流幅值較高的時侯還是會造成AF線與 T線絕緣子的反擊閃絡,另外AF線與T線絕緣子仍存在雷電感應閃絡的可能。
(二)合成絕緣子的采用
雷電所造成的接觸網重合閘失敗,將會導致供電的停止,其最根本的原因就是絕緣子受到了工頻續流電弧燒蝕后的炸裂、破損,線路絕緣不能自行進行恢復,重合閘就會失敗。如上所述,為了防止絕緣子的燒蝕損壞,一定要防止線路閃絡與工頻電弧建立。目前,我國輸配電線路中所采用的絕緣子有瓷絕緣子、玻璃絕緣子與合成硅橡膠絕緣子,線路所具備的重合閘條件,而非瓷絕緣子燒蝕后的傘群已是完全脫落的。合成絕緣子在工頻電化燒蝕之后,硅橡膠材料的成分將會發生變化,材料中遇熱的易分解成分完全揮發,合成的絕緣子對提高線路 重合閘成功概率有一定的優勢,并不能夠完全解決線路的防雷問題,建議作為其它主要防護手段的輔助手段規避。
(三)接觸網防雷接地
《建筑物防雷設計規范》中規定:對于國家級的會堂、大型展覽與博覽建筑物、國家級檔案館的重要給水水泵是特別重要的建筑物,應該劃為第二類的防雷建筑物。對第二類的防雷建筑物的外部防雷裝置應接地設置,相應同時設定方閃電感應、內部防雷、電氣與電子系統等接地共用裝置建設,雷擊時都會成為雷電流的引下線路。當采用綜合性的接地系統時,綜合性接地系統的接地電阻不能夠大于1歐姆,在綜合性接地施工的過程中要及時施工完成,還應實測接地的電阻,如果達不到建網的要求,應該采取可靠有效的降阻措施。
四、結論
鑒于高鐵的雷電防護問題它從原理上是無論采用何種措施,都只能夠減少雷電所引起的故障概率或是跳閘概率,AF線懸掛的采用合成絕緣子,應認真做好接觸網的防雷接地措施。我國目前的規范都只有相關的措施要求,但是沒有接觸網系統的耐雷水平與跳閘率或是故障率等具體的規避標準,防雷設計的深度不容易把握。總而言之,建議完善我國高鐵的接觸網系統的耐雷水平、跳閘率或是故障率等具體指標,應積極設定科學合理的規避方針,鐵路綜合性接地系統便是極好的雷電引下接地裝置,應該充分利用。
參考文獻
[1] 馮金柱.世界電氣化鐵路概況[J].世界鐵路,2003,(3) :14-15.
[2] 于增.接觸網防雷技術研究[J].鐵道工程學報,2001,1:89-94.
[3] 梁曦東,陳昌漁,周遠翔.高電壓工程[M].清華大學出版社,2005.
[4] 劉靖.牽引網雷擊跳閘研究[D]:[碩士學位論文].北京:北京交通大學, 2009.
1.引言
在一些國家,比如說以德國、美國為代表的發達國家在1960年前后中,就將計算機以及通信技術大量的應用在鐵路生產管理中。并且隨著因特網的快速發展,還會不斷地將新的技術應用在鐵路中,使之不斷走向綜合化、信息化,使鐵路朝著管理自動化、智能化鐵路方向發展。其中,以美國的太平洋聯合集團、德國鐵路公司為代表。它們正在快速發展綜合調度、列車運行控制和各種業務系統,在歐美為用戶提供了鐵路運輸,并在傳統系統上開發了用戶自我服務系統,實習了公司于用戶的面對面的交流和聯系,通過先進的電子商務系統 ,為用戶提供方便并且快捷的優越服務[1-2]。
中國鐵路系統企業信息化建設整體上還處于初級發展水平。信息化人均投資很低,信息化建設缺乏合理規劃,尚未覆蓋主要業務和管理流程,尤其是信息資源的開發利用還剛剛起步,難以做到優化企業內外資源配置[3-4]。但是大多數企業有著利用信息化提高企業競爭力的強烈愿望和決心,構成了建設企業信息化發展的動力。所以鐵路系統結合自身業務的特點,分布分批的投入信息化建設,當前重點還是在與日常生產經營過程中,息息相關的路網管理、調度、供電保障等子系統,為保證鐵路的信息兼容性和整體性,在規劃建設各信息系統的時候,開展信息系統的規劃和實施研究,具有重要意義。
2.系統實現
2.1 系統的開發技術
本系統web服務端采用php語言,瀏覽器端采用html、javascript、css、ajar、jquery等語言,保證了系統的開放性、兼容性和跨平臺性。并采用mysql數據庫[5],由于mvc的低耦合性、高重用性和可適用性,以及php codeigniter框架靈巧、簡化的特點,本系統依托于codeigniter框架采用mnc模式進行開發[5]。系統采用了三層體系架構,
·表現層:表現層采用了html、ajax、css、javascript等技術組成了具有良好用戶體驗的頁面。表現層用于顯示數據和接收用戶輸入的數據,為用戶提供一種交互式操作的界面。用戶只需安裝瀏覽器和給定的網絡地址就可以訪問本系統,用戶不用擔心系統的升級維護的問題,減少了用戶的開支。
·業務層:業務邏輯層處于數據層和表現層的中間,起到了承上啟下的作用,它是系統架構中體現核心價值的部分。它的主要任務是業務規則的制定、業務流程的實現等與業務需求有關的系統詳細設計。
·數據層:數據層簡單的說解釋實現數據表的增加、刪除、查詢、修改的操作。數據層采用mysql關系數據庫。起到了存儲數據的作用,當有數據請求時該層可以將數據發回至表現層。
2.2 系統目標
·建立全路供電專業資源計劃體系,集成、開發一套實用供電專業各層級運行管理的應用子系統。實現班組、車間和供電段、鐵路局、鐵道部以及其他相關單位的鐵路供電綜合管理信息平臺。
·建立全路統一的供電專業生產指揮系統,實現生產管理網絡化,方便供電專業各級管理者實時了解設備運行狀態、人員狀況、檢測質量、作業過程監控、外部環境等信息,為快速準確下達生產計劃、調度命令等提供信息化平臺。
·系統建設要依據鐵路信息化總體規劃,統一網絡結構、統一代碼體系、統一系統平臺,實現升級、維護、服務的統一管理。
3.接觸網運行檢修系統
接觸網檢修系統結合當前牽引供電專業管理業務流程實現檢測檢修管理的網絡化、信息化[6]。可以大大提高工作效率,提高檢測檢修數據的共享性、實時性和規范性。接觸網專業巡視、檢測檢修、運行管理全部納入其中,最終實現“數據日常輸入、 自動生成統計報表、系統智能分析”,全方位提高牽引供電專業管理水平,使牽引供電運行于檢修實現網絡化、
息化、標準化、無紙化,減輕信息收集分析的負擔。
由于codeigniter對mvc的良好分離,可以在model層對整個核心數據庫處理的方法進行封裝,方便其他系統模塊進行調研,controller層作為model層和view層之間的傳遞資源的中介,最終由view層把信息展示給用戶。
接觸網運行檢修系統主要的功能模塊:年度檢修計劃制定、月度檢修計劃制定、各類檢測檢修臺賬,分工單以及值班日志、工作票、一桿一表一圖。
·年度檢修計劃制定
安全技術科,根據接觸網設備制定(客專/普速)年度檢修計劃,檢測檢修計劃包含檢修項目、單位、年度檢修設備數量、以及每個月該項目在當月的檢修區間站場和檢修數量等。檢測檢修設備的數量、檢修周期、單位等均由設備履歷系統提供。
·月度檢修計劃制定
接觸網月度巡視工作時由工區按照規定中接觸網巡視制度的要求去執行,系統將會自動制度計劃:每十天一次晝間巡視,每季度一次夜間巡視,每月一次乘車巡視并且用不同的字體來描述(晝巡、夜巡、登乘)。查看計劃時,可以看到各個網工區各月的巡視計劃的列表,點擊查看詳情,還可以查看計劃的具體情況。以最后一次巡視的時間為節點,往后推超出周期未巡視時要有提醒。
·各類檢測檢修臺帳
工區根據安全技術科制定的年度檢測檢修計劃,對接觸網進行檢測檢修。針對檢測項目填寫相應的臺帳。系統根據年度檢修計劃以及對應的臺帳統計各類項目的完成情況。
分工單以及值班日志、工作票
工作票由施工一天前發送到工區進行作業、在值班日志中有系統直接反映工作票的詳細信息。記事以及工作內容則由工區填寫。
·一桿一表一圖
根據檢測檢修臺帳、以及桿號、公里標對照表用簡圖的形式反映整條線路的檢修情況、簡圖上標注哪些位置的桿號進行過檢修、關聯檢修臺帳以及桿號照片。
每次變更設備時需由工區修改“桿號設備配置核心庫”,并留下修改日志,同時在下一年度開放特定時間內提示人工修改設備履歷。
4.結論
本文主要分析南昌供電段對電氣化鐵路接觸網檢修的現狀以及趨勢,在此基礎上對系統進行了開發框架的選擇,選取了一套便捷、易用的管理信息系統對接觸網檢修、運行提供了一個實時、透明的信息平臺。
本論文主要完成了以下方面的工作:
1)通過和供電段各業務科室的溝通,了解了南昌供電段的主要業務的流程;
2)針對各科室的具體需求,對系統的開發框架進行了選擇,并且對整個系統的方案進行了總體的設計;
3)分析了web應用的安全性問題,利用數據庫的安全特性實現了系統的安全訪問控制過程;
4)將系統部署在南昌供電段的中心機房并試運行。
參考文獻:
[1]供電所管理信息系統建設的難點與對策[j].山西電力 2006.
[2]盧文艷. 鐵路信息化建設與應用現狀[j]. 電力信息化, 2007年第5卷.
[3]毛克勝. 牽引供電管理信息系統設計[d]: [碩士學位論文]. 西南交通大學, 2004.
[4]田少杰. 中國鐵路信息化發展. 鄭州鐵路職業技術學院學報, 2008年3月.
[5]王石. 楊英娜.精通php+mysql應用開發[m]. 北京: 人民郵電出版社,2007
中圖分類號: F407 文獻標識碼: A
鐵路高速化是世界鐵路的發展方向,它具有速度快、運能大、安全好、節省能源等優點。根據牽引供電部門統計,2011年7月至9月京滬高鐵由于雷擊原因引起變電所跳閘的故障多達四百余起,重合閘不成功的多達71起。嚴重影響了行車安全,給交通運輸造成很大的負面影響。2013年底鐵路營業里程突破10萬公里,高鐵營業里程也突破了1萬公里,部分線路雷擊事故比較頻繁,所以應重視牽引供電系統的過電壓及防雷設計。
1.過電壓的形式
過電壓是指在電氣線路或電氣設備上出現的超過正常工作要求的電壓。在電力系統中,接地電壓產生的原因不同,可分為內部過電壓和雷電過電壓。內部過電壓分別為操作過電壓和諧振過電壓等形成,對電力線路和電氣設備絕緣的威脅不是很大。電力系統內的設備或構筑物遭受直接雷擊或感應雷引起的過電壓,引起這種過電壓的能量來源于外界,又稱外部過電壓。雷電過電壓產生的沖擊波,其電壓幅值可達1億伏,其電流幅值可達幾十萬安培,因此對電力系統危害極大,必須采取有效措施加以防護。
2. 牽引變電所的防雷保護
變電所雷擊的來源。一是雷直擊于變電所的設備上;二是架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。變電所對于直擊雷的保護一般采取裝設避雷針或采用沿變電所進線段一定距離內架設避雷線來解決。
架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所,是導致變電所雷害的主要原因,若不采取防護措施,勢必造成變電所電氣設備絕緣損壞,引發事故。在變電所內裝設避雷器的目的在于限制入侵雷電波的幅值,使電氣設備的過電壓不致于超過其沖擊耐壓值。而變電所的進線段上裝設保護段的主要目的,在于限制流經避雷器的雷電流幅值及入侵雷電波的陡度。
2.1變電所裝設避雷針的原則
架設避雷針是變電所防止直擊雷的常用措施,其作用是將雷電吸引到避雷針本身上來并安全地將雷電流引入大地, 從而保護了設備。變電所裝設避雷針時,應該使所有設備都處于避雷針保護范圍之內,此外,還應采取措施, 防止雷擊避雷針時的反擊事故。雷擊避雷針時的反擊事故,是由于避雷針與被保護設備或構架之間的空氣間隙被擊穿及避雷針接地裝置和被保護設備接地裝置之間在土壤中的間隙被擊穿而造成的。對于110kV及以上的變電所, 可以將避雷針架設在配電裝置的構架上, 這是由于此類電壓等級配合裝置的絕緣水平較高, 雷擊避雷針時在配電架構上出現的高電位不會造成反擊事故。裝設避雷針的配電構架應裝設輔助接地裝置, 此接地裝置與變電所接地網的連接點離主變壓器接地裝置與變電所接地網的連接點之間的距離不應小于15m。
2.2 裝設避雷器的原則
變電所內必須裝設避雷器以限制雷電波入侵時的過電壓, 這是變電所防雷保護的基本措施之一。隨著金屬氧化物避雷器的不斷推廣, 我國絕大多數變電所已逐步用金屬氧化物避雷器來替換掉原來的閥型避雷器。金屬氧化物避雷器除了有較理想的非線性伏安特性外, 還有不少優點。一是無間隙。在工作電壓下, 金屬氧化物避雷器實際上相當一絕緣體, 因而工作電壓不會使氧化鋅閥片燒壞,故大大改善了陡波下的響應特性。二是無續流, 故只要吸收過電壓能量即可, 對金屬氧化物避雷器的熱容量的要求比閥型避雷器低得多。三是電氣設備所受過電壓可以降低。雖然10kA雷電流下的殘壓值兩種避雷器相同, 但閥型避雷器只在串聯間隙放電后才可將電流泄放, 而金屬氧化物避雷器在整個過電壓過程中都有電流流過, 因此降低了作用在變電所電氣設備上的過電壓。其次,金屬氧化物避雷器體積小, 重量輕, 結構簡單, 運行維護方便, 使用壽命也長。為了保證變電所電氣設備的安全運行, 在裝設避雷器時一要限制避雷器的殘壓, 也就是說對流過避雷器的雷電流必須加以限制使之不大于5kA , 同時要限制入侵波的陡度。這兩個任務將由變電所進線保護段來完成。二要使所有設備到避雷器的電氣距離都在保護范圍內。避雷器一般安裝在母線上, 若一組避雷器不能滿足要求, 則應考慮增設。
3. 接觸網的防雷措施
在雷電活動強烈的區段,落雷概率比較大的山頂、峽谷和山地風口區段、土壤電阻率高且降低支柱接地電阻困難的區段,雷擊接觸網可能頻繁地引起短路、跳閘;在人員密集的、重要的站場等,雷擊引起接觸網的閃絡可能構成對人員、信號設施、可燃物資的威脅。因此在這些地方的接觸網上可安裝適量的避雷器。只要其沖擊放電電壓低于接觸網絕緣(空氣間隙和絕緣子)或電力機車車項保護電器(保護間隙和車頂避雷器)的沖擊放電電壓,雷擊時接觸網上的避雷器放電動作,將先于以上保護電器的放電發生,從而避免了以上保護電器動作,則避雷器動作后就不再引起變電所的斷路器跳閘,即降低了接觸網雷擊跳閘率,提高了供電可靠性[1]。同時,雷電通過具有切斷工頻續流能力的避雷器入地,對附近的人員、信號設施、可燃物資威脅會大為減小。借鑒電力系統防雷的經驗:當雷擊線路時,避雷器動作后吸收了雷電能量,絕緣子及桿塔等值阻抗上共同受到的沖擊電壓只是避雷器的殘壓,比沒有安裝線路避雷器時大為降低;可以提高線路的耐雷水平。
3.1 雷擊接觸網的過電壓分析
基礎網側面限界定為3m,導高加結構高度約為7米,單線接觸網遭受雷擊次數。
N=0.122*Td*1.3 (1)
Td為平均雷電日數
當雷擊接觸網支柱時,雷電流沿支柱入地并在支柱上產生沖擊過電壓,該值與支柱的沖擊接地電阻和支柱耐雷水平有關,如圖所示:
當雷擊接觸網支柱時,雷電流沿支柱入地,在接觸網支柱上產生沖擊電壓為:
(2)
R為支柱的沖擊接地電阻,Ω;i為雷電流幅值,kA;L為支柱的等值電感,μH。
如果沖擊電壓達到腕臂上絕緣子放電電壓時,絕緣子閃絡,雷電流流入大地。
3.2 接觸網上安裝避雷器的評價
在接觸網上安裝避雷器,是一種提高接觸網防雷性的有效方法,尤其是在一些雷電活動比較活躍的區域非常必要。不過太高密度的在接觸網上安裝避雷器也存在許多不足。
(1)高密集安裝避雷器,則每年的預防試驗和維修工作量極大,維修費用也將大大增加。
(2)雷擊接觸網引起變電所跳閘分為重合閘成功和重合閘失敗兩種情況。接觸網發生臨時接地時,牽引所自動重合閘裝置啟動,1~2 s后可恢復供電[2];接觸網發生永久性接地時會重合失敗。一般情況雷擊跳閘都可以重合成功,設備運行影響不大,不需要在接觸網上高密度安裝避雷器保護來避免這種情況發生。
(3)避雷器電阻片的質量、本體密封性、可靠性等總會存在一定故障率,高密集地在接觸網上安裝避雷器可能導致接觸網故障增加。
4.結論:牽引供電系統具有良好的防雷性能是電氣化鐵路安全運營的基本保證之一,在工程實踐中應根據雷電情況,采取相應防護措施。充分分析安裝避雷器的利弊,綜合考慮,適量安裝。
中圖分類號:F53 文獻標識碼: A 文章編號:
1 鐵路行車安全定義
鐵路行車安全是指在運輸過程中,維護鐵路正常運行秩序、保證旅客和鐵路員工生命財產安全、保障運輸設備和貨物的完整性的全部生產活動的集合體。
鐵路行車工作是涉及多部門、多環節、多因素的綜合性很強的工作。行車過程受到路內、路外以及各種環境條件的影響,所處情況十分復雜,任何一個環節出了問題都可能威脅行車工作的安全。
2. 影響鐵路行車安全的因素
2.1 人員素質因素分析
人是安全的中心,而人的可靠性,首先取決于人的自身素質的高低。人的素質包括以下幾個方面:
(1)生理素質 :年齡、性別、記憶力、體力、耐力、血型、視力、視覺、聽覺、動作反應時間、疲勞和飲酒等;
(2)心理素質 :氣質和性格、能力、情緒、需要和動機、態度、愛好、興趣、意志等;
(3)業務素質:文化修養、業務水平、法律和安全知識、安全技能和處理各種非正常情況的作業能力等;
(4)思想素質:事業心、責任感、職業道德、勞動紀律、安全意識等;
(5)群體素質:群體目標、群體人際關系、群體凝聚力、群體信息溝通等。
2.2 設備質量因素分析
近年來,鐵路運輸能力越來越緊張,任務負荷越來越重。設備長期失修帶病運轉,潛伏著不安全因素。此外,目前還存在線路維修養護不好,車輛廠修或檢修質量差,漏檢漏修等現象。從對過去發生的事故分析中可以看出,各種運輸設備的不安全因素主要表現在:
(1)線路:鋼軌或魚尾板折斷,軌道幾何尺寸(軌距、水平)超限,脹軌跑道,道岔病害,路基損毀等;
(2)車輛:斷軸,制動梁或下拉桿脫落,制動裝置失靈等;
(3)機車:制動系統故障,自動停車裝置失靈,蒸汽機車搖連桿裂損、燒漏易熔塞,內燃機車柴油機、傳動裝置、電機、電器破損,電力機車主變壓器絕緣被擊穿,電器設備短路著火,電氣化鐵路供電系統故障等;
(4)信號及通信設備、機械部分故障,電氣接點接觸不良,信號燈熄滅,電線短路、斷路、混線、虛接等。
2.3 環境影響因素分析
(1)自然環境
高溫和高寒都會對行車安全造成影響。高溫使人容易疲勞,高寒情況下人要多穿衣服使得行動遲緩。溫和高寒同時會對人的心理造成影響。高溫時人會變得煩躁,高寒時人會變得懶惰。嘈雜的噪聲使人難以發現異常聲響和報警信號;照明不夠和大霧天氣使人不易識別物體;有害氣體和粉塵損害人的身體健康等。
(2)社會環境
家庭矛盾、人際關系、社會風氣和崗位工作安排會對工作人員的心理造成影響。一些不法之徒也對行車安全構成危害。
3.保障鐵路行車安全的建議
3.1 提高人員素質的建議
(1)在任用人員時,應該對其進行職工適應性測試,以便于為工作挑選最合適的人,減少潛在的不安全隱患。
(2)根據本單位的實際情況以及運輸淡季、旺季的變化,及時調整不同工作崗位的人數,工作量大時,應該增加人員;反之,應該精簡人員。
(3)對工作人員尤其是調度員等重要崗位的人員進行定期的考核,包括理論知識和實踐能力的考核,提高工作人員的工作水平。
3.2 設備因素的改善辦法
防止和排除人為錯誤的設備:如機車信號、自動停車裝置、列車無線調度電話、車站辦理進路的監督設備、列車運行速度的測錄設備等。
對各種固定和移動設備的技術狀態進行監測診斷的設備:如熱軸探測和報警設備、電磁探傷設備、超限界報警裝置、各種自然災害的報警設備等。兼有擴能和安全作用的設備 如自動閉塞、電氣集中、調度集中、列車自動控制設備等。
3.3環境因素的解決措施
(1)社會環境因素安全保障措施
鐵路運輸系統各次管理部門要落實鐵路企業安全目標、安全責任制和獎罰激勵制度;加大安全技術設備的投入,依靠科技加強安全監控及通過深入細致的思想工作,提高職工思想和業務素質;關心職工生活,解決后顧之憂;增強內部團結,建立融洽的人際關系;
(2)自然環境因素安全保障措施
鐵路選線,應做好地質、水文和氣象等勘察工作;做好自然災害的預、確報工作及設備技術狀態的監測診斷工作。
(3)作業環境因素安全保障措施
在改善作業環境過程中,應嚴格按照國家規定標準實施,有效防止人員疾病、中毒現象發生,避免過早疲勞和不舒適感、使作業人員在繁忙的工作中,仍能保持良好的心態和充沛的精力,把行車安全建立在良好的作業環境條件基礎上。
參考文獻:
[1] 施其洲.運輸安全系統工程[M].成都:西南交通大學出版社,2006.
[2] 陳佳玲,胡安洲等.鐵路行車安全保障系統構成及其運作[M].北京:中國鐵道出版社,2006.
一、電能質量指標
電能質量的定義:導致用戶設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差。這個定義簡單明晰,概括了電能質量問題的成因和后果。隨著基于計算機系統的控制設備與電子裝置的廣泛應用,電力系統中用電負荷結構發生改變,即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線性、沖擊性負荷造成對電能質量的污染與破壞,而電能作為商品,人們會對電能質量提出更高的要求,電能質量已逐漸成為全社會共同關注的問題,有關電能質量的問題已經成為電工領域的前沿性課題,有必要對其相關指標與改善措施作討論和分析。
電能質量指標是電能質量各個方面的具體描述,不同的指標有不同的定義,參考IEC標準、從電磁現象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現象分類如下:
(1)低頻傳導現象:諧波、間諧波、電壓波動、電壓與電流不平衡,電壓暫降與短時斷電,電網頻率變化,低頻感應電壓,交流網絡中的直流;(2)低頻輻射現象:磁場、電場;(3)高頻傳導現象:感應連續波電壓與電流,單向瞬態、振蕩瞬態;(4)高頻輻射現象:磁場、電場、電磁場(連續波、瞬態);(5)靜電放電現象。
對于以上電力系統中的電磁現象,穩態現象可以利用幅值、頻率、頻譜、調制、缺口深度和面積來描述,非穩態現象可利用上升率、幅值、相位移、持續時間、頻譜、頻率、發生率、能量強度等描述。
保障電能質量既是電力企業的責任,供電企業應保證供給用戶的供電質量符合國家標準;同時也是用戶(擁有干擾性負荷)應盡的義務,即用戶用電不得危害供電;安全用電;對各種電能質量問題應采取有效的措施加以抑制。
電能質量指標國內外大多取95%概率值作為衡量依據,并需指明監測點,這些指標特點也對用電設備性能提出了相應的要求。即電氣設備不僅應能在規定的標準值之內正常運行,而且應具備承受短時超標運行的能力。
二、電能質量標準
綜合新頒布的電磁兼容國家標準和發達國家的相關標準,中低壓電能質量標準分5大類13個指標。
(1)頻率偏差:包括在互聯電網和孤立電網中的兩種;
(2)電壓幅值:慢速電壓變化(即電壓偏差);快速電壓變化(電壓波動和閃變);電壓暫降(是由于系統故障或干擾造成用戶電壓短時間(10ms~lmin)內下降到90%的額定值以下,然后又恢復到正常水平,會使用戶的次品率增大或生產停頓);短時斷電(又稱電壓中斷,是由于系統故障跳閘后造成用戶電壓完全喪失(3min,電壓中斷使用戶生產停頓,甚至混亂);長時斷電;暫時工頻過電壓;瞬態過電壓;
(3)電壓不平衡;
(4)電壓波形:諧波電壓;間諧波電壓;(由較大的波動或沖擊性非線性負荷引起,如大功率的交一交變頻,間諧波的頻率不是工頻的整數倍,但其危害等同于整數次諧波)。
(5)信號電壓(在電力傳輸線上的高頻信號,用于通信和控制)
三、電能質量污染的治理
1、治理的基礎性工作
首先要掌握供電網絡運行狀態,對電能質量開展實時監測,以掌握其動態;第二是分析診斷其變化,即在詳細分析電能質量數據的基礎上,利用仿真軟件對電網結構的固有諧振特性進行計算與分析,排除虛假的諧波干擾;第三是開展系統的合理設計和改造,變電站的設計和投運以及新的電力用戶投運之前都要進行諧波源負荷及電能質量要求等方面的技術咨詢,線路網絡改造和建設也要結合運行負荷的特點和措施,以降低線損,降低設備損失事故,最后才是開展濾波裝置或無功補償裝置的研制、調試和現場測試,以了解治理后的效果,并總結經驗。
2、SVC裝置
近些年來發展起來的SVC裝置是一種快速調節無功功率的裝置,已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負荷的補償,它可使所需無功功率作隨機調整,從而保持在非線性、沖擊性負荷連接點的系統電壓水平的恒定。
Qi=QD+QL-Qc(2)
式(2)中Qi、QD、QL、Qc分別為:系統公共連接點的無功功率、負荷所需的無功功率、可調(可控)電抗器吸收的無功功率、電容器補償裝置發出的無功功率,單位均為kvar。
當負荷產生沖擊無功QD時,將引起
Qi=QD+QL+Qc(3)
其中Qc=0,欲保持QC不變,即Qi=0,則QD=-QL,即SVC裝置中感性無功功率隨沖擊負荷無功功率作隨機調整,此時電壓水平能保持恒定不變。
SVC由可控支路和固定(或可變)電容器支路并聯而成,主要有四種型式:
(1)可控硅閥控制空芯電抗器型(稱TCR型)SVC,它用可控硅閥控制線性電抗器實現快速連續的無功功率調節,它具有反應時間快(5~20ms)、運行可靠、無級補償、分相調節,能平衡有功,適用范圍廣,價格便宜等優點。TCR裝置還能實現分相控制,有較好的抑制不對稱負荷的能力,因而在電弧爐系統中采用最廣泛,但這種裝置采用了先進的電子和光導纖維技術,對維護人員要專門培訓提高維護水平。
(2)可控硅閥控制高阻抗變壓器型(TCT型),優點與TCR型差不多,但高阻抗變壓器制造復雜,諧波分量也略大一些。由于有油,要求一級防火,只宜布置在一層平面或戶外,容量在30Mvar以上時價格較貴,不能得到廣泛采用。
(3)可控硅開關控制電容器型(TSC):分相調節、直接補償、裝置本身不產生諧波,損耗小,但是它是有級調節,綜合價格比較高。
(4)自飽和電抗器型(SSR型):維護較簡單,運行可靠,過載能力強,響應速度快,降低閃變效果好,但其噪音大,原材料消耗大,補償不對稱電爐負荷自身產生較大諧波電流,無平衡有功負荷的能力。
3、無源濾波裝置
該裝置由電容器、電抗器,有時還包括電阻器等無源元件組成,以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路,以達到抑制高次諧波的作用;由于SVC的調節范圍要由感性區擴大到容性區,所以濾波器與動態控制的電抗器一起并聯,這樣既滿足無功補償、改善功率因數,又能消除高次諧波的影響。
4、有源濾波器
雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結構簡單及維護方便等優點,在現階段廣泛用于配電網中,但由于濾波器特性受系統參數影響大,只能消除特定的幾次諧波,而對某些次諧波會產生放大作用,甚至諧振現象等因素,隨著電力電子技術的發展,人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器(ActivePowerFliter,縮寫為APF)。
APF即利用可控的功率半導體器件向電網注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為零,達到實時補償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比,有以下特點:
a.不僅能補償各次諧波,還可抑制閃變,補償無功,有一機多能的特點,在性價比上較為合理;
b.濾波特性不受系統阻抗等的影響,可消除與系統阻抗發生諧振的危險;