客专铁路接触网交流融冰方案研究及工程验证
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电气化铁路接触网在线防冰技术研究【摘要】轨道交通成为当前主要的交通方式之一,在国民经济成长过程中扮演着极为重要而关键的角色。
电气化铁路接触网的运行受天气影响,特别是接触网覆冰将严重影响运行,从而导致停运和损失。
故接触网防冻除冰技术是确保中国高速铁路安全运营的核心技术所在。
【关键词】电气化铁路;接触网;除冰技术接触网是电气化铁道中牵引电网的主要构件,接触网供电覆冰将严重影响车辆安全性。
由于中国电气化工程铁道的发展,特别是客货运输高铁和货运重载铁路的大量修建,轨道线路范围已扩展到不同天气的地方,在低温、高湿、高海拔等地区,更容易出现覆冰,对接触网线路防水、融冰能力的要求也就更加突出。
,随着世界重载运输技术快速发展近年来,目前中国重型火车的运行范围己经覆盖了五大主要繁忙线路。
但因为触及网供电为备用的特性,导致其重要性尤为明显,因为如果有比较严重的覆冰量出现,会导致电力机车的受电弓不能与接触导线联系取流,且或许会出现触及网供电舞动乃至倒杆、塌网等事件,并由此导致经济严重损失,甚至产生恶劣社会危害。
一、接触网覆冰的危害(一)接触网部件损伤当发生线索舞动后,易出现金属零部件螺栓连接松动、金具损坏等现象。
线索的舞动导致支撑、联接的金具出现严重的振动、弯曲,引起零件的"内伤",并间接出现机件松动、破裂,甚至设备的故障。
(二)线索损伤由于接触网覆冰而产生的线索舞动,容易导致线索的断股、磨损及断裂。
在大幅度的线索舞动过程中线索悬挂位置就会长生扭力,长时间摆动会使地位点处线索损伤。
(三)弓故障由于接触网覆冰严重,受电弓在其滑行过程中也会形成巨大冲击力,在以较高速度行驶下受电弓的取留器与触线表面上的冰凌产生冲击损伤,无法正常取留。
造成受电弓铦弓故障的情况发生。
二、除冰技术的实现(一)工作原理防冰设备是通过同相供电系统进行控制的,在触及网头端通过同相配电系统的另一个,触及网电源的尾部再接通另一台。
因此在需要防冰的夏季,温度降低时触及网就可能发生覆冰。
电气化铁道接触网工频在线防融冰技术实践思考摘要:总体来说接触网是架设在钢轨上空的钢铁构架(形状为"之"字形),目前主要被应用在我国的电气化铁道上。
由于接触网的位置位于钢轨上方,因此相当容易受到积雪、雾凇及雨凇等气象灾害的影响,而出现严重的覆冰问题。
若出现严重的覆冰,那么将对供电系统的运行产生巨大影响,影响正常的铁路运输,威胁乘客的生命财产安全。
为了解决接触网尤其是在高纬度、高海拔地区的接触网存在的覆冰问题,从而提高我国电气化铁道的运输安全与质量,就必须从防融冰效率出发。
关键词:电气化铁路;接触网;工频在线;防融冰技术随着我国对新能源研究的不断深入,清洁环保的电力资源在铁路中的应用规模在不断扩大,程度也在不断加深,全国各地都有出现电气化铁道的身影。
但是我国幅员辽阔,西部及北部地区冬季气温低,存在着冰雪天气,若是出现极端天气,部分南方地区也会出现冰雪灾害,在推进建设电气化铁路的过程中,尤其是在高海拔、高湿度和低温度的地区建设铁路时,必须要重视接触网覆冰问题,技术人员需从实际出发,选择最佳防融冰技术。
1国内外接触网融冰技术研究现状为了更好地服务经济发展,为人们出行提供便利,我国电气化铁路正在向我国各地延伸,一些高海拔、高湿度及低温地区也建设了一定数量的电气化铁路。
但是这些地区同时也是最容易出现覆冰的区域,接触网融冰压力更加地大。
从上个世纪50年代开始,俄罗斯、法国等建设输电线路会遇到覆冰问题的国家就开始关注输电线路的防融冰问题,并且投入了相当多的人财物专门进行研究,到今天,关于输电线路覆冰已经有超过30除冰方法。
但是输电线路的除冰方法不能直接用于电气化铁路接触网的防融冰处理,因为输电线路与接触网不能直接划等号,无论是线路的材质与结构,还是线路的悬挂运行,这两者之间都存在巨大差异。
经过科研人员对接触网防融冰技术的不断研究和改进,在处理接触网覆冰时应用直流短路融冰则成为了国内外相关行业的共识。
关于电气化铁路接触网在线防冰技术研究摘要:接触网是牵引供电系统的重要组成部分,承担对电力机车的送电任务,处于低温、冻雨、湿雪、冰冻等天气下的输电线路容易出现覆冰现象。
近年来,国内学者对输电线路的覆冰进行了深入研究,取得了很多重要的成果。
电气化铁路负荷重、波动大,在夜间停电综合维修时,在恶劣环境下转触网也会形成覆冰,对于覆冰灾害最好的解决方法就是防冰。
关键词:电气化铁路;接触网;防冰技术一、国内外研究现状覆冰是一种分布相当广泛的自然现象,输电线路覆冰导致的电路损害及其引发的安全事故,给生活和生产造成极大不便。
我国是输电线路覆冰严重的国家之一,尤其是2008年南方各省遭遇了严重的冰灾,多条电气化铁路主干线运输中断。
随着铁路线路延伸,要经过各种气候的区域,在高湿、高海拔等地区,更易发生覆冰,接触网防冰融冰的需求也越来越突出。
可以预见,接触网防冰除冰技术将成为电气化铁路安全稳定运营的关键技术之一。
对于输电线路覆冰融冰,国内外专家和学者开展了大量工作,仅除冰方法就提出了30多种,而对架空导线,短路融冰(包括直流和交流融冰)被公认为更成熟且更具可行性。
2006年世界首套直流融冰装置在魁北克变电站投入运营。
输电线路短路融冰方法和装备已有部分成果,但输电线路和接触网在线路结构、运行方式、受力等各方面多有不同。
首先,输电线路一般情况下均有较大电流,本身即具有一定的防冰能力,在极端天气下才会结冰;而电力机车是间歇性负荷,接触网电流时断时续,机车密度低以及负荷间断使其更容易结冰。
总之,电气化铁路接触网有其特殊性,输电线路融冰的研究方法和手段不能直接应用于接触网上。
目前国内多采用人工清除接触网导线覆冰,耗时长,效率低。
而输电线路广泛采用的短路融冰,必须断开负荷,列车停运,是不得已采用的解决方案。
所以研究不影响列车正常运行的接触网在线防冰技术具有重要的理论意义和工程应用价值。
本文提出一种基于静止无功发生器(SVG)的电气化铁路接触网在线防冰技术方案,通过调节SVG,增大接触线电流,防止接触线结冰。
高速铁路接触网直流融冰技术史国强(中国国家铁路集团有限公司运输调度指挥中心,北京100844)摘要:接触网覆冰会损坏供电设备甚至造成动车组大面积停运,严重威胁高速铁路安全,接触网融冰技术是保障铁路安全的关键技术之一。
对接触网覆冰危害进行分析,梳理防覆冰技术研究应用现状,提出一种基于牵引变电所内变压器输出的27.5kV交流电源,经直流融冰装置转换成直流电,在导线电阻中产生热量融化接触网覆冰的解决途径,并给出相关技术指标、装置组成及三级保护设置方案。
关键词:高速铁路;接触网;覆冰;直流融冰中图分类号:U225文献标识码:A文章编号:1001-683X(2020)11-0122-06 DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.11.1221接触网覆冰危害覆冰是特定气象条件下产生的冰冻现象。
我国是输电线路覆冰严重的国家,特别是2008年初发生的50年一遇的冰雪灾害,导致南方10多个省市部分电力供应中断,引发电气化铁路大范围停电,给铁路系统造成了巨大损失,只能临时采用内燃机车摆渡维持运行,由此对国民经济其他方面造成的损失更是难以估量[1]。
作为牵引供电系统的重要组成部分,接触网直接裸露于空气中,极易受气候、地形等外部因素影响,在高寒、高湿地区覆冰现象频发,严重影响铁路安全运行[2]。
通常情况下,电气化铁路由于列车运行时接触导线中有电流通过不易结冰,所以接触网覆冰概率较小,但由于我国“八纵八横”高铁网分布于众多气候带及地质条件下,加之采用夜间天窗综合维修方式,在相当长时间内没有列车通过,当温度在0℃上下浮动、湿度较大时,接触导线极易出现覆冰现象。
1.1对接触网导线、承力索的危害当接触网覆冰质量超过设计最大值,迎风面面积过大,在风力作用下会发生振荡、舞动,引发线索、连接部件、绝缘子等抽拖、折断,严重时造成倒杆、断线甚至塌网事故。
接触网覆冰分布不均匀时,不同部位温度不同,造成覆冰融化程度存在差异,邻近线索张力差会引发电气安全距离不足等隐患。
203中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.02 (下)随着社会的发展,铁路建设不断地延伸,要经过各种环境区域。
面对不同的气候情况,在高湿、高海拔地区经常容易出现一些覆冰情况,导致电气化铁路接触网因覆冰出现供电系统瘫痪等安全问题不断出现,因此,针对其防冰技术的研究,需要不断地改进,确保电气化铁路的安全稳定运营。
1 电气化铁路接触网在线防冰技术现状经过近年来的研究,在电气化铁路接触网在线防冰、融冰的方式也有了一定的进展,其中对架空导线和短路融冰被认为具有成熟技术。
但随着技术的更新换代、铁路建设的不断进步与变更,在防冰和除冰技术上也需要进行相应的改善。
目前,在输电线和接触网上的防冰融冰技术仍旧存在着一些问题。
首先,输电线和接触电网的线路结构、运行方式、受力是不一样的,在防冰除冰上都要进行针对性的研究。
其次,对于目前的输电线来说,基本上都具备较大电流,本身具有一定的防冰功能,但是,防冰能力并不强,在极端的天气下,输电线结冰,电流机车还是会出现间歇性负荷,造成接触网电流断断续续。
最后,针对不同的地势情况,会有不同的天气情况,尤其是一些特殊地区,如隧道口、山坳等地方,容易气温较低、风速较大,结冰的概率会更大一点。
但目前在一些地方并没有实现针对性的在线防冰、融冰。
同时,就目前成熟的短路融冰技术来说,对于铁路的正常运行是有一定影响的,它需要铁路停运来进行除冰、融冰。
虽然这是在大面积采用短路融冰的时候才需要铁路停运,但也会影响整体的铁路运输,容易造成相应的经济损失。
因此,在当下进行在线防冰技术的时候,要建立在影响铁路正常运输的情况下才行,尽量在输电线和接触网正常运行的情况下能够实现防冰除冰,确保社会铁路运输能够稳定安全运行。
2 电气化铁路接触网在线防冰技术策略2.1 接触网材料和结构改善首先,在进行接触网搭建前,就要做好相应的材料选择,材料要选择不容易让冰雪黏住的材料,同时,在电流输送的过程中,能够将热量传递到输电线外层材料上,当遇到一些小冰霜的时候,能够快速地融化冰霜,让其化水滴落到地面上,或者是让热量将冰雪蒸发掉,避免形成雪花大量堆积进而形成冰,增加整个接触网、输电线的压力,当重量达到一定的承重极限时,则会出现输电线、电线塔的的倒塌,造成电能的流失,甚至造成安全事故的发生。
<<浅析电气化铁路接触网除冰方法>>——解读解析覆冰覆雪是在严寒天气时产生的一种自然现象,而电气化铁路作为我国高速及重载铁路的主要牵引方式,如果接触网覆冰会影响受电弓与接触网之间的相互作用,容易导致受电弓从接触网上取流不畅、产生电弧烧伤供电设备等问题,严重时甚至会导致接触网断线、中断铁路行车等严重事故,严重影响了铁路牵引供电安全正常的运行,对我国的经济发展、民生问题产生较大的影响。
接触网覆冰的原因主要是外部气象条件发生变化所产生的一种自然现象,是由温度、湿度、冷暖空气对流、环流等因素共同决定的一种物理现象。
空气中的水分在零度或者零度以下时,附着在接触网的表面并冻结结冰,由此形成了接触网覆冰的现象。
在以前人们采用的主要是机械除冰,即人工敲击接触网,使接触网受迫震动,覆冰因而掉落。
但这种除冰方法的效果不是十分理想,并且可能会对接触网线路造成一定的破坏。
本篇文章就介绍了一些当今国内外比较成熟的除冰方法。
其一,基于焦尔电热效应的热融冰方法。
通俗的将就是利用热量来融化冰来达到除冰目的。
具体的操作就是在覆冰接触线中施加电压,进而在线路中产生电流,从而利用导线输电电流产生的热效应来融化接触线表面的覆冰。
这种方法因传输电流的不同又可以分为交流电流融冰方法以及直流电流融冰方法。
这种方法在实际中普遍采用,但是融冰时间如果控制不好可能会损伤接触线。
其二,基于高频脉冲的除冰方法,具体来说有高频高压激励除冰法和电脉冲除冰方法。
高频高压激励除冰的方法是在覆冰导线区域外施加高频激励电流,将覆冰转化成为有损的电介质,从而使覆冰内部产生热量。
电脉冲除冰的方法是采用电容器组向线圈供电。
线圈通常置于接触线附近,从而引起线圈产生强大的磁场,使得接触线上产生一个持续时间短、幅值较高的机械力,覆冰会在机械力作用下破裂,从接触网上脱落。
高频激励融冰则会产生高频的电磁波,从而干扰正常通信;电脉冲除冰的方法则可在不断电的情况下开展融冰工作。
力/电气化新型电气化铁路接触网融冰方案的主要电磁特性研究黄文勋(中铁第一勘察设计院集团公司电气化处,西安710043)摘要:铁路接触网一旦覆冰将严重影响铁路运行,对复线区段将接触网的上、下行串联形成回路是一种新型的大电流热力融冰方案。
由于接触网结构与架空电力线路存在较大差异,采用新型接触网融冰方案时与正常情况电气化铁路运行方式存在不同,因此有必要对该方案的主要电磁特性进行研究。
基于电磁场理论,推导了融冰回路阻抗理论计算公式,验证了融泳方案的可行性;根据镜像法对该方案电场和磁场特性进行定量计算,得到不同区段电磁场的分布特性,与电气化铁路正常工况对比,表明不会引起额外的电磁场干扰。
关键词:电气化铁路;接触网;融冰;电磁场中图分类号:u225文献标识码:A文章编号:1004—2954(2012)04一0120一04R es ea r ch on M ai n E I ect r om agnet i c C har act er i s t i cs of N e w T ypeI ce-M el t i ng M e t hod i n El e ct r i f i ed R ai l w ayH U A N G W en.xun(E l ect r i6ed R a i l w a y D esi gn D epar t m ent,chi na R a i l w a y Fi r st Su r vey and D esi gn I ns t i t ut e er ou p L t d.,x i’an710043,chi na)A bs t r act:I ce coat i ng on oV er hea d cat e nar y i n r ai l w a y w i l l s ever el y af f bct r ai l w ay t ra ns port a t i on.F ordoubl e-t r a ck se ct i on,i t is a ne w t ype of s t r o ng el ect r i c-heat i ng i ce m el t i ng m et hod i n w hi ch t he up—do w nc i r cui t s of t he cat en ar y ca n be connec t ed i n s er i es t o f br m a l oop.B ec ause t he cat e nar y s t r u ct ur e i sdi f f er e nt f}o m pow er l i ne,and be ca us e t he oper at i on w a ys under t he ne w t ype of s t r o ng el ect ri c—heat i ngi ce-m el t i ng m et hod i s di f f erent f r o m nor m a l oper at i on w ays,i t i s nec essa r y t o r es ea r ch t he m a i nel e ct r om agne“c char act er i s t i cs of t hi s m et h od.B as ed o n el ee t r om agne t i e f i el d t he or y,t he pa pe r deduce s ou t t heor et i cal cal cul at i on f or m ul a of t he i ce—m el t i ng l oop i m peda nc e,so t he f ea si bi l i t y of t h i s i ce-m e l t i ng m et hod is V er i f i ed.Fur t he r,bas e on M i r r or I m a ge M et h od,t he pa pe r cal cul at es quan t i t at i v el y t he char act er i s t i cs of t he e l e c t r i c f i el d a nd el ec t r om agne t i c fi e l d of t hi s m et hod,t he n t he di s t r i b ut i on f bat ur esi n al l s ect i ons a r e obt ai ned.I n com par i son t o t he nor m a l condi t i on of e l e c t r i f i ed r ai l w ay,it i s c onc l ude dt ha t t h i s m et hod w oul d not cau s e addi t i onal el ec t r om agne t i c f i el d di st ur bance.K ey w or d s:el ecr i f i ed r a i l w a y;oV e r hea d cat e nar y;i ce m el t i ng;el e ct r om agnet i c f i eI d1概述铁路接触网一旦覆冰将严重影响铁路运行,如1998年京郑线、2003年哈大线及2008年南方多条电气化线路均由于接触网覆冰严重影响了列车的正常运行¨o。
电气化铁路接触网在线防冰技术研究摘要:为做好电气化铁路接触网的除冰防冰工作,本文基于电气化铁路接触网在线防冰技术现状,了解了冰的类型情况,研究了电气化铁路接触网在线防冰技术措施,以从根本上进行电气化铁路接触网防冰工作,有效提升铁路接触网的稳定性,更好的保障铁路接触网线路的安全稳定运行。
关键词:铁路接触网;防冰现状;类型;策略1、电气化铁路接触网在线防冰技术现状由于多年来受冰冻灾害的影响,我国在电气化铁路电网除冰方面积累了不少的经验,在应对极端天气时也能及时排除障碍,快速恢复交通,其中最值得一提的技术当属短路融冰技术,该技术已经十分成熟,在实践中得到了大量的运用,不过随着铁路建设的不断更新迭代,高铁的发展也突飞猛进,对除冰效率和除冰技术提出了更高的要求。
当前,面对输电线和电网上的冰冻层,目前的应对方式还存在一些不足之处。
第一点,输电线与电网的排布、材料、工作方式、强度要求等都存在一些差异,在防冰除冰技术上要不同线路、不同要求、不同对待。
第二点是目前的输电线上载荷都比较大,加上导线本身的电阻的影响,这就使得部分导线自身就有一定的除冰能力,对于较温和的冰冻速度有一定的抵抗力,而对于极速降温、冻雨等则发挥不出多少除冰作用,因此对于不同的天气状况还应该制定相应的除冰方案,做到具有针对性。
第三点是针对不同的线路段,特别是在山阴、隧道口、风口等位置,容易出现极端低温、结冰的概率相对更大,要特别注意防范这一类的线路结冰情况,而现实是并没有针对这些线路设置完备的在线防冰、除冰措施。
除此之外,当前的短路融冰技术也不是完美的,运用该技术需要停运铁路,对于线路比较繁忙的铁路来说无疑会带来不小的运输压力,因此需要开发出高效的在线防冰、除冰技术,尽量减少对线路正常运行的影响,确保国家铁路客货运的运力不打折。
2、电气化铁路接触网在线防冰技术策略2.1接触网材料和结构改善为了更好的做到线路的防冰,材料的选择是关键,首先要保证冰雪不容易滞留在材料上,其次可以调整线路的工作模式,在面对极端低温天气时,线路可以更改为发热模式,将热量传递到电线外层,将线路表面粘附的冰雪快速融化、滴落,防止冰雪在线路上的积累,避免冰雪积累给线路造成巨大的压力,进而导致输电线的断裂,电塔的倾斜、倒塌,而一旦出现线路断裂等情况,对于整个铁路线来说都是致命的,会造成铁路大量客货运车次的积压,进而带来严重的经济损失。
输电线路和电气化铁路接触网交直流融冰技术研究进展摘要:输电线路覆冰现象多发生于春冬季节的雪季,是一种受微地形、微气象和线路本身因素影响的自然现象。
输电线路在不同因素影响下会产生雨凇、混合凇、雾凇、积雪、白霜等覆冰类型。
输电线路覆冰会导致输电线路机械性能、电气性能降低,严重威胁电力系统安全运行。
线路严重覆冰还会导致倒塔、断线,自然环境恶劣和道路不通时抢修难度大,恢复供电时间长。
电铁接触网是牵引供电系统的重要组成部分。
电铁接触网通常暴露在室外,容易受到覆冰影响,而接触网的覆冰会破坏弓网关系,造成弓网虚接,从而引起导线烧断、设备损坏和列车停运等后果。
关键词:输电线路;电气化1 融冰原理1.1 输电线路融冰1.1.1 交流融冰交流融冰技术包括三类:常规交流融冰技术、带负荷交流融冰技术和可调电容串联补偿式交流融冰技术。
带负荷交流融冰技术不需要线路停运。
这种方法需要通过负荷调节,改变覆冰区域的线路潮流来获得融冰电流。
目前国内外实现潮流控制主要通过三种方法:一是直接调度线路潮流;二是调整容性负荷来增加覆冰区域的无功电流;三是利用移相变压器等设备控制潮流。
但是这三种方法均会影响输电系统的稳定,实用性不高。
可调电容串联补偿式交流融冰技术在线路上串联电容补偿器,电容补偿器的电容参数选取需要配合融冰电源规格和线路的特征参数。
这种方式对电容补偿器的要求比较高。
一方面使用电容补偿器调节的融冰电流需要足够大以获得良好的融冰效果;另一方面,调节后的融冰电流不能过大,才可以保证线路安全。
此外,不同融冰电源和覆冰线路需要使用不同容抗的电容补偿器,因此这种方式还要求电容补偿器有较大范围的容抗调整裕度和必要的调整精度。
目前该技术应用不多。
1.1.2 直流融冰直流融冰技术主要包括不增加设备的直流融冰技术和增加额外设备的直流融冰技术。
不增加设备的直流融冰技术主要改变系统自身的性能与运行状况,提高线路电流以实现融冰。
这种融冰方式将直接受到系统的结构与周边环境的制约。
地铁接触网直流融冰的研究与应用摘要:接触网是城市轨道交通系统的关键设备,是沿地铁线路上方架设的输电线路,接触网一旦结冰将对地铁列车的运行带来极大的影响。
本文结合地铁设备状况提出两种采用直流融冰的方案,并进行分析与应用,研究降低冰害对城市轨道交通系统运营的影响。
关键词:接触网、覆冰、直流融冰、地铁一、背景2008年1月我国南方各省遭遇严重的冰灾,2016年1月广州市区出现降雪的极端天气。
由于城市轨道交通采用夜间停电维修方式,有相当长的时间(约3-5个小时)没有列车运行。
此时露天区域的接触线可能出现覆冰现象。
接触网覆冰对地铁运营具有严重的安全威胁,轻则造成变电所短路跳闸,重则引起接触网设备烧伤而中断供电影响行车,另外不均匀覆冰引起相邻跨的张力差,也可能造成机械事故。
城市轨道交通方面,如何根据气象条件、覆冰厚度去制定融冰电流和融冰时间等方面,需结合地区气候状况开展研究。
为了节省投资,本文不考虑增设融冰变压器,而是结合某地铁一号线既有设备,提出两种接触网直流融冰方案,并对其应用效果进行分析。
二、接触网融冰原理直流融冰技术的原理是利用接触网带负荷运行自身发出的焦耳热将大于覆冰融化所吸收的热,使得冰层融化,若冰层很厚,由于重力影响,覆冰将从顶部开始融化,其与导线底面的接触面会逐渐远离导线,直至导线将覆冰顶部融穿,覆冰坠落。
基于既有设备,可采用两种升流方案:1)离线融冰:将接触线及钢轨使用临时接地线短接,使用大电流发生器作为电源升流,通过调节输出电压控制导线上的融冰电流。
2)在线融冰:使用正线牵引所整流机组作为电源,使用列车热滑的动态负荷或多列列车静态负荷作为负载,在接触线上产生温升融冰。
三、直流融冰应用(一) 离线防/融冰1、融冰方案在车辆段1D4区试车线近端(试车线北端43#支柱处)使用70mm2*6的接地线连接大电流发生器以及接触线、钢轨,远端(试车线南端23#支柱处)使用70mm2*6的接地线短接接触线与钢轨(图1)。
针对客运专线的接触线防冰冻实施方案策划方案一、项目背景我国客运专线在冬季雨雪天气中,接触线结冰现象时有发生,严重影响列车正常运行。
为确保旅客安全、提高运输效率,我们必须针对这一现象制定一套切实可行的防冰冻实施方案。
二、目标设定1.确保接触线在雨雪天气中不结冰。
2.减少因接触线结冰导致的列车晚点、停运现象。
3.提高客运专线运行安全性。
三、实施策略1.技术措施(1)接触线加热选择合适的加热装置,如碳纤维加热带、电热丝等。
在接触线附近设置温度传感器,实时监测接触线温度。
当温度低于设定值时,自动启动加热装置。
(2)接触线涂覆耐低温、耐腐蚀、耐磨损。
导电性能良好,不影响接触线正常工作。
施工方便,易于维护。
2.管理措施(1)建立健全防冰冻应急预案明确应急组织架构,设立应急指挥部、现场救援组、设备保障组等。
制定详细的应急流程,包括发现结冰现象、启动应急预案、组织抢修等。
定期组织应急演练,提高应对突发情况的能力。
(2)加强人员培训对客运专线工作人员进行防冰冻知识培训,提高安全意识。
培训内容包括接触线结冰原因、预防措施、应急处理等。
定期组织考试,确保培训效果。
四、实施步骤1.调研阶段对客运专线接触线结冰情况进行调研,收集相关数据。
分析结冰原因,为后续实施提供依据。
2.设计阶段根据调研结果,设计接触线防冰冻实施方案。
选择合适的加热装置和防冰涂料。
3.施工阶段按照设计方案,进行接触线加热装置和防冰涂料施工。
施工过程中,确保不影响接触线正常工作。
4.运营阶段对接触线防冰冻设施进行监测和维护,确保正常运行。
分析运行数据,优化防冰冻措施。
持续改进,提高接触线防冰冻水平。
五、预期效果1.接触线结冰现象得到有效控制,列车运行安全得到保障。
2.列车晚点、停运现象减少,运输效率提高。
3.旅客满意度提升,社会效益显著。
六、后期工作1.持续关注接触线防冰冻技术发展,及时更新设施。
2.定期对工作人员进行培训,提高应对结冰现象的能力。
3.加强与其他客运专线的交流,共享防冰冻经验。
铁路接触网融冰电气系统的设计王春革【期刊名称】《工业控制计算机》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】伴随着国民经济的快速发展,我国的电气化铁路线路也在不断的增加,电气化铁路的重要作用在国防建设和国家经济建设中也不断显现出来。
由于我国所跨越的地域气候非常广泛,接触网覆冰现象也就表现得非常严重,随着接触网不断向易覆冰区延伸,覆冰事故频繁发生,这使得铁路运营变得越来越不安全。
针对接触网覆冰这一问题,对全国不同地区的铁路接触网覆冰情况进行了深入调研并查阅了大量工程实例资料,对接触网融冰电气系统进行了详细的设计。
%Because of the very wide span of regional climate,catenary icing phenomenon also behaved very serious,with the con-tinuous extension of the catenary easy icing zone,icing accidents occur frequently,which makes rail operators become more and more insecure.For this catenary icing question,this paper carries out in-depth research of different regions of the coun-try's railway catenary icing and access to a large number of engineering instance data,and makes a detailed design of the catenary melting ice electrical system.【总页数】2页(P113-113,115)【作者】王春革【作者单位】华东交通大学电气工程学院,江西南昌 330013【正文语种】中文【相关文献】1.客专铁路接触网交流融冰方案研究及工程验证 [J], 郭华;范红疆;董晓冬;葛海波2.基于MMC电气化铁路接触网融冰技术的研究 [J], 万松琦;金钧;3.山区电气化铁路接触网防融冰关键技术研究 [J], 杨佳4.高速铁路接触网直流融冰技术 [J], 史国强5.电气化铁路接触网混合型防融冰技术方案研究 [J], 向钰;解绍锋因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
客专铁路接触网交流融冰方案研究及工程验证
郭华;范红疆;董晓冬;葛海波
【摘要】建立了牵引供电系统的融冰回路的简化结构,并对该结构进行了分析和仿真计算,探讨了交流融冰方案.该方案在工程中得到了实际应用,并取得了现场试验数据.
【期刊名称】《电气化铁道》
【年(卷),期】2015(000)003
【总页数】4页(P27-30)
【关键词】牵引供电系统;接触网;交流融冰
【作者】郭华;范红疆;董晓冬;葛海波
【作者单位】成都交大许继电气有限公司;成都交大许继电气有限公司;成都交大许继电气有限公司;成都交大许继电气有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U226.8
我国南北方的冬季,由于气温、空气湿度和风速的共同作用,存在着由液态水形成冰的覆冰现象。
对电气化铁路而言,覆冰是一种自然灾害,会导致杆塔倾倒、导线覆冰舞动或断裂,同时由于接触网覆冰,会导致受电弓无法正常取流,甚至导致受电弓的损害或断裂,严重影响列车的安全准点运行,对于时速超过300 km的高速铁路,该问题更加严重,必须引起高度重视。
目前,国内外电力系统除冰方法主要有大电流热力融冰、机械除冰等方法。
国内接
触网除冰通常采用人工打冰或用铜基粉末冶金滑板受电弓破冰方式,在速度、效率越来越快的今天,特别是繁忙的客运专线,人力除冰方式越来越不可行了,从2008年开始,直流大电流热力融冰方法在国内电力系统220 kV及以上输电线路
中广泛使用。
根据日本的接触线防冻冰经验,接触线在同时符合气温0℃一下、湿度86%以上、风速3 m/s以下等3个条件的情况会产生冰冻现象,此时,如果接触线通过250 A的电流,接触线的温度达到5℃时,能防止结冰,通过400 A以
上的电流能开始融化覆冰[3]。
使用大电流融冰时,为确保不使导线过热损坏线路,需要对融冰电流的大小和融冰时间进行计算。
导线不覆冰时流过的最小电流称为防止导线覆冰的临界电流Ic,
其计算公式为
式中,D为导线直径;ρ为导线电阻率;ts为导线表面温度;h为对流换热系数;σ为 Stefan-Boltcomann常数;ε为导线黑度;E为导线对空气中过冷却水滴的
捕获系数;V、W和t分别为湿空气或过冷却水滴的移动均匀速度、含湿量和温度;CW为水的比定压热容;WE为在导线表面蒸发的液体份额;LV为水的汽化潜热[4]。
线路融冰与环境温度、湿度、风速等条件都有密切的关系,环境温度越低,临界融冰电流越大,融冰电流相同时,融冰需要的时间越长。
风速越大,临界融冰电流越大,融冰电流相同时,融冰所需要的时间也越长。
为直观的分析融冰状态下的融冰参数,运用MATLAB/SIMULINK建立了融冰状态下牵引供电系统模型进行仿真计算。
根据 MATLAB/ SIMULINK模型能够比较容
易的考虑不同的运行工况下(比如泄漏电阻参数、上下行是否并联等)牵引供电系统的参数。
下文以某接触网为例,对牵引网特性进行计算。
图1是融冰回路结构示意图。
融冰回路阻抗计算如下:
(1)接触线自阻抗:
式中,rj为单位有效电阻;,取Dg= 93×103cm;f为电流频率,Hz;σ为大地
电导率,取;Rεj为导线计算半径。
对于CTS150+JTMH120构成的接触网,其参数为有效电阻rj= 0.239 5 (Ω/km),当量半径Rεj= 5.62 mm。
由式(2)得:
(2)承力索自阻抗:
式中,rc为单位有效电阻;Dg= 930×103mm;Rεc为导线计算半径。
rc= 0.242 Ω/km,Rεc= 5.31 mm
可得:Zc= 0.242 + j 0.760 4 Ω/km
(3)接触线、承力索的互阻抗:
式中,Djc为接触线和承力索的间距,Djc= 1 300 mm。
可得:
(4)上行(或下行)接触网自阻抗:
将式(2)—式(4)代入计算得:
Z1=Z2=0.120 4 + j0.586 3 Ω/km
(5)上行与下行的互阻抗:
式中,Dg为上行和下行接触网的互几何均距,此时 Dg= 5 100 mm;D为等值
计算半径,且
均为上下行各导线的间距。
取Dj1j2= Dc1c2= 5 000 mm,
Dj1c2= Dc1j2= 5 200 mm。
可得:Z12= 0.327 8 Ω/k m
(6)融冰回路等值阻抗:
根据融冰电流的流向,可以得到:
式中,Z1= Z2,I2= −I1。
因此,在计算融冰线路阻抗时,假设复线线路长25 km,则在变电所处的测量阻抗为
表 1的仿真参数反映了该接触网在不同限流电抗器的情况下,接触网上的电流和消耗功率的情况,仿真条件:接触网臂长25 km,变电所AT变退出运行。
在交流融冰方案中,为了节省投资,不额外增加变压器而借用牵引变电所现有的牵引变压器作为融冰电源,利用上行与下行接触线串联组建融冰回路。
融冰回路组建完成后,需调整融冰回路的阻抗,限制融冰电流,防止接触网电流过大而烧毁接触线及承力索,引发安全事故。
根据阻抗调整的需要,可以增加回路的电阻或电抗,限制回路电流。
本系统在工程试验中将融冰系统安装在分区所,利用上行线/下行线与钢轨组建融冰回路,如图 2所示。
如果由于天气恶劣或其他原因,接触网上已结冰,必须对接触网进行融冰,可以分别合上2QF、2QS、9QS、11QS、
11QF单独对上行线融冰,或分别合上1QF、1QS、10QS、12QS、12QF单独对下行线融冰,也可把上行线与下行线并联,同时进行融冰,但由于上行线与下行线的分流,融冰电流会变小。
为满足接触网运行状态下的防冰,在防冰状态下,允许接触网正常带电,一旦机车进入防冰区间,系统将自动退出运行,不影响机车正常通过区间。
针对某接触网线路进行3次试验,第1,第2次试验的外部环境情况:温度6℃左右,湿度80%RH,风速0.6~1.0 m/s,第3次试验的外部环境情况:温度0℃左右,湿度80%RH,风速0.5~1.1 m/s,试验中分别在接触线上施加了 360、500和690 A交流电流,接触网的温升曲线见图3—图5。
由试验数据可看出,电流越大温升越明显,在电流小的情况下,温度升高到一定值后就不再上升,线路产生热量与外部环境保持平衡。
通过试验可以得知:实际使用中可通过较小电流进行接触网在线防冰,让线路产生一定的热量,防止接触网覆冰,通过较大电流直接进行
接触网融冰。
接触网覆冰是电气化铁道比较常见的自然灾害,有效的融冰手段可以更好地保障铁路牵引供电系统的安全运行。
本文阐述了交流融冰系统方案并进行了实际现场试验,试验结果表明在保证接触网安全的情况下,可通过限流电抗器调节接触网上的防融冰电流,实现接触网在线防冰、离线融冰。
【相关文献】
[1] 王国梁.接触网融冰防冰问题的分析研究[J].铁道工程学报,2009,(8):93-95.
[2] 张安洪.雪灾对接触网覆冰及其影响的探讨[J].电气化铁道,2008,(3):32-33.
[3] 李汉卿.一种针对客运专线的接触线防冰冻实施方案[J].电气化铁道,2010,(4):7-9.
[4] 常浩,石岩,殷威扬,张民.交直流线路融冰技术研究[J].电网技术,2008,(5):1-6.
[5] 李群湛.牵引电力系统分析[M].成都:西南交通大学出版社,2007.
[6] 李岗,郭华.接触网交流在线防冰与离线融冰原理研究[J].电气化铁道,2012,(6):5-8.。