城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析
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城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析1. 引言1.1 城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析城市轨道交通是现代城市中不可或缺的交通工具,而接触网打火和拉弧问题一直是城市轨道交通运营中的重要安全隐患。
接触网打火是指接触网与集电弓之间发生电火花,而接触网拉弧是指接触网发生放电现象。
这两种问题往往会造成线路短路、列车停电等严重后果,严重影响城市轨道交通的正常运营。
接触网打火的原因主要包括线路绝缘不良、接触网弯曲等,而接触网拉弧的原因则可能是因为接触网与集电弓接触不良、气候干燥等。
这些问题一旦发生,都有可能引发列车线路故障、列车延误等情况,给城市轨道交通运营带来安全隐患。
针对接触网打火和拉弧问题,可以通过加强设备检修、提高线路绝缘性能等安全措施来减少发生的可能性。
运营方也可以制定应对策略,及时处理接触网问题,保障城市轨道交通的安全运营。
对城市轨道交通接触网安全的建议包括定期检查设备、加强维护、提高工作人员安全意识等。
未来发展趋势展望则需要更加智能化、自动化的设备监测系统,以提高城市轨道交通的安全性和可靠性。
2. 正文2.1 接触网打火的原因分析接触网打火是城市轨道交通接触网安全隐患的重要问题之一,其原因主要包括以下几点:1. 设备老化:随着城市轨道交通的运营时间的延长,接触网设备的老化程度逐渐加剧,导致设备接触不良或短路等问题,从而引发接触网打火。
2. 外界物质侵入:城市轨道交通线路经常会经过一些工业区域或者是人口密集区域,如果这些区域存在杂草、塑料袋等易燃材料,可能会随着风向飘入接触网内,引发接触网打火。
3. 恶劣气候条件:在雷雨天气或者高温干燥的气候条件下,易引发接触网打火,由于在这种条件下接触网与地面或其他金属设备的绝缘性能减弱,导致电流泄漏增加。
4. 人为操作失误:有些接触网打火事故是由于人为操作不当引起的,比如清洁人员未按规定进行设备维护、检查或施工作业,或者是维修人员操作失误等。
城市轨道交通接触网打火的原因多种多样,需要从设备维护、环境管理和人员培训等方面加强管理,以减少接触网打火事故的发生,确保城市轨道交通的安全运营。
南京地铁秣周基地出入段接触网打火原因分析及整改方案近期,南京地铁秣周基地出入段发生了接触网打火的事件,引发了社会的关注和广泛的讨论。
接触网打火是地铁运营中非常严重的安全事故,一旦发生将会给地铁线路带来严重的影响,并可能引发更严重的事故。
为了保障乘客的安全和地铁的正常运营,必须对接触网打火的原因进行深入分析,并制定有效的整改方案。
本文将从接触网打火的原因、影响和整改方案等方面进行探讨。
一、接触网打火原因分析1. 设备老化地铁接触网是地铁供电系统中的一个重要组成部分,它负责将电能传输到地铁列车上,是地铁正常运行的重要保障。
由于长时间的使用和环境的侵蚀,接触网的设备容易出现老化,导致接触网的绝缘性能下降,容易引发设备失常。
2. 设备故障除了老化,地铁接触网在使用过程中还会面临各种故障,比如线路短路、绝缘破损等,这些故障都有可能导致接触网打火。
特别是在恶劣的天气条件下,如大风、雷电等,更容易引发设备故障。
3. 人为原因除了设备自身的问题,人为原因也是引发接触网打火的常见原因。
包括操作不当、巡检不到位、施工作业不规范等,都有可能导致接触网打火事故的发生。
二、接触网打火的影响1. 安全隐患接触网打火将给地铁列车和乘客带来严重的安全隐患,一旦发生短路或电气火灾,将会造成严重的伤害和财产损失。
2. 运营延误一旦接触网打火,地铁线路将会受到严重影响,导致列车无法正常运行,乘客出行受到严重影响。
3. 影响形象接触网打火事件的发生将会对南京地铁的形象和口碑造成不良影响,对地铁公司的信誉和声誉造成严重的损害。
三、整改方案建议1. 定期检修地铁接触网的设备应定期进行检修和维护,及时更换老化或破损的部件,保证设备的正常运行。
2. 强化巡检增加对接触网设备的巡检频率,加强对设备状况的监控和评估,及时发现并处理可能存在的故障隐患。
3. 提高设备质量引进先进的设备和技术,提高接触网的质量和稳定性,降低设备故障的概率。
4. 加强员工培训加强对地铁工作人员的培训和教育,提高他们对设备维护和施工作业规范的重视和认识,减少人为原因引发的事故。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析城市轨道交通接触网的打火拉弧是指接触网在使用过程中产生的电弧现象。
打火拉弧的原因有多种,主要包括以下几个方面:接触网材料的老化和损坏是导致打火拉弧的一个重要原因。
城市轨道交通的接触网主要由钢丝和碳化硅材料组成,长时间的使用和环境的恶劣造成了材料的老化和损坏,导致接触网容易出现电弧现象。
外界物质的干扰也可能引起打火拉弧。
城市轨道交通环境复杂,有时会有树叶、雨水、鸟粪等杂质进入接触网中,这些杂质在接触网上形成封闭的电路路径,当列车通过时会发生电弧现象,导致打火拉弧。
列车设备故障也是引起打火拉弧的一个重要原因。
列车设备故障包括接触网接触器的故障、牵引电机的故障等,这些故障会导致电流无法正常流动,产生电弧现象,引起打火拉弧。
打火拉弧对城市轨道交通系统产生了一系列的影响。
打火拉弧会导致接触网和牵引设备的损坏,需要进行维修和更换,增加了运营成本和维护工作量。
打火拉弧会引发火灾,造成人员伤亡和财产损失,对城市轨道交通系统的安全性产生严重威胁。
打火拉弧还会引发电力系统的不稳定,导致列车运行故障,造成交通阻塞和乘客滞留。
为了减少打火拉弧的发生,可以采取以下措施:加强维护保养工作,定期检查和更换老化和损坏的接触网材料,确保接触网的安全可靠。
加强清洁工作,定期清除接触网上的杂质,确保电路畅通,减少电弧的产生。
提高设备的可靠性和故障检测能力,及时发现并修复设备故障,减少电弧的发生。
加强人员培训和安全意识教育,提高乘务人员对打火拉弧的识别和处理能力,增强安全管理意识。
城市轨道交通接触网的打火拉弧是一个复杂的问题,原因多样,影响严重。
通过加强维护保养、清洁工作,提高设备可靠性和人员意识,可以有效减少打火拉弧的发生,确保城市轨道交通的安全运营。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析城市轨道交通是现代城市中不可或缺的重要交通工具之一,而轨道交通的接触网是保障其正常运行的关键设施之一。
接触网打火拉弧问题一直存在,给交通安全和正常运行带来了一定的影响。
本文将对城市轨道交通接触网打火拉弧的原因及影响进行分析。
一、接触网打火拉弧的原因分析(一)设备老化城市轨道交通的接触网设备一般都是在地下铁路和有轨电车上使用的,长期使用以及环境影响会导致设备老化,如绝缘子断裂、绝缘子串击漏电等,从而增加了接触网打火拉弧的风险。
(二)外部干扰城市中环境复杂,可能存在外部干扰,如风沙、树叶积水等,这些外部因素可能导致接触网打火拉弧。
(三)维护不到位接触网设备处于一个相对复杂的环境中,如果维护不及时到位,设备的故障隐患可能会增加,从而引起接触网打火拉弧的风险。
(四)电力负载在高峰期,城市轨道交通的电力负载比较大,这时候接触网上的电流也会增大,从而增加了接触网打火的风险。
(五)破坏性事件城市轨道交通设施遭到破坏,可能会导致接触网打火拉弧,如恶意破坏、闯入等。
二、接触网打火拉弧的影响分析(一)安全隐患接触网打火拉弧可能引发设备故障,甚至引发火灾事故,对乘客和工作人员的人身安全构成威胁。
(二)影响运行正常一旦发生接触网打火拉弧,可能会引起线路故障,导致轨道交通的运行受到影响,造成晚点、停运等问题,给出行带来不便。
(三)环境污染接触网打火拉弧会产生浓烟和有害气体,对周边环境造成污染,影响市容市貌。
(四)设备维修成本增加一旦发生接触网打火拉弧,需要对设备进行维修和更换,这将增加城市轨道交通的维护成本。
(五)影响运营图谱城市轨道交通的运营图谱一旦受到影响,将对城市交通运行产生连锁反应,对整个城市交通系统造成不利影响。
三、解决措施(一)加强设备维护加强对城市轨道交通接触网设备的维护力度,及时发现设备的老化和故障隐患,并加强维护保养工作。
(二)加强安全监测通过安全监测系统,对城市轨道交通设施进行实时监测,及时发现异常情况并进行处理。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析城市轨道交通接触网打火拉弧是指接触网上的电弧突然拉长,发出明亮的闪光和巨大的声响,这种现象一般由于接触网内部故障而引起。
接触网是城市轨道交通系统中的重要组成部分,负责为列车提供电力供应,因此接触网的安全运行对于城市轨道交通的稳定运行具有重要意义。
接触网打火拉弧的原因主要有以下几个方面:1. 设备老化和损坏:城市轨道交通系统中的接触网设备经过长时间的使用,由于其曝露在空气中,受到光照、风雨等自然环境的侵蚀,容易出现老化、腐蚀和机械磨损等问题,从而导致设备的性能下降,增加发生打火拉弧的风险。
2. 异物进入:城市轨道交通接触网通常会设有防护措施,但在施工、维修等过程中,仍然存在异物进入的可能性。
当杂物进入接触网时,会造成接触网与导线之间的短路,形成电弧,使接触网起火拉弧。
3. 外力破坏:城市轨道交通接触网设备容易受到外界物体的冲击和撞击,例如风吹树枝折断、车辆撞击等,这些外力破坏也会导致接触网发生故障,引发打火拉弧的风险。
1. 安全隐患:接触网打火拉弧会产生巨大的电流和热量,可能引发火灾,威胁到行人、乘客和工作人员的生命安全。
2. 运行故障:接触网打火拉弧会导致列车停运或限速,影响列车的正常运行和调度。
3. 经济损失:接触网打火拉弧引发的停运、维修和恢复工作需要耗费大量的时间和资源,给城市轨道交通系统和相关单位带来经济损失。
为了防止接触网打火拉弧的发生,可以采取以下措施:1. 定期检修和维护:对城市轨道交通接触网设备进行定期检查和维护,及时发现和修复设备的故障和损坏。
2. 安全防护措施:加强接触网周围的安全防护措施,防止外界物体进入接触网,避免因此引发打火拉弧。
3. 技术改进:研发和采用更先进的接触网设备和技术,提高接触网的可靠性和安全性。
4. 增加监测手段:加强对接触网设备的监测和检测,及时发现和预防潜在的故障。
城市轨道交通接触网打火拉弧是一种常见的故障现象,对城市轨道交通的运营和安全带来一定的影响。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析1. 引言1.1 城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析城市轨道交通接触网打火拉弧是城市轨道交通系统中常见的安全隐患,一旦发生可能对列车运行造成严重影响。
本文将就城市轨道交通接触网打火拉弧的原因及影响进行分析。
在城市轨道交通系统中,接触网打火的原因主要包括电气设备故障、环境因素、人为因素等。
电气设备故障是接触网打火的主要原因之一,可能是由于设备老化、磨损、绝缘失效等引起的。
环境因素如恶劣天气、积尘、湿度过高等也会导致接触网打火。
人为因素如维修不当、操作失误等也可能引发接触网打火。
接触网打火对城市轨道交通系统的影响主要表现在列车运行受阻、乘客安全受到威胁等方面。
一旦接触网打火,会导致列车停车等待维修,影响列车运行的正常进程,给乘客出行带来不便。
接触网打火还可能引发火灾等严重事故,威胁乘客的安全。
除了接触网打火,城市轨道交通系统中还常常发生拉弧现象。
拉弧的原因也可能与电气设备故障、环境因素、人为因素等有关。
拉弧会造成电压突变、设备损坏等问题,影响列车的正常运行。
提高城市轨道交通接触网的安全性显得尤为重要。
通过加强设备维护、加强培训、提高人员意识等措施可以有效预防接触网打火拉弧事件的发生。
未来,随着技术的发展,城市轨道交通系统的安全性将得到进一步提升,为乘客出行提供更加安全可靠的保障。
2. 正文2.1 接触网打火的原因接触网打火是城市轨道交通系统中常见的安全问题,其原因主要包括以下几点:1. 设备老化:城市轨道交通接触网设备长时间使用后可能出现老化、腐蚀等问题,导致接触网绝缘破损,增加了打火的风险。
2. 外界环境因素:城市轨道交通接触网通常建设在户外环境中,受到雨淋、风吹、物体撞击等外界因素的影响,可能造成接触网零部件损坏,引发打火。
3. 维护不及时:接触网需要定期检查和维护,包括清理灰尘、检查绝缘状况等,如果维护工作不及时或不到位,容易造成接触网打火。
4. 非法操作:一些维修人员或作业人员可能存在疏忽大意、操作不当等情况,导致接触网打火的发生。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析通过分析接触网与受电弓系统之间的接触电阻与压力、电流、速度等的关系,总结了弓网系统滑动电接触特性,结合电气学电弧理论和运营实际测试,分析了接触网打火拉弧现象产生的原因,对其产生的影响做了归纳,并就减轻城市轨道交通接触网打火拉弧现象提出了建议措施。
标签:城市轨道交通;接触网;打火拉弧;受电弓;电接触0 引言随着近年来城市轨道交通的快速发展,城市轨道交通牵引供电质量越来越受到关注。
在运营管理过程中,常常出现接触网打火拉弧现象,行业内也进行了一些研究,多为针对弓网理论和高速铁路弓网系统的分析[1-8],缺乏对城市轨道交通中低速、大电流牵引系统的弓网打火拉弧现象的专门研究。
本文主要归纳分析了弓网滑动电接触特性,结合地铁的运营测试和实践,分析总结了接触网打火拉弧的原因和影响,作为研究地铁接触网打火拉弧现象的参考。
1 弓网系统滑动电接触特性分析1.1 弓网系统的电接触方式接触网与受电弓的电接触方式分 3 类:固定接触、滑动接触、可分合接触。
列车静止取流时,弓网系统表现为固定电接触。
文献[2]的研究表明,接触电阻随着接触压力的增加单调递减,在接触压力相同的情况下,接触电阻随着牵引电流的增加而减小。
1.2 接触压力与接触电阻的关系弓网系统的接触压力对接触电阻虽然有重要影响,但接触电阻与导电斑点数目不是线性关系,接触压力减小到一定值后,接触电阻明显上升,但在一定接触压力范围内,只靠加大接触压力并不一定使接触电阻显著减小[3]。
文献[2]关于弓网静态接触电阻的研究表明,随着接触压力的增加接触电阻減小,当接触压力大于70 N后,接触电阻及消耗的功率随接触压力的变化不明显,故运行时较理想的初始接触压力为70 N,且弓网接触压力存在 1 个最优值。
1.3 电流变化与接触电阻的关系文献[4]研究电流变化和接触电阻之间的关系,当列车运行时,随着电流的增加,接触电阻近似线性变化地增大,电流对碳滑板的温升影响随着时间的延长而加大。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析城市轨道交通作为现代城市交通的重要组成部分,其运营安全和稳定性至关重要。
城市轨道交通接触网是轨道交通系统中的重要组成部分,其负责为电力机车或电动列车输送电能,其安全性和稳定性也是城市轨道交通安全的重要保障之一。
然而,在城市轨道交通接触网的运营过程中,接触网打火拉弧现象经常出现,严重影响了城市轨道交通的安全和正常运营。
因此,本文将对城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响进行分析。
1、设备故障:城市轨道交通接触网设备复杂多样,常常出现设备故障导致接触网打火拉弧;例如,金属接触面积过小或腐蚀严重,接触压力不足,松动或接触面过高等问题都会导致接触网打火拉弧。
2、天气原因:城市轨道交通接触网运行环境受天气影响较大,例如严寒天气或降雨天气,会导致接触网和地面受潮,接触网导线电阻增大,接触头面积缩小,导致电能传输不稳定,容易发生打火拉弧现象。
3、人为原因:城市轨道交通接触网在运行过程中,人为操作失误也是造成接触网打火拉弧的一个主要原因。
例如,操作员维护不当,清理不及时或者放松观察,发现问题过晚等,都可能导致接触网打火拉弧现象。
1、安全风险:接触网打火拉弧现象会导致轨道交通系统电气设备损坏,加剧了轨道交通系统的设备老化和故障,增加了轨道交通系统维修成本。
另外,接触网打火拉弧还会引发火灾和电气意外,导致巨大的安全风险和人员伤亡。
2、经济损失:城市轨道交通接触网打火拉弧现象导致车站和线路长期关闭或限速,造成旅客流量和利润的大幅度下降,直接影响城市轨道交通经济收益。
3、运营效率:接触网打火拉弧会引起车辆停运、限速和延误,影响车站和线路的运营效率。
因此,城市轨道交通的正常运营时间和客流量也会大大降低,进一步影响轨道交通系统的服务水平。
1、加强设备维护:设备维护是城市轨道交通接触网正常运营的重要保障之一,必须加强对接触网设备的维护工作,定期检查接触网设备的电气性能,及时发现和处理问题。
青岛地铁13号线接触轨打火拉弧研究及预防措施研究近年来,随着城市发展的迅速,城市轨道交通也得到了迅猛的发展。
而随着新线路的不断建设,轨道交通运营也逐渐趋高。
然而,轨道交通运营中不可避免会出现一些问题,如接触轨打火拉弧现象。
本文以青岛地铁13号线为例,对接触轨打火拉弧研究及预防措施进行探讨。
一、接触轨打火拉弧现象的原因1.1线路物理性质:轨道交通路段的高压物理性质有其独特性,线路负电压级别高达3300V,其中,接触线路与接触层之间的电阻是会随着环境温度的变化而发生改变的。
当电压过大,电阻过小时,就会出现拉弧打火现象。
1.2 车辆问题:车辆本身的电气性能和维护情况,如牵引电机的绝缘、制动器、牵引转换器等都会影响运行过程中的电流波形和大小,进而影响引起接触轨拉弧的电气特性。
1.3 外界因素:外界因素如天气条件、车站构造等也会影响到车辆的运行,大雨、积水、雪天等都会影响轨道的绝缘性能。
二、接触轨打火拉弧事故后果分析2.1安全隐患:接触轨打火拉弧事故是轨道交通运营中的一种重要事故,不仅会影响列车的正常运营,还会对乘客的人身安全产生严重的影响。
同时,接触轨打火拉弧也会对轨道交通设备的正常运行产生巨大影响。
2.2经济影响:一旦发生接触轨打火拉弧现象,除了轨道交通停运,还可能会造成现场区域影响范围内的交通堵塞,极端情况下还可能会造成烟雾等恶劣影响。
三、接触轨打火拉弧预防措施3.1 接触线路的维护:对于接触线路及接触层的维护,既要注意环境的温度、湿度等,也需要注意线路的自身特性,预兆值的设定和预兆报警功能的加强等等,防范接触线路拉弧的发生。
3.2 车辆物理设施的维护:轨道交通车辆的物理设施维护也是预防接触轨拉弧的重点,如车辆牵引系统、绝缘设备、电涡流制动器等,都需要加强维护和管理。
3.3 环境因素的控制:在一些自然环境恶劣的天气条件下,如大雨、剧烈雷电等,需要采取一些措施,如封闭车站屋顶等,减少外界因素对接触轨拉弧的影响。
摘要:首先对城市轨道交通中弓网关系的重要性进行了阐述,随后分析了弓网间拉弧打火的形成原因及危害,最后从城市轨道交通接触网专业运营、维护管理的角度,介绍了弓网拉弧现象发生后的处理措施,对今后接触网相关设备的检修及运营管理工作具有良好的借鉴意义。
关键词:接触网;受电弓;拉弧打火0 引言城市轨道交通弓网系统由电客车受电弓与接触网结合而成,两者既相互作用又相互依赖。
随着城市轨道交通的发展,弓网系统的稳定性随着电客车速度的不断提升而备受考验,弓网关系已经成为影响地铁能否稳定运行的重要因素之一。
1 问题的引出在地铁运行过程中,电客车车体经过其顶部抬升的受电弓与接触线发生接触从而获取电能。
稳定的受流过程依托于受电弓与接触网的良好接触,保证电客车可靠、安全以及不间断地运行。
但在地铁实际运行过程中,弓网间发生拉弧打火的现象较为普遍,影响着接触网对电客车的稳定供电。
如何避免城市轨道交通运营中的拉弧打火现象,成为了亟需解决的问题。
2 弓网拉弧打火的原因分析电客车受流过程中,其受电弓碳滑板经过与接触线底面的相对滑动获取电能,这个过程包括了两者间的机械运动和电气传输。
机械运动过程中,当弓网出现离线现象,即受电弓与接触线瞬时分离、跳跃式接触时,会出现拉弧打火现象;电气传输过程中,当受电弓通过两个存在电压差的供电分区分界点时,也会出现拉弧打火现象。
因此,存在空气间隙和一定程度的电压差是出现拉弧打火现象的两大基本原因。
现从受电弓与接触网本身角度出发,具体分析拉弧打火产生的原因。
2.1 弓网间接触压力的影响受电弓与接触网的接触状态决定了弓网间是否会发生离线现象。
当弓网间接触压力过大时,会加剧受电弓碳滑板和接触线的磨耗;当弓网间接触压力过小时,会导致离线,从而引发拉弧打火现象,烧伤受电弓碳滑板和接触线底面,严重时可能烧断接触线。
2.2 接触线动态抬升量的影响理想状态下,接触线导高值应保持恒定不变,以确保受电弓与接触线的稳定接触。
但在实际运行中,接触线在受到受电弓的抬升力作用下,会有一定的抬升以及后续跟随的上下振动。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析
作者:吴畏马俊杰兰志坤等
来源:《现代城市轨道交通》2018年第09期
摘要:通过分析接触网与受电弓系统之间的接触电阻与压力、电流、速度等的关系,总结了弓网系统滑动电接触特性,结合电气学电弧理论和运营实际测试,分析了接触网打火拉弧现象产生的原因,对其产生的影响做了归纳,并就减轻城市轨道交通接触网打火拉弧现象提出了建议措施。
关键词:城市轨道交通;接触网;打火拉弧;受电弓;电接触
中图分类号:U225.3
0 引言
随着近年来城市轨道交通的快速发展,城市轨道交通牵引供电质量越来越受到关注。
在运营管理过程中,常常出现接触网打火拉弧现象,行业内也进行了一些研究,多为针对弓网理论和高速铁路弓网系统的分析[1-8],缺乏对城市轨道交通中低速、大电流牵引系统的弓网打火拉弧现象的专门研究。
本文主要归纳分析了弓网滑动电接触特性,结合地铁的运营测试和实践,分析总结了接触网打火拉弧的原因和影响,作为研究地铁接触网打火拉弧现象的参考。
1 弓网系统滑动电接触特性分析
1.1 弓网系统的电接触方式
接触网与受电弓的电接触方式分 3 类:固定接触、滑动接触、可分合接触。
列车静止取流时,弓网系统表现为固定电接触。
文献[2]的研究表明,接触电阻随着接触压力的增加单调递减,在接触压力相同的情况下,接触电阻随着牵引电流的增加而减小。
1.2 接触压力与接触电阻的关系
弓网系统的接触压力对接触电阻虽然有重要影响,但接触电阻与导电斑点数目不是线性关系,接触压力减小到一定值后,接触电阻明显上升,但在一定接触压力范围内,只靠加大接触压力并不一定使接触电阻显著减小[3]。
文献[2]关于弓网静态接触电阻的研究表明,随着接触压力的增加接触电阻減小,当接触压力大于 70 N后,接触电阻及消耗的功率随接触压力的变化不明显,故运行时较理想的初始接触压力为 70 N,且弓网接触压力存在 1 个最优值。
1.3 电流变化与接触电阻的关系
文献[4]研究电流变化和接触电阻之间的关系,当列车运行时,随着电流的增加,接触电阻近似线性变化地增大,电流对碳滑板的温升影响随着时间的延长而加大。
由于电流的增大,加剧了接触斑点的电弧烧蚀,且磨损过程中,滑板温度的升高使接触面的磨粒黏着增强,实际的接触点减少,接触电阻增大;同时由于碳滑板内碳润滑剂的存在,在接触表面形成一种膜,导致接触电阻缓慢上升。
1.4 电流、速度变化与接触电阻的关系
文献[2]研究了接触电阻随列车速度变化的规律,存在先增大后减小再增大的过程,滑动接触电阻存在 1 个极小值,该极小值与动车速度、电流、接触压力有关。
列车运行速度越高,接触电阻的极小值越大;而电流越大,接触电阻的极小值则越小。
这说明在弓网运行过程中存在 1 个接触电阻的最优值,此时可能为弓网系统的最优接触状态。
1.5 弓网系统的电接触特性小结
弓网系统具有滑动电接触的特点,多个因素之间的影响关系较为复杂。
当列车正常静止取流时,弓网系统处于一个良好的状态;当列车运行时,接触电阻存在 1 个最优值,即当速度较低且加速度小、电流大时,弓网滑动电接触性能最佳。
2 接触网打火拉弧的原因
在大气中开断电路时,如果被断开的电流超过 0.25~1 A,断开后加在触头上的电压超过12~20 V,则在触头间隙中通常会产生一团温度极高、发出强光且能够导电的近似圆柱形的气体[5]。
受电弓与接触线从分离到接触或从接触到分离时,如果能满足一定的条件,滑板与接触线之间便会产生电火花、电弧等放电现象。
列车在实际运行过程中,不可能一直在滑动电接触性能的最佳条件运行,故接触网打火、拉弧现象必然产生。
受电弓与接触网滑动电接触的分离程度,即接触电阻的大小不同,将产生打火和拉弧 2 种能量不同的电弧放电过程。
2.1 打火花的原因
由于短时间内受电弓与接触线之间电流加大,摩擦热效应和电流热效应使接触斑点软化、融化甚至汽化[3],接触斑点表面发生热电离,形成电火花。
如果导电斑点间隙电压较小,则电火花处于非自持放电阶段[5],放电将很短暂并会停止。
2.2 拉弧的原因
从电气学的理论分析,在滑动电接触过程中离线导致电压突升或金属汽化都将引起拉弧。
当受电弓滑板与接触线之间因各种原因导致滑板与接触网设备整体或部分分离而发生离线时,滑板和接触线之间的电压便会突升,出现一个很大的电压[6-7],此时碳滑板和接触网的间隙将
可能发生电场电离[5]放电。
另外一种情况是弓网离线时牵引电流通过接触电阻引起的热能集中在最后分离的导电斑点上,使其温度迅速上升到接触材料的熔点而汽化,在滑板和接触线之间发生热电离[5]放电。
这 2 种情况下因为间隙电压较高将处于自持放电阶段,导致气隙击穿并转为弧光放电产生大量电弧。
从列车实际运行工况中宏观条件来看,加速度对于拉弧的产生也有一定的影响。
根据成都地铁 2号线弓网受流性能试验[8]可知:①当列车加速度突然增大时,列车取流增大,出现燃弧的现象增多(即电客车急剧加速时,牵引电流也同时增大);②电客车速度越高,急加速频率和时间越长,燃弧次数越多;③加速度越大,短时牵引电流上升越快,燃弧的程度也越剧烈。
结合电气学理论不难看出,正是列车瞬间取流(即加速度大)时,产生了较大的网流(即短时温升大)而导致了拉弧。
3 接触网打火拉弧的影响
3.1 打火花的影响
由于接触网打火花的能量较弱,一般对弓网系统没有影响。
例如,当列车静止,受电弓升降弓时,碳滑板与接触线接触或脱离接触瞬间,其开断电流不大,接触点有电火花现象发生,但一般不会带来严重后果。
3.2 拉弧的影响
根据列车的运行状态,可以分几种情况来分析拉弧的影响。
(1)对于高速列车,文献[9]研究表明:当列车高速取流时,电弧能维持弓网系统电流的持续性,弓网相对运动过程中,滑板和接触线的接触位置不断变化,尽管电弧温度很高,但电弧与弓网一起快速移动或在很短的时间内熄灭,其热流对弓网系统的侵蚀有限,对弓网系统的影响也有限。
(2)对于中低速地铁弓网系统(一般电客车的运行速度在 120 km/h 以下,市域快轨 160 km/h 以下)而言,文献[10]的研究表明速度与弓网受流质量相矛盾:受流效率随着速度的增加逐渐降低,但同时运行速度越慢,弓网磨损量越大,当运行速度增加时,磨损量减小。
根据实际运行情况反馈,刚性接触网的打火拉弧和异常磨耗现象大部分集中在出站和上坡加速区,这个结果对地铁而言尤为符合。
虽然一般的拉弧不影响弓网实时运行,但是会造成接触网的局部磨耗加剧,故为减小拉弧的影响,应考虑将控制电客车加速度纳入地铁电客车运行条件中。
(3)根据现场实际观察,当列车以较大取流运行时,不管列车是高速还是低速行驶,受电弓穿越不同供电分区,尤其是有单边供电情况或由带电区进入无电区时,均能导致强烈的电弧现象,给弓网系统带来严重的不良后果。
因此,应尽量避免該种情况的发生。
4 结论及建议
从弓网打火拉弧的现象和本质来分析,接触网打火、拉弧是受电弓与接触线电接触的一种固有现象。
通过对接触网受电弓系统滑动电接触的特性研究和现场测试可知,当列车取流较大,尤其是加速取流时,发生拉弧的几率较大。
正常情况下的打火、拉弧现象轻微且很短暂,对弓网系统的实时运行影响较小,但会增大磨耗。
须注意非正常运行情况下列车升降弓或由带电区进入无电区等情况,特别要注意直流牵引供电系统单边供电时,列车穿越不同供电区段时,较大电压差引起拉弧加剧导致的弧光短路。
减轻地铁打火现象,改善地铁弓网关系,一方面要做好受电弓、接触网的检测、检调,满足相互之间滑动的平顺性和跟随性,减少离线率;另一方面要做好列车在较大牵引电流时降弓和穿越电分段的技术和管理措施;尤其要注意急加速引起的打火现象。
最终减轻弓网磨耗,应从系统入手,将弓网关系作为一个整体,研究满足受流质量情况下合理的电客车运行速度、弓网接触压力值及对列车启动速度和加速度的控制,掌握其成因及规律,不断研究改善弓网关系的新措施,为城市轨道交通弓网系统统一设计及运营管理提供参考依据。
参考文献
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收稿日期 2018-03-05
责任编辑宗仁莉。