最新電分相原理

1、電氣化鐵路關(guān)節(jié)式電分相的研究張和平摘要：本文針對(duì)電氣化鐵路兩種較常應(yīng)用的關(guān)節(jié)式電分相的特點(diǎn)、存在的問題和解決的方案進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：電氣化、電分相、錨段關(guān)節(jié)一、關(guān)節(jié)式電分相的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相結(jié)構(gòu)分析七跨式絕緣錨斷關(guān)節(jié)式電分相，它是由二個(gè)4跨絕緣錨段關(guān)節(jié)交叉組合而成，從頭到尾共有七個(gè)跨距，故稱七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相。其原理是利用2個(gè)四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)的空氣絕緣間隙來達(dá)到電分相的目的。中性區(qū)正常情況下不帶電（無機(jī)車通過時(shí)），但不允許接地，其對(duì)地仍按25kv電壓等級(jí)要求絕緣。一般考慮在關(guān)節(jié)處行車方向遠(yuǎn)端設(shè)置一臺(tái)手動(dòng)隔離開關(guān)，以疏導(dǎo)中性區(qū)的故障機(jī)車。七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相如圖1、2所示。圖1

2、 七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相結(jié)構(gòu)圖圖2 七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相直線平面圖當(dāng)電力機(jī)車準(zhǔn)備經(jīng)過電分相時(shí)，機(jī)車主斷路器打開，受電弓不降弓通過。電力機(jī)車在電分相中性無電區(qū)范圍內(nèi)利用中性錨段來作工作支，使受電弓平穩(wěn)的由一端正線錨段運(yùn)行到另一端的正線錨段，該中性嵌入線從左側(cè)的中1處變?yōu)楣ぷ髦?，到右?cè)中2處開始抬升，變?yōu)榉枪ぷ髦?，可保證約有100150m長的中性區(qū)。機(jī)車乘務(wù)人員須按照設(shè)置的“斷”、“合”、電力機(jī)車禁“?！睒?biāo)志斷、合機(jī)車主斷路器（如圖3、4所示）。為了保證電力機(jī)車正常通過絕緣錨段關(guān)節(jié)式電分相絕緣器，原則上要求單臺(tái)受電弓升弓運(yùn)行，確需多臺(tái)受電弓同時(shí)升弓時(shí)，對(duì)受電弓間距離應(yīng)做限制。圖3 下行方向行車標(biāo)志的

3、設(shè)置圖 4 上行方向行車標(biāo)志的設(shè)置2.八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相結(jié)構(gòu)分析八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相的結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖中Z表示直線區(qū)段；J表示絕緣錨段關(guān)節(jié)；ZJ為支柱裝配形式。 圖 5 八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相的平面圖不管是哪種型式，其結(jié)構(gòu)都是利用2個(gè)絕緣錨段關(guān)節(jié)重合1跨或2跨，再增加1個(gè)分相錨段組成，即：分相錨段與既有接觸網(wǎng)的2個(gè)下錨支組成2個(gè)絕緣錨段關(guān)節(jié)并重合2個(gè)錨段關(guān)節(jié)的1跨或2跨，在分相無電區(qū)工作范圍內(nèi)利用分相錨段作工作支，而分相錨段與既有錨段間采用相間空氣絕緣的裝配形式，從而達(dá)到分相的目的。八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相由2個(gè)五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)重合2跨組成，它比其他2種多了分相中心柱，其余結(jié)構(gòu)相同。（1） 線索

4、關(guān)系八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相的分相錨段及2個(gè)正線錨段線索的關(guān)系（如圖6所示）。 圖6 八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相平面布置圖八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相的中性無電區(qū)約35m；在整個(gè)錨段關(guān)節(jié)內(nèi)2支接觸懸掛的水平間距均為500mm。2支接觸懸掛間空氣絕緣間隙應(yīng)450mm；為滿足接觸線工作坡度的變化率在正線關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換區(qū)4 的技術(shù)要求，也為了在中性無電區(qū)保持良好的弓網(wǎng)關(guān)系，在關(guān)節(jié)區(qū)內(nèi)加設(shè)了1個(gè)分相錨段，使分相關(guān)節(jié)有1段中性無電區(qū)，無電區(qū)段分相錨段作工作支。在轉(zhuǎn)換柱g，E間和A，b間，分相錨段接觸線與正線的接觸線等高且比正線標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)高抬高約80mm，在進(jìn)入過渡區(qū)前的轉(zhuǎn)換柱b，g，a，h處，分相錨段接觸線做非工作支處理，采取逐段

5、抬高方式，轉(zhuǎn)換柱b，g處非工作支抬高150mm（若考慮200km時(shí)速，可抬高大于160mm），轉(zhuǎn)換柱ah處非工作支抬高500mm。即：轉(zhuǎn)換柱Ab，Eg跨非工作支抬高70mm，轉(zhuǎn)換柱ab、gh跨抬高350mm。使線索平滑抬高，便于關(guān)節(jié)懸掛調(diào)整，相鄰的絕緣子串距分相中心（圖6中D）約為10.5m，D處抬高支距分相錨段接觸線抬高500mm。（2）中性無電區(qū)與機(jī)車取流的雙弓間距關(guān)系八跨及其他錨段關(guān)節(jié)式的中性無電區(qū)與電力機(jī)車雙弓間的距離有關(guān)，（如圖7所示），八跨錨段關(guān)節(jié)式電分相中性無電區(qū)為35m，該距離應(yīng)大于單機(jī)機(jī)車取流的雙弓間距，即當(dāng)機(jī)車組2個(gè)受電弓之間有高壓母線連接時(shí)，2個(gè)受電弓間的距離必須小于35

6、m。當(dāng)機(jī)車組的2個(gè)受電弓無高壓母線連接，2個(gè)受電弓間的距離，應(yīng)小于35m或者大于2絕緣轉(zhuǎn)換柱h，a的絕緣子內(nèi)側(cè)間的距離（約250m），該距離以及中性無電區(qū)的長度均與電分相結(jié)構(gòu)和跨距大小有關(guān)。 圖7 八跨電分相中性無電區(qū)與機(jī)車受電弓位置關(guān)系示意圖通過電分相時(shí)，高壓母線連通的機(jī)車組之間的不同機(jī)車禁止同時(shí)升弓，機(jī)車斷合標(biāo)及禁止雙弓標(biāo)位置（如圖8所示）。中性區(qū)正常情況下不帶電（無機(jī)車通過時(shí)），但不允許接地，其對(duì)地仍按25kV電壓等級(jí)要求絕緣?？煽紤]在關(guān)節(jié)處行車方向遠(yuǎn)端設(shè)置一臺(tái)手動(dòng)隔離開關(guān)，以疏導(dǎo)中性區(qū)的故障機(jī)車。圖8 電分相處斷合標(biāo)與禁止雙弓標(biāo)位置示意圖二、關(guān)節(jié)式電分相在運(yùn)營中存在問題的分析由于錨段關(guān)

7、節(jié)式電分相（以下簡稱關(guān)節(jié)式電分相）由2個(gè)絕緣錨段關(guān)節(jié)組成，消除了器件式電分相存在的硬點(diǎn)大的問題，在我國新建電氣化鐵路及提速改造中被普遍采用。第一，由于絕緣錨段關(guān)節(jié)有三跨、四跨和五跨3種型式，錨段關(guān)節(jié)跨距長度不同，2個(gè)關(guān)節(jié)的銜接布置也有多種方式，關(guān)節(jié)式電分相存在四跨、五跨、七跨、八跨、九跨、十跨、十二跨等多種型式，中性區(qū)距離也長短不一。這些關(guān)節(jié)式電分相的共同特點(diǎn)是均由兩個(gè)絕緣錨段關(guān)節(jié)和一段接觸網(wǎng)中性區(qū)組成。由于關(guān)節(jié)式電分相由2處空氣絕緣間隙實(shí)現(xiàn)電氣絕緣，即使是2個(gè)電氣隔離的受電弓（如多機(jī)牽引、電力機(jī)車附掛、牽引機(jī)車后掛有接觸網(wǎng)檢測車、多弓運(yùn)行的電動(dòng)車組等情況）在受電弓間距不滿足限制條件時(shí)都有可能

8、造成相間短路。實(shí)際運(yùn)行中，這類故障已經(jīng)多次發(fā)生。第二，機(jī)車斷電遲緩、送電太早或未斷電通過分相時(shí)均能造成拉弧燒傷、燒斷承力索造成事故。關(guān)節(jié)式電分相線索燒損原因分析：電力機(jī)車在通過七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相時(shí)，如果出現(xiàn)機(jī)車司機(jī)疏忽、麻痹大意，斷電不及時(shí)、忘記斷電或送電太早等原因，均可能造成受電弓拉弧燒傷電分相中性無電區(qū)內(nèi)承力索、導(dǎo)線，嚴(yán)重者甚至燒斷承力索。關(guān)節(jié)式電分相線索燒損基本是由于中性段和帶電導(dǎo)線間產(chǎn)生大電流電弧造成的高溫?zé)龘p。線索燒損部位大多集中在第一和第二起弧點(diǎn)跨內(nèi)和交叉跨內(nèi)，（如圖9）。其主要原因有以下幾點(diǎn)：圖9 七跨關(guān)節(jié)式電分相平面示意圖1、電力機(jī)車在不斷載情況下快速通過電分相時(shí)，因拉弧造成

9、弧光相間短路燒損線索。2、電力機(jī)車通過電分相時(shí)因過電壓造成機(jī)車放電間隙擊穿，短路電流在中性線和帶電線間產(chǎn)生電弧燒損線索，這種故障發(fā)生的概率較大。3、關(guān)節(jié)式電分相結(jié)構(gòu)參數(shù)檢調(diào)時(shí)，中心柱兩側(cè)線索及吊弦水平間距設(shè)置偏小，各支柱拉出值布置不合理，進(jìn)行安裝調(diào)整時(shí)通常比照四跨絕緣關(guān)節(jié)檢調(diào)，水平間距一般控制在450mm左右，對(duì)各支柱拉出值的布置往往只關(guān)注于滿足水平間隙要求，而忽略了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。由于機(jī)車受電弓快速通過電分相時(shí)必將引起線索振動(dòng)，吊弦在抬升力的作用下也會(huì)松弛鼓肚，這樣線索整體擺動(dòng)量加大，線索間、吊弦間、線索與吊弦間水平距離縮小，極易造成弧光過電壓并可能成為電弧長燃的維持通道，進(jìn)而燒損線索、吊弦。第三

10、，理論和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都表明，受空氣動(dòng)力的影響，機(jī)車在高速運(yùn)動(dòng)過程中降、升受電弓對(duì)接觸網(wǎng)的安全運(yùn)行非常不利，運(yùn)行中應(yīng)盡量避免。對(duì)于高速運(yùn)行的電動(dòng)車組，這個(gè)問題尤為突出。三、針對(duì)關(guān)節(jié)式電分相存在問題的改進(jìn)1、為防止列車停在錨段關(guān)節(jié)式電分相中性無電區(qū)內(nèi)，確保列車正常運(yùn)行，在改造電分相時(shí)，電分相盡量設(shè)置在沒有坡道或坡道較小的線路上，同時(shí)不能距原分相位置太遠(yuǎn)；必須設(shè)在坡道上時(shí)，要考慮電分相所處位置的線路坡度、列車速度和惰性距離的關(guān)系；必要時(shí)在列車進(jìn)入電分相的前方300m處，設(shè)置列車斷電利用慣性通過電分相的最低速度標(biāo)志。2、電分相改造時(shí)要注意其位置與信號(hào)機(jī)的距離，不能設(shè)在信號(hào)機(jī)前方太近的地方。當(dāng)電分相設(shè)在相當(dāng)

11、于車站的疏解區(qū)內(nèi)時(shí)，尤其要注意。3、為防止電力機(jī)車通過七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相時(shí)燒傷、燒斷電分相中性無電區(qū)內(nèi)承力索，保證供電設(shè)備安全，在機(jī)車上設(shè)置自動(dòng)斷電裝置；當(dāng)電力機(jī)車運(yùn)行至電分相標(biāo)志牌“T斷”牌所在里程時(shí)，機(jī)車自動(dòng)斷電通過電分相，通過電分相后，合上機(jī)車開關(guān)繼續(xù)運(yùn)行。4、在改造七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相時(shí)適當(dāng)增大七跨錨段關(guān)節(jié)式電分相內(nèi)接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度，同時(shí)在電分相范圍內(nèi)的承力索上纏繞絕緣熱縮帶。防止關(guān)節(jié)式電分相線索燒損應(yīng)從以下幾個(gè)方面采取防范措施：1、根據(jù)電力機(jī)車運(yùn)用區(qū)段的不同，合理修正車頂放電間隙的距離。2、完善機(jī)車監(jiān)控儀的功能。將機(jī)車主斷路器操作開關(guān)分合位置信號(hào)接入監(jiān)控儀進(jìn)行監(jiān)控，這可有效地減少司

12、乘人員因不斷載過分相造成接觸網(wǎng)跳閘及關(guān)節(jié)分相線索燒損故障的發(fā)生。3、優(yōu)化關(guān)節(jié)式電分相各部結(jié)構(gòu)及參數(shù)的檢調(diào)。對(duì)于多次發(fā)生上述故障的電分相，必須認(rèn)真檢查各部支柱拉出值布置是否合理，定位器的狀態(tài)如何。起弧跨和交叉跨應(yīng)避免重合，若改動(dòng)困難，可采取在交叉點(diǎn)處承力索（一側(cè)）上加裝絕緣護(hù)套，防止燒損承力索。吊弦布置應(yīng)盡量采取不對(duì)應(yīng)布置，即相互間錯(cuò)位并有一定的間隔距離，減少燃弧通道。4、重視關(guān)節(jié)式電分相絕緣距離的檢調(diào)。從現(xiàn)場運(yùn)行看，有2個(gè)環(huán)節(jié)是至關(guān)重要的：一是中心柱線索與相鄰水平腕臂、定位管、定位器的最小距離（即絕緣距離）應(yīng)保證500mm，不能達(dá)到的可臨時(shí)采取在腕臂、定位管上加裝絕緣護(hù)套來滿足絕緣要求；二是相

13、鄰線索的水平距離必須保證在500mm以上，這樣可以防止機(jī)車通過電分相時(shí)引起線索、吊弦擺動(dòng)縮短彼此絕緣距離，為燃弧提供通道，造成息弧困難。5、加強(qiáng)“2個(gè)坡度”的檢調(diào)，即導(dǎo)線坡度和定位器坡度的調(diào)整。關(guān)節(jié)處導(dǎo)線坡度應(yīng)不大于1且應(yīng)以連續(xù)坡度設(shè)置為宜，相鄰點(diǎn)高度差應(yīng)控制在2040mm。定位器坡度的調(diào)整也是關(guān)節(jié)式電分相檢調(diào)的重點(diǎn)之一，定位器坡度偏小極易形成硬點(diǎn)。6、使用可調(diào)式絕緣吊弦。由于關(guān)節(jié)式電分相不具備越區(qū)供電的能力，只需考慮機(jī)車掉坑后的應(yīng)急供電，一般電流在500A以下，因此可以將載流整體吊弦更換為絕緣吊弦，減少燃弧通道。為保證電氣回路的暢通和電分相末端電壓，可在電分相進(jìn)、出口處分別加裝一組橫向電連接

14、。綜上所述，造成關(guān)節(jié)式電分相線索燒損的主要原因是機(jī)車不斷載過電分相和過電壓致使機(jī)車放電間隙擊穿造成的電弧燒損。對(duì)于前者，應(yīng)加快關(guān)節(jié)式電分相配套設(shè)施的建設(shè)，即地面感應(yīng)式機(jī)車自動(dòng)斷載裝置的安裝使用；對(duì)于后者，由于過電壓發(fā)生的概率較大，隨機(jī)性較強(qiáng)，且目前還缺乏對(duì)過電壓的有效抑制手段，因此必須從關(guān)節(jié)式電分相的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和參數(shù)檢調(diào)入手。只有多種措施并用，才能有效防范線索燒損故障的發(fā)生，提高關(guān)節(jié)式電分相的安全運(yùn)行性能。親愛的用戶：煙雨江南，畫屏如展。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，感謝你的閱讀。1、最困難的事就是認(rèn)識(shí)自己。20.10.1310.13.202002:4902:49:5810月-2002:492、自知之明是最難得的知識(shí)。二二二二年十月十三日2020年10月13日星期二3、越是無能的人，越喜歡挑剔別人。02:4910.13.202002:4910.13.202002:4902:49:5810.13.202002:4910.13.20204、與肝膽人共事，無字句處讀書。10.13.202010.13.202002:4902:4902:49:5802