高速铁路电分段详解,快来学习一下!

铁道教育培训2018-11-06 06:04:04

适用于 —— 高速铁路电分段详解
电分段

一、电分段的定义与设置原则

二、分段绝缘器简介

三、分段绝缘器的技术条件

 一、电分段的定义与设置原则

作用:增加接触网供电的灵活性和安全性,缩小停电事故范围,满足供电和检修以及其它特殊需要 。

电分段分类

横向电分段 

接触网线路之间进行的电分段,它用于复线上下行股道间,车站,车场各股道间的接触网电分段;由分段绝缘器和隔离开关、悬式绝缘子(用于软横跨)实现

纵向电分段

接触网沿线路方向进行的电分段叫纵向电分段。用于沿线路方向接触网之间的电分段,如沿线路方向各供电臂之间的电分段,由绝缘锚段关节实现。 

电分段的设置应遵循以下原则
1
多个电气化车场的接触网之间应设横向电分段;
2
枢纽站内,上下行正线间,外包线与其他线路间应设横向电分段;
3
铁路枢纽地区各站间及编组站间及编组站各分场间应根据行车组织及检修需要设横向电分段;
4
大型客运站应根据客运需要按不同方向的列车进路或站台划分设横向电分段;
5
站内货物装卸线、旅客列车整备线、机车整备线及路外专用线均应单独设电分段;
6
电力机务段、折返段、动车组维修基地,各检查坑所在线路及需上车顶作业的线路均应根据检修需要单独设立电分段;
7
单线电气化区段,在车站两端的电源侧应设绝缘锚段关节式纵向电分段;
8
双线电气化区段,应按满足上下行正线分别停电、检修安全的要求设置绝缘锚段关节是纵向电分段,安装负荷开关或消弧电动开关,并纳入SCADA运动系统;
9
区间一定长度的接触网之间应设绝缘锚段关节式纵向电分段;  
10
大型桥梁或隧道的接触网应单独设电分段。

 二、分段绝缘器简介

分段绝缘器是接触网上实现同相电气分段、使受电弓平滑通过的重要绝缘设备。它将同一相供电单元的接触网分隔成几个独立的供电范围,为上下行电气分隔、站场供电分束、机务整备和车务装卸等提供作业条件。当接触网检修或发生故障时,能缩小停电范围,减少对运输的干扰。分段绝缘器故障时,往往会造成上下行、多个供电单元同时停电的严重后果,当接触网上或机车顶上有人作业时还会威胁人身安全。

正常工作情况下,分段绝缘器两端通过高压隔离开关和电连接处于等电位,当断开隔离开关的时,分段绝缘器一端的接触网处于25KV高压状态,另一端接触网处于无电状态且接地,为提供一个无电区,分段绝缘器两导流板间的空气间隙和绝缘元件承受接触网对地电压。

分段绝缘器安装处是接触网的薄弱点之一,主要问题有:抬高量不合理;工作面与轨面不平行;接头有硬点等。


高速铁路接触网对分段绝缘器的主要技术要求

分段绝缘器主绝缘本体宜采用与受电弓滑板非接触式,应具备耐弧能力和滑道自洁性能,具有引弧功能,受电弓滑动接触通过时,不允许有断电间隙。抗拉破坏荷载不小于82.5—94.05KN,耐磨性能不低于100万弓架次。

在设计工作条件下,设备可持续工作。在分段绝缘器两端工作电压差800V和允许通过机车额定工作电流的工作条件下,分段绝缘器承25KV空载电压、不小于5KA短路电流值(0.1s)。

分段绝缘器本体由具有高强度机械特性的轻型合金材料以及高强度聚合材料和耐腐蚀材料制成,成品重量轻。

金属连接件及各种附加、紧固件等由耐腐蚀材料制成,有可靠的防松脱措施,能可靠地承受工作张力并有足够的安全系数。

分段绝缘器的绝缘元件(包括绝缘滑道)和承力索的绝缘元件须具有良好的自洁性和憎水性。在动车段,动车所等整备、检修作业的处所使用时,分段绝缘器应保证一端长时间接不会绝缘击穿短路。

 在位于超高≤60mm,最大跨距65M的线路区段间的任何位置都能允许受电弓顺利通过,并允许列车以规定的最高行驶速度双弓、双向行驶,而不会击伤受电弓滑板或其他部件和出现打弓现象。

分段绝缘器与接触线或承力索、吊索连接线夹在线材标称拉断力的95%范围内不发生线材与线夹间的滑动。


 仿AF公司(瑞士)生产的分段绝缘器安装图

AF公司原产品的绝缘棒长度为1250mm,国内引进后按照铁标生产1600mm绝缘棒后,结构复杂,造成分段器结构庞大的结构性问题。

双绝缘杆分段绝缘器
双绝缘杆分段绝缘器安装图   

       

仿GSM(法国)分段绝缘器情况介绍

在国内直接仿制或改进后生产的多家制造商中,目前仍然在铁路上供货的只剩下一家,其DXF-(1.6)Ⅰ型分段绝缘器在秦沈客运专线、京沪线(沪段)、神朔等线运行情况良好,改进后的DXF-(1.6)Ⅱ型分段绝缘器性能优越,在高速铁路接触网上已广泛使用。

DXF-(1.6)Ⅰ型分段绝缘器是对GSM分段器的多处改进,通过3根硅橡胶绝缘增加了分段器的结构稳定性,改进辅助绝缘滑道(绝缘靴)与金属滑道的间距,绝缘靴改进为特殊进口材料,比较耐高温、电弧,不易粘附碳膜。空气绝缘间隙提高至250mm,对绝缘靴的固定支架的改进增强了牢靠度,避免了京郑线的类似问题。缺点是空气绝缘间隙为250mm仍未达标、绝缘靴固定架的牢靠程度仍未达到让人完全放心的程度。

DXF-(1.6)Ⅱ型分段绝缘器是在DXF-(1.6)Ⅰ型的基础上,结合当前电气化铁路发展的技术特点对其薄弱环节进行改进、补强,贯彻“免维修少维护、分段绝缘器强受电弓弱、良好的弓网匹配”三大理念而研制。

DXF-(1.6)Ⅱ型分段绝缘器主体采用锚头与三根绝缘棒的一体化结构,增强了整体的刚性,克服平面结构易产生挠度的缺点,且主绝缘棒与受电弓为非接触式,在主绝缘棒两侧有相对斜边对称的金属滑道与辅助绝缘滑道构成一个底部平面,与电力机车受电弓平滑接触、过渡。本体通过接触线夹与接触线连接,每侧两金属滑道间有消弧棒,以便两端有电位差时进行消弧,防止主绝缘件的烧损,两侧相对的金属滑道间有一个重叠区,保证供电的连续性。DXF-(1.6)Ⅱ型分段绝缘器主要技术特点:

1

分段绝缘器空气绝缘间隙达到300mm,在同类产品中属于首创,填补了国内外的空白。

2

抗拉强度大,能满足接触网张力达到25+20KN的使用需求。 

3

选用自洁性好、耐电弧性能强、爬距达1730mm的硅橡胶绝缘棒,实现绝缘部件免维修少维护。

4

各类零部件选材优质、耐腐防锈、重量轻、连接可靠,辅助绝缘滑道采用进口的优质耐弧材料,对辅助绝缘滑道的支架进行了补强,优化了锚头、导流滑道、悬挂组件等零部件,选用轻质铝合金材料制作锚头等构件,降低分段绝缘器整体质量,减小弓网接触硬点;选用耐腐蚀、免维修的导流滑道、悬挂组件等部件;结构小、重量轻,总重19kg。可以持续安全可靠运行,达到免维修少维护要求。 

5

工厂整体化组装、实现底面绝对整体水平,再固化相应的螺母等易松件,提高整体的安全运行可靠性;整体组装后包装运送到现场,使得分段绝缘器在现场安装、调整工作量小,只需调整吊索,使分段绝缘器底面与轨面水平即可,运行中维护工作量小。 

6

适应各种恶劣的工作环境。适用于重污染、潮湿区段的电气化铁路的各种环境,可用于分段绝缘器一端长期接地的货物线、机务整备线等处所。 

7

适用各种受电弓。主体框架结构、辅助滑道坡度、金属滑道的宽度等均考虑了各种受电弓的适用性。

吴江天龙生产的DXF—(1.6)Ⅱ分段绝缘器安装图


 三、分段绝缘器技术条件

1表一 分段绝缘器绝缘件的物理性能

序号内容单间绝缘体技术数值实验方法标准
1工频干耐受电压190kvLEC383
2工频湿耐受电压150kvLEC383
3全波冲击耐受电压310kvLEC383
4人工污耐受电压(盐密为0.35mg/cm²)40kvLEC60507
5泄漏距离≥1600mm
6绝缘电阻10000M
7泄露电流

≤5µA (直流40kv )


85 min耐压190kvLEC383
9耐弧性能180s
10表层材质耐漏电起痕性和蚀损性能1A3.0级LEC60507
11抗漏电性能3.0级LEC60507
12吸水率<0.005%
13虹吸性能15 min/10mmLEC61109
14芯棒水扩散实验100h

GB/T19519—2004

15芯棒渗透实验15 minGB/T19519—2004

2表二 分段绝缘器整体机电性能

序号内容技术数值备注
1抗拉破坏荷载≥82.5/94.05kN
不小于最大工作荷载的3倍
2连接部件与接触线间的滑动荷载在接触线标称拉断力的95%范围内:接触线不应从连接零件中滑脱及连接零部件的端口内断线
3例行拉伸实验负荷不小于35/40kN
4最大扰度6mm
5耐震动性能额定工作张力25/28.5kN、
振幅35mm、
频率3-5Hz、
震动次数2X10' 
振动试验后紧回力矩较振动前下降≤ 5% 。分段绝缘器应无裂纹、 滑动、变形和损坏等;
6耐疲劳性能

疲劳荷载25 ±7.7/28.5 土 8. 55 kN、

频率1 -3 Hz 、

疲劳次数S x 10' 

疲劳试验后拉伸破坏荷载较振动前下降 ≤ 5%。 分段绝缘器应无 裂纹、滑动、变形和损坏等;
7耐磨性能100万弓架次
8雷电冲击耐受压160 kV 
9工频湿闪电压87 kV 
10最小空气间隙≥300mm
11灭弧时间/耐弧时间<1s/≥310s
12分段绝缘器两端可持续工作电压差≤3000V
13持续工作电流≤670A
14短时最大工作电流
≤1200A
15短路峰值电流25KA.0.02s
16绝缘件的热机循环、水煮及耐压试验施加20KN的力;温度—35~+50°C循环四次共96h不破坏、0.1%NaCI溶液中水煮42h无破坏无开裂、最后施加工频电压60KV耐受5min温升小于20K


来源:工程与科研