淺析過(guò)電壓對(duì)電力機(jī)車高壓電氣設(shè)備的影響

1、<p>　　淺析過(guò)電壓對(duì)電力機(jī)車高壓電氣設(shè)備的影響</p><p>　　[摘 要]現(xiàn)如今，我國(guó)鐵路建設(shè)工作得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，鐵路運(yùn)輸能力不斷提升，逐漸成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要助力，尤其是以高速動(dòng)車組、重載電力機(jī)車等電力牽引裝備與人們生活緊密度的加強(qiáng)更使得人們對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)能力的提高予以了更加迫切的需要。本文對(duì)電力機(jī)車的過(guò)電壓類型進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，以及過(guò)電壓對(duì)電力機(jī)車的設(shè)備造成的損害進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并結(jié)合實(shí)際

2、情況，提出解決過(guò)電壓的措施。 </p><p><b>　　中國(guó)論文 </b></p><p>　　[關(guān)鍵詞]電力機(jī)車；過(guò)電壓；電氣設(shè)備 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U264 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）06-0150-01 </p><p><b>　　引言 </b&g

3、t;</p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，鐵路以及電力機(jī)車等建設(shè)也在如火如荼的建設(shè)中。鐵路建設(shè)的發(fā)展與人們的生活水平愈加緊密。所以，掌握設(shè)備絕緣狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣內(nèi)部隱藏的缺陷，并通過(guò)檢修加以消除，嚴(yán)重者必須予以更換，以免設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生絕緣擊穿，造成停電或設(shè)備損壞等不可挽回的損失。因此，如何為人們提供高效、安全、快捷的鐵路電力牽引運(yùn)輸設(shè)備則成為目前工作目標(biāo)和重點(diǎn)。 </p>

4、<p>　　1.以運(yùn)行在戶外單相交流25kV制式供電的電力機(jī)車為例，由于機(jī)車長(zhǎng)期處于戶外并受到多種惡劣環(huán)境的影響，車頂?shù)母邏弘姎庠O(shè)備會(huì)受到一定程度的侵蝕，同時(shí)各種類型的過(guò)電壓也對(duì)設(shè)備造成了沖擊。據(jù)有關(guān)部分的調(diào)查報(bào)告顯示，電力機(jī)車在冰雪濃霧和重度污染的環(huán)境中行使的事故率較高，其中絕大多數(shù)是車頂電氣設(shè)備的擊穿閃絡(luò)事故，這也使得電力機(jī)車的運(yùn)行受到了極大的影響。該事故的成因由內(nèi)因和外因兩個(gè)部分組成。其外因是惡劣的環(huán)境，內(nèi)因則是各種類型

5、的過(guò)電壓。電力機(jī)車高壓的絕緣設(shè)計(jì)不但設(shè)計(jì)到電力機(jī)車的高壓電氣設(shè)備，同時(shí)也涉及到供電接觸網(wǎng)和地面變電站等，要在電力機(jī)車的網(wǎng)側(cè)電路設(shè)計(jì)中將上述組成部分看做整體，才能保證電力機(jī)車的安全行駛。然而在我國(guó)，供電系統(tǒng)和車載系統(tǒng)是分屬不同系統(tǒng)的，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同，使得絕緣匹配失衡等問題時(shí)有發(fā)生，這就要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)電力機(jī)車高壓電氣設(shè)備的絕緣設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合綜合環(huán)境的考慮，使其事故率降到最低。 </p><p>　　2.電力機(jī)車過(guò)電

6、壓的分類 </p><p>　　電力機(jī)車運(yùn)行在單相交流額定25kV接觸網(wǎng)下，根據(jù)GB1402?D1998標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鐵路電力牽引系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為25kV的軌道牽引裝置包括電力機(jī)車、動(dòng)車組或城際鐵路電力機(jī)車等，最高允許電壓為27.5kV（有效值），最低允許電壓為19kV（有效值），在此電壓波動(dòng)范圍內(nèi)電力機(jī)車可以正常運(yùn)行，然而由于我國(guó)電氣化供電區(qū)段負(fù)載不同，電網(wǎng)能夠支撐同一時(shí)間內(nèi)多車流的能力較差。電力機(jī)車運(yùn)行中的過(guò)電壓主

7、要分為以下幾個(gè)類型： </p><p>　　2.1 過(guò)分相產(chǎn)生的過(guò)電壓 </p><p>　　由于機(jī)車在進(jìn)入過(guò)分相無(wú)電區(qū)時(shí)，在電弓、車頂高壓引線的對(duì)地電容、中性嵌入線以及高壓電壓互感器的共同作用下，其形成的諧振回路與過(guò)分相無(wú)電區(qū)的感應(yīng)電壓形成高階振蕩電路，產(chǎn)生振蕩過(guò)電壓。這與主斷路器的開關(guān)無(wú)關(guān)，而是由機(jī)車的電氣設(shè)備與關(guān)節(jié)式分相器共同形成這一現(xiàn)象。由于不同機(jī)車在不同線路區(qū)行駛會(huì)導(dǎo)致電壓幅值變

8、化，甚至超過(guò)電壓幅值的最高點(diǎn)，因而頻繁的過(guò)電壓會(huì)對(duì)高壓電氣設(shè)備造成巨大的損害。 </p><p>　　2.2 弓網(wǎng)關(guān)系產(chǎn)生的過(guò)電壓 </p><p>　　在電力機(jī)車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受電弓和接觸網(wǎng)導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)接觸為其提供了電能，兩者的懸掛系統(tǒng)具有彈性，其接頭線夾、定位線夾等硬點(diǎn)的動(dòng)態(tài)接觸或線路條件不好都可能導(dǎo)致受電弓頻繁離線，進(jìn)而使機(jī)車上電壓互感器繞組、變壓器原邊繞組等產(chǎn)生高階諧振過(guò)高壓，同時(shí)在

9、機(jī)車過(guò)電壓和變壓器的飽和作用下行程鐵磁振蕩，使受電弓滑板和接觸網(wǎng)線拉弧燒損，也容易出現(xiàn)高壓電壓互感器燒毀現(xiàn)象。 </p><p>　　2.3 操作過(guò)電壓 </p><p>　　操作過(guò)電壓分為機(jī)車內(nèi)部和外部?jī)煞N，機(jī)車內(nèi)部操作過(guò)電壓的產(chǎn)生原因是由于牽引供電系統(tǒng)的重合閘導(dǎo)致的，其最高幅值與機(jī)車原邊電路參數(shù)是具有關(guān)聯(lián)性的。機(jī)車外部的操作過(guò)電壓是相鄰電力機(jī)車的過(guò)電壓導(dǎo)致的。操作過(guò)電壓會(huì)對(duì)真空斷路器和

10、牽引變壓器繞組的絕緣造成十分巨大的危害。 </p><p>　　2.4 大氣過(guò)電壓 </p><p>　　大氣過(guò)電壓主要分為雷直擊過(guò)電壓和感應(yīng)過(guò)電壓。雷直擊過(guò)電壓的產(chǎn)生原因是雷擊放電直接作用于接觸網(wǎng)，具有較短的波長(zhǎng)；感應(yīng)過(guò)電壓是雷擊接觸網(wǎng)附近產(chǎn)生的過(guò)電壓，具有較長(zhǎng)的波長(zhǎng).電力機(jī)車在多種過(guò)電壓的同時(shí)作用下，會(huì)使過(guò)電壓環(huán)境較為惡劣。 </p><p>　　3.結(jié)合以上發(fā)

11、生故障的原因，談幾點(diǎn)意見及整改措施 </p><p>　　（1）絕緣配合是為了解決過(guò)電壓與絕緣之間的矛盾，保證電力機(jī)車的安全、高效運(yùn)行，目前在閥式避雷器的保護(hù)下，乘以相應(yīng)配合系數(shù)便能得知被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平。絕緣水平由絕緣子和外絕緣材料決定。目前我國(guó)大部分電力機(jī)車的絕緣子或絕緣外套都采用硅橡膠復(fù)合材料。高壓電氣設(shè)備的絕緣水平是通過(guò)伏秒特性曲線來(lái)直觀反映的。在擊穿實(shí)驗(yàn)，可以得出電力機(jī)車高壓電氣設(shè)備的伏秒特性曲線，避

12、雷器的伏秒特性曲線低于高壓設(shè)備的絕緣水平則能對(duì)其起到保護(hù)作用，對(duì)高電壓進(jìn)行抑制。？在避雷器保護(hù)下，電力機(jī)車的絕緣配合需要考慮的是對(duì)避雷器參數(shù)進(jìn)行合理的選擇，然而在電力機(jī)車的實(shí)際運(yùn)行中存在氣候環(huán)境和過(guò)電壓產(chǎn)生的諸多等不確定性，存在沖擊波電壓作用下絕緣水平無(wú)法得到保證的情況，使被保護(hù)設(shè)備存在閃絡(luò)擊穿的危險(xiǎn)。 </p><p>　?。?）由于某些客觀原因，電力機(jī)車長(zhǎng)時(shí)間不降弓通過(guò)分相絕緣器時(shí)，受電弓滑板逐漸將絕緣器件溝

13、槽污染致使泄露距離減小。此時(shí)絕緣器件或中性區(qū)接觸網(wǎng)設(shè)施經(jīng)常被中性區(qū)段長(zhǎng)時(shí)間閃絡(luò)放點(diǎn)燒損。為減小上述故障發(fā)生機(jī)率，建議電力機(jī)車乘務(wù)員在嚴(yán)禁電力機(jī)車升雙弓通過(guò)電分相的條件下，通過(guò)電分相時(shí)采取降弓依靠電力機(jī)車慣性滑行通過(guò)的方式。電力機(jī)車過(guò)電分相較為頻繁，因此污染較為嚴(yán)重，建議供電部門按檢修周期及時(shí)對(duì)電分相絕緣器進(jìn)行檢修清潔，也可以根據(jù)實(shí)際情況縮短電分相檢修周期，保證其狀態(tài)良好。 </p><p>　　（3）改造方案：電

14、分相由三塊絕緣器更換為四塊組成其間距不變，絕緣器上方玻璃鋼絕緣子更換為兩個(gè)硅橡膠懸式絕緣子減小集中負(fù)荷，增大結(jié)構(gòu)高度及兩耐張線夾尾部距離。 </p><p>　　綜上所述，我們通過(guò)對(duì)電力機(jī)車過(guò)電壓產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析不難得出，只有充分考慮電力機(jī)車的運(yùn)行環(huán)境以及各設(shè)備的絕緣參數(shù)，對(duì)電力機(jī)車進(jìn)行最佳的絕緣配合，才能保證電力機(jī)車的安全、高效運(yùn)行。為鐵路正常運(yùn)輸保駕護(hù)航，還有待于我們電氣化人進(jìn)一步探討和改進(jìn)。 </p

15、><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 戶原春彥.防振橡膠及其應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1982. </p><p>　　[2] 黃友劍.城市地鐵軌道減振器結(jié)構(gòu)及性能研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2004. </p><p>　　[3] 潘文彬，周煒，繆惠勇等.地鐵車輛牽引橡膠關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)改進(jìn)