接触网电连接线夹温度监控装置的研制

2017-01-20李宏科

中国设备工程 2017年21期

关键词：电气化铁路接触网测温

李宏科

(郑州铁路局郑州供电段郑州检测车间,河南郑州 450000)

接触网电连接线夹温度监控装置的研制

李宏科

(郑州铁路局郑州供电段郑州检测车间,河南郑州 450000)

近年来,我国的交通建设取得了飞速发展,电气化铁路的建设成果也是日益增长,为了保障客运安全,供电系统正面临挑战.电气化铁路的供电网络每天在极其复杂和特殊的场景里进行运转,巨大的牵引力、极高的瞬间电压、多变的电流运转速度这些都对电气化铁路的供电系统产生了许多不利的影响,从而在电力运输的过程中,易造成安全事故和运行故障.为此本文提出了一种全新的电连接线夹温度监控措施,从而实时的对电网连接处的温度情况进行观察和数据收集,并且在第一时间对得到的数据进行归纳分析,一旦发生异常情况,可以第一时间进行断电抢修,在最短的时间内将事故和故障扼杀在萌芽之中,确保工作人员的人身安全和电气化铁路客运列车的顺利运行.

接触网;电连接线夹;发热;温度监控

在电气化铁路的接触网中,每一个联结点都是由各种导线和电连接线夹连接起来的.因为接触网所处的运行环境极其复杂,电气化列车行驶的速度又极快,就会在运行一段时间以后导致连接处的螺丝松动,进而造成电连接线夹短路,从而发生温度过高、熔断以及部分区域断电等情况,为了解决这种问题,我们在现有条件下,大部分都是依靠专职人员不停的在沿线巡逻,或者是利用望远镜来监测安装在接口处的测温片或者变色漆来确定有没有哪个区域的温度过高,这种由人眼进行监测的方法很容易出现一些误差.本文就立足于接触网的实际情况,对温度监控装置进行了创新,极大程度的提高了监测准确度,能够及时的发现电连接线夹的温度变化,可以有效的防止电气烧伤以及断电事故,从而确保电气化铁路的接触网能够顺利、高效的正常运行.

1 接触网的相关概念

1.1 定义

接触网就是指呈之字形轨架设在电气化铁路的钢轨之上的一种耐高压耐高温的输电线路.电气化铁路的主要动力来源就是接触网,它可以通过轨道向行驶的电气化列车提供电力资源,它主要包括接触悬挂、支撑部分、定位系统、钢结构和路基等几部分,其中接触悬挂可以分成许多类型,基本上我们会按照结构的差别,把接触悬挂分为简单接触悬挂和链条式悬挂,链条式悬挂主要是依靠一条吊索将接触网连接在牵引装置上,牵引装置的另一头则连接在支柱和其余装置上,这样就能够在不建设过多支柱的条件下,将接触网悬挂起来,需要改动接触网在该段区域内的距轨长度,我们可以将吊索的程度进行调整,从而达到目的.

1.2 作用及要求

第一,想要在面对各种极端天气情况时,使接触网依然能够承受住电气化列车的极限速度,并且确保对电气化列车的正常供能,就需要接触网的结构必须相当稳定且能够承受一定的弹性形变.

第二,为了在安装后能够顺利的进行检修,而不是出现问题就只能大规模重建,就需要选用一些能够进行更换的零件,另外零件还需要有极高的物理强度和化学稳定性,从而确保接触网能够使用很长一段时间.

第三,接触网里面传送的是带极高压的电流,一旦发生漏电后果不堪设想,所以在选择导线的时候,一定要确保外层绝缘层对地绝缘性能好,从而保证安全.

第四,在设计初期就应该意识到,接触网的结构越简单,在后期修整的时候就更容易,在出现质量问题和意外情况的时候,才能在第一时间进行抢修,并且及时的恢复供电,维持电气化列车顺利运行.

第五,由于接触网面积大,又很容易破损,我们在选材的时候就要考虑到后续成本,特别是一些有色贵金属和钢材的消耗,一定要尽可能降到最低.

2 研究目标

为了确保电气化铁路的顺利建成,为了解决接触网连接处的松动、脱落、熔断以及开裂等问题,我们进行过许多次尝试,但是实验结果都不太理想,一般都存在着不可忽视的缺陷,并不能真正的投入到电气化铁路的应用当中去.所以,如何研发出属于我们国家特有的、高科技的接触网温度检测系统至关重要,对于这套系统,我们提出了以下要求.第一,具有高度精确的数据提取能力.只有在工作中能够及时收集到温度的准确变化,工作人员才能从中发现问题,将接触网连接处的温度变化控制在安全范围内.第二,价格低廉.接触网遍布整个电气化铁路沿线,相应的接触点数量也就更多,需要进行监控的点也很多,所以在挑选材料的时候,我们要尽可能的降低检测点所需要的费用,并且保证后续更换和检修成本也在承受范围内.第三,耗能少.接触网的连接处一般都在地理环境不太平坦的地区,更换一次电源很难,所以在设计监测装置的时候,就需要考虑到用电器耗能的问题.第四,监测面积大.设计的信息化检测设备必须要具有极大的测算半径,以此适应接触网连接点数量多和接触网遍布范围大的特点.第五,可信度.我们需要监测的地方和接触网一起,在大自然的环境中经受风吹雨打,如果不能承受腐蚀和水浸,那么就很难保持长时间的正常运转.并且要考虑到监测装置的重量,在监测温度的同时,不能影响到接触网的运行.

3 关键技术选择及温度监测系统总体方案

在不断的实践中,我们发现了一些关于接触网温控设备的共性,我们在进行设计的时候,必须要注意到温度测量技术、无线网络通信技术以及供电技术,只有做好这三个方面的工作,才能确保接触网电路温控设备正常、稳定运行.

3.1 温度测量技术

接触网的电连接线夹可以由许多种材料制成,而根据材料的不同,最高耐受温度也就不同,比如说铝质的电连接线夹的最大使用温度就不能超过八十摄氏度,而添加了其余金属的铝合金的耐受温度可以达到九十摄氏度,铜的九十五度,最高的钢制电连接线夹能承受住一百二十五度的高温.根据有关安全规范,电连接线夹允许达到的最高温度是九十五摄氏度,所以我们在进行设计的时候,对温度监测的允许范围是0~95℃.在接触网的电连接线夹上,势必会通过很大的电流,又长时间在室外进行工作,所以这就要求温度监控装置可以承受住自然天气和湿度温度的大变化,我们可选择的测温手段就被限制在了热电偶测温、热敏电阻测温、光纤或者光纤光栅测温、热色测温、红外测温等几种中.经过对各种因素的衡量,我们最终选择了热敏电阻测温方法,热敏电阻具有价格低廉、准确性高、更换容易等优点,能够基本满足我们对电连接线夹处测温的需求.

3.2 无线网络通信技术

在本次进行设计的测温装置中,需要进行监测的电连接线夹数量比较大,遍布的区域面积也很大,这就要求我们在设计温控装置的时候,要选用无线网来连接监测装置.除此之外,接触网中一直通电,造就了非常多变的电磁网络,这也对数据的传输造成了一定的影响,为了顺利的将监测数据传给监控点,我们在选择无线网络通信技术的时候,既要考虑到通讯费用,又要考虑到所选的无线网络能不能适应电气化铁路环境.经过多方面的考虑,我们决定应用WIA网络进行数据的传送和接受.

3.3 电源技术

设计好了一整套监测装置之后,我们就要为监测装置提供能源,我们设置的热电阻测温装置需要的电能并不多,每一个只有几伏,但是接触网里面的高压电高达三万伏特左右,并不能直接用在测温仪器上,所以我们就需要另外为传送装置提供能源,我们可以选用的有太阳能电池、锂电池和感应电源,考虑到诸多因素的影响,我们选择了便于安装、体积小又能适应各种极端天气的高压感应电源.

4 系统测试

经过以上的各个步骤,我们已经完成了整个电连接线夹温度监测系统的设计和安装,接下来还需要在实际运行中检查有没有遗漏之处.首先我们需要将无线网络通信设备连接好,并且分别连接各个设备模块进行测试,对测试出来的数据进行分析,整理和归纳.最后我们又将整个系统安装到了实地,进行了一次运行测试.测试内容主要有,网络连接和无线网络覆盖距离测试、监测模块正常运行测试和整体运行监测.我们首先把监测装置和无线网络相连接,连通了WIA-PA网络,并且将测试数据整理出来进行了分析总结,并且对那些不符合实际工作要求的地方加以改进.其次我们还对监测节点的各个模块也进行了一次测试,证实了我们在设计过程中的考虑是正确的.最后我们又把整个测温系统安装在实际应用的环境中,进行了一次整体化测试,在实际工作中它完全可以达到监测温度、信息传输和超温度报警等要求,本次设计圆满成功.