电气自动化
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浅谈煤炭企业电气化铁路管理及维护

  论文导读:我国铁路在2007年实施第六次大面积提速之后,有线部分地段铁路的最高运行速度达到了250km/h,要求电气化铁路接触网的运行质量、可靠性以及作业安全防护都要得到保证,然而却没有相应提高接触网应急抢修装备配置的水平。大同煤矿集团下的电气化铁路,采用了接触网,接触网的供电和接触网的维护至关重要,电气化铁路接触网应急抢修装备配置不完善与电气化铁路快速发展的需要是不相适应的。目前,煤炭企业电气化铁路的牵引负荷在时间和空间上的分布非常不均匀,具有很强的冲击性和波动性,这使得电气化铁路电能质量综合治理非常困难。通过计算机网络技术的使用,推广和应用牵引供电抢修辅助决策系统,该系统集设备运行、技术资料、检修、运行环境、抢修资源管理及故障定位、快速查找、抢修过程视频监控、信息传递、抢修预案等功能于一体,方便故障抢修决策和故障原因分析处理,使得接触网应急抢修装备水平和煤炭企业电气化铁路管理维护水平不断提高。

  关键词:煤炭企业,电气化铁路,管理,维护

  1. 煤炭企业电气化铁路管理及维护存在的问题

  1.1电气化铁路接触网应急抢修装备配置不完善

  我国铁路在2007年实施第六次大面积提速之后,有线部分地段铁路的最高运行速度达到了250km/h , 要求电气化铁路接触网的运行质量、可靠性以及作业安全防护都要得到保证, 然而却没有相应提高接触网应急抢修装备配置的水平。落后的车梯和简单的工具、机具仍在一些区段的接触网工区使用,进行接触网的检修和抢修工作。第六次大面积提速区段线路采取了封闭措施, 但是仍然要依靠汽车和车梯等简单的工具进行接触网的抢修工作, 当接触网故障时,不能使抢修人员、工具、机具快速到达抢修现场, 严重延误了抢修时间。免费论文。

  大同煤矿集团下的电气化铁路,采用了接触网,接触网的供电和接触网的维护至关重要,电气化铁路接触网应急抢修装备配置不完善与电气化铁路快速发展的需要是不相适应的。免费论文。

  1.2存在多种电能质量问题

  1.2.1牵引负荷的波动性和冲击性强

  目前,煤炭企业电气化铁路的牵引负荷在时间和空间上的分布非常不均匀,具有很强的冲击性和波动性,这使得电气化铁路电能质量综合治理非常困难。牵引负荷与多种因素有关,比如线路情况、牵引重量、机车类型及操纵、机车速度、运行图等。

  我国电气化铁路牵引变电站的最大容量和高速客运专线牵引变电站远期规划容量分别达到80MVA和120MVA,而且由于电气化铁路建设时考虑到高达100%的过载容量,因此峰值负荷可以达到160-240MVA。这么大的集中负荷会在电网较薄弱的地区对该地区的供电系统造成巨大的冲击,甚至导致电压波动和闪变等问题的产生。

  1.2.2三相严重不平衡

  由于电力机车是单相负荷的,因此将其接入三相对称的电网中将在牵引变压器系统侧产生负序电流。该负序电流幅值较大,它的大小取决于牵引变压器的连接方式及牵引负荷。如果牵引变电站采用单相接线变压器,其牵引负荷等于牵引负荷电流的0.144倍,牵引负荷在电力系统中引起的负序电流与正序电流是相等的;如果牵引变电站采用单相V/V接线变压器,在两个方向的牵引负荷相等的情况下,其牵引负荷在电力系统中引起的负序电流是正序电流的一半,在两侧牵引负荷不相等的情况下,两侧负荷电流之差的绝对值与负序电流成正比。

  这样严重的负序电流将在旋转电机中产生负序磁场,造成负序同步转矩在发电机中产生,并能够导致附加震动,同时引起电动机中产生制动转矩,影响出力。电力变压器容量利用率会由于三相不对称负荷而下降,同时变压器能量损耗会增加,铁芯磁路也会发热。此外,负序电流也会对继电保护和自动装置的负序参量启动原件造成一定的干扰,导致它们频繁发生失误。免费论文。

  1.2.3功率因数较低

  在电力机车的不同工况下,牵引网电压的变化幅度大,进而引起牵引负荷电流相位角的变化幅度较大,从而导致平均功率因数偏低。在机车处于再生制动工况的情况下,机车电流就会反馈牵引网,引起电流相位角滞后120°到130°;同理,在机车处于其他工况的情况下,相位角和功率因数也会发生变化。

  因此,大量的无功电流就会通过电力机车向电网注入,使得发电装置的效率以及输电设备的输送能力降低,线损增加,导致牵引供电臂电压的下降,威胁电气化铁路的煤炭运输安全。

  2.煤炭企业电气化铁路管理及维护的方法

  2.1提高电气化铁路接触网应急抢修装备水平

  2.1.1配置抢修列车

  为了使大型故障的抢修更加及时有效, 在枢纽地区或大型区段站附近,应该设置抢修基地, 做好抢修车辆的配置,配置一些抢修列车。对接触网抢修列车分组,每组都包括放线车、综合作业车、平板车和轨道吊车。其中,在80km/h以上区段, 为了和较高速度接触网运行质量的要求相适应,放线车必须具有恒张力放线功能。,为了和邻线有货物列车也能抢修其上部接触网的需要相适应,综合作业车必须具备全方位的作业功能。一般来说,抢修列车的抢修半径为200km。为了保证在作业车无法及时到达故障现场的情况下,人员和机具能先行到达,应该在每个接触网工区配置1台平板车、1辆电力抢险工程车、2台接触网作业车。为了方便供电线等高空设备检修和抢修,在铁路枢纽接触网工区,应有1台带高空作业吊篮的高空作业车。抢修时间直接受到轨道车辆运行速度的影响, 要配置好抢修列车,提高抢修时间。

  2.1.2依靠计算机技术,配置好辅助抢修设备

  为了和管内接触网抢修通信需要相适应,接触网工区所在地不仅要配置作业用防护电话,而且应该配置基地通信台。抢修车辆应该配置车载通信台。通过计算机网络技术的使用, 推广和应用牵引供电抢修辅助决策系统, 该系统集设备运行、技术资料、检修、运行环境、抢修资源管理及故障定位、快速查找、抢修过程视频监控、信息传递、抢修预案等功能于一体,方便故障抢修决策和故障原因分析处理,使得接触网应急抢修装备水平和煤炭企业电气化铁路管理维护水平不断提高。

  2.2采用动态补偿方案

  目前,两类动态补偿装置静止动态无功补偿装置(SVC)和静止无功补偿器(STATCOM)已在日本、法国、英国、澳大利亚等国的大量工程中得到实际应用。

  SVC装置的基本原理是利用晶闸管能够实现电感的连续可调,它实现无功补偿是通过无源器件储能的方式,可以实现对波动性负荷进行快速、连续地补偿,并可以利用无源滤波器滤除系统中的高次谐波。

  STATCOM装置是由大功率自关断电力电子器件构成的,它实现动态补偿的目标是通过将变流器经过电抗器并联在电网上,并对其交流侧输出电压的相位与幅值进行适当调节,或直接控制其交流侧电流。相对于SVC,STATCOM具有许多优点,包括响应速度高、运行范围大、工作效率高、谐波含量低、负荷适应性好、占地面积小等。STATCOM具有双向无功补偿及相间有功转移的能力,因此,它对负序电流和无功电流的补偿效果更显著,更适合用于电气化铁路电能质量综合治理领域。

  实践证明,基于STATCOM的牵引变电站综合补偿技术是解决电气化铁路电能质量问题的理想途径。

  3. 结束语

  根据几十年来我国电气化铁路的运行经验, 结合大同煤矿集团下的电气化铁路的实际情况,要做好煤炭企业电气化铁路管理及维护工作,为煤炭企业电气化铁路的发展做出贡献。

  参考文献:

  [1]刘永红。 铁路电力牵引供电接触网技术体系及主要技术标准的探讨[J]. 铁道机车车辆, 2009,(01) .

  [2]汤文斌,刘和云,李会杰,郭华。 模拟大气环境下电气化铁路接触网覆冰实验研究[J]. 华东电力, 2009,(02)

  [3]班瑞平,张宝奇。 提高电气化铁路接触网应急抢修水平的思考和建议[J]. 铁道机车车辆, 2009,(01) .

  [4]马驹。 全国主要煤炭基地煤炭运输铁路水路分工研究[J]. 铁道工程学报, 2008,(06) .

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