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1、 基于电气化铁路接触网短路电流热效应处理探析 摘 要：铁路作为运输网的主要构成部分，在社会经济加速发展的影响下，我国铁路的整体规模位居世界首位，为促进经济持续增长提供保障。而其在高速发展中，需要注意的是，伴随电气化铁路规模日益壮大，后期运行管理问题越来越明显，自我国颁布高速铁路接触网的运行维修规则后，在某种层次上，可让铁路接触网运维压力及接触网短路电流热效应实现了有效处理，但铁路接触网在诸多影响因素的干扰下，其故障呈多元化态势，需强化分析和预防。故此，本文就电气化铁路接触网的概述，分析其短路电流热效应的处理对策，仅供参考。关键词：电气化铁路接触网；短路电流热效应；处理措施；电气化铁路接触网属于
2、给电力火车供应运输服务网的一个系统，此类路线沿路需配以电力设备为电力火车提供需要的能量，伴随我国科技的不断发展，铁路企业随之不断进步。为了实现人们对于铁路逐渐增长的要求得到满足，电气化铁路相对复杂的铁路网备受考验。基于此类背景之下，电气化铁路列车运行流程需以强大铁路接触网确保铁路行业稳定发展。接触网对于电气化铁路而言属于不可忽略的运行设备之一，具备良好的功能应对各类异常环境。1.电气化铁路接触网的概述电气化铁路接触网泛指以电能为主的生产能源，组成部分为支柱、支持设备、接触悬挂等。基于其实际结构来说，接触悬挂的组成部分为衔接部件、承力索、吊弦、接触线，属于直接为机车提供能源的部分。支持设备的组成
3、部分包括腕臂、定位装置等衔接件，其发挥着悬吊以及接触悬挂的支持作用，并具有传递负载性能。支柱与基础部分应以钢柱、基坑、钢筋混凝土柱为主，支持设备与接触悬挂所有荷载都需通过这个部分来承载。按照铁路自身基础特性，接触网经常处于露天环境下运行，在运行环境与条件差异制约下，其实践运行中具有较高的故障风险发生率，万一发生故障风险，势必会对列车运行的正常性与安全性产生影响。所以在运用接触网时，需要将具体使用要求和环境相结合，重视其内部的相关功能指标，以此来满足各种运行条件，保证接触网功能作用实现充分发挥的过程中，减少故障风险发生概率，从而实现效率提高与成本节约之目标。2.电气化铁路接触网处理短路电流热效应
4、的方法2.1计算短路电流热效应理论值电力网络体系在实际运行中容易产生短路电流，各项间在不正常衔接中会瞬间流过的电路电流，此种瞬间电流远比电路限定电流大一些，其大小会受到短路点和电源之间电气间距所影响。通过分析短路的电流理论流程，通常短路流程蕴含两个分量。第一个分量为此种电流值随着时间改变的一种分量，另一个分量为根据相应的规律变化周期或者非周期性的规律，以上两种分量会引起两种情况，即短路电流稳态与非稳态。电流容易发生短路问题，对其短路状态进行分析时，需对短路电流的周期分量波形与非周期分量波形进行共同考虑，从而获得具体波形。为促进短路电流运算流程进一步简化，先对稳态短路情况下瞬间的短路电流进行分析
5、，而后通过对非稳态经验系数的查询获得非稳态状况下瞬间的短路电流。按照电气化铁路短路电流的理论基础获得稳态瞬间短路电流值可见公式（1）。（1）（1）公式中，E1表示短路电路瞬时电压，E0表示正常电路运行中额定的电压。I0表示电气化铁路基础王的正常运行限定电流。a表示接触网直轴电路纽带的具体运行电抗感应，b表示铁路接触网的交轴纽带具体运行电抗感应。 表示接触网电路运行中电阻感应内阻值，n表示接触网于发生短路时点个数。通过公式（1）可见，待电气化铁路接触网在出现短路时形成瞬间电流受诸多从层面所影响。在电力铁路的具体运输过程中，短路瞬间电流容易受a，b， ，n等不明确影响因素的侵袭。a，b， 受出现短
6、路点时所处维修电力铁路火车的运行状况所影响，按照实际情况明确相关数值，发生短路时E1越小I值就会随之越小，I值越小n值也就会越越小，也就是短路点的发生个数越小，发生短路瞬间电流I也会越小。短路点出现的越多，短路产生的电流也就越大；向短路点提供的电源越多，短路相应的短路也就越大。在目前巨大电气化铁路的接触网体系中，电源中存在很多大机组，故此，需通过假象时间计算方式获得短路电流远比短路的实际输出小，此种方法已经和现代化垫其铁路接触网计算短路电流不符。为了补偿假象和实际之间的偏差，促进数据稳固性与真实度提升，本文选择J-D模型来计算短路电流热效应。在短路的电路当中，采用产生短路瞬间电流热对短路电流的
7、热效应有效值Y加以界定，计算理论值公式可见公式（2）。（2）公式（2）中，k表示电流的热效应参数，t表示发生短路时发挥的完成短路时止时间，i表示电路接触网当中各个短路点。2.2计算短路构件的瞬时发热量通过产生的短路瞬时电流容易形成热效应，可采用 J-D模式计算短路电流热效应。热效应理论值并非铁路接触网顺利运行中真正的散热量，各构件真实的散热数值容易遭受短路瞬间电流电压、短路点个数、各构件运行等状况的不利影响。在通常状况之下，电气化铁路接触网的短路电流维持时间约为0.15-0.2秒，在相对复杂的状况下约达0.90秒。在该时间段中，铁路接触网整体的电流热效应远比其正常运行下电流的热效应大一些，由此
8、可见，路线上各个构件发热量也会骤然增多。为确保电气化铁路接触网可以对突发性短路状况实现有效应对，需对各个区段、构件由于短路形成瞬时的发热量进行计算，具体包含电缆的瞬间发热量、电抗的瞬间散热量，传输线的瞬间散热量。电缆体系在整体接触网体系中属于重要部分，其负责传递接触网信息、检测速度、传达信号等核心工作。电气化铁路接触网当中需进行诸多压环型网络电缆的铺设。待各个电缆中的电流经过时容易产生消耗大量电缆，并散发热量。待短路电流经过时，因这时电流超过电流正常工作限定的电流，所以所散发的热量照正常工作散发的热量大一些。电缆短路时散发的热量可见公式（3）。（3）公式（3）中， 表示各区段电缆时间的发热量，
9、R表示电缆电阻值，i表示电路接触网当中各个短路点，I与Y分别表示发生短路瞬间对应瞬间电流以及热效应。电抗体系大部分需装置在大容量供电设备之中，发挥着短路瞬间电流的缓冲以及降低维护构件的受损作用，还有少数电抗设备在接触网锅炉的电磁波设备中安装，降低无关电磁波干扰到铁路的运输信号，电抗瞬间的发热量计算公式可见（4）。（4）公式（4）中， 表示电抗瞬间的发热量，p表示电抗参数，i表示电路接触网各个短路点，I与Y分别表示发生短路瞬间对应瞬间电流以及热效应。结语：总之，伴随我国电气化铁路发展规模的日益壮大，接触网运维要求逐渐上升，属于电力能源设备的基础保障，加强分析和预防接触网的短路电流热效应，促进该短
10、路情况发生率的有效减少，从而支撑铁路运输能源的稳定性。同时，在电气化铁路接触网短路电流热效应的方法策略需从日常运维、质量管理、环境管制着手，持续增强管理效率，从根本上处理电气化铁路接触网的短路电流热效应情况，从而为铁路高效稳定运行提供保障。参考文献：1张洪铭. 电气化铁路接触网短路电流热效应处理研究J. 制造业自动化, 2020, 42(2):3.2邵健帅. 电气化铁路接触网短路电流热效应分析J. 机车电传动, 2019, No.268(03):75-80.3崔永强, 郭蕾, 李群湛,等. 电气化铁路接触网在线防冰技术方案设计J. 电力系统及其自动化学报, 2014, 26(11):4.4刘习文. 基于电气化的铁路接触网故障分析与防范研究J. 中国设备工程, 2020(23):2. -全文完-
