【正文】 : Main Circuit Breaker 主斷路器KTX: Korea Train Express 韓國(guó)高速鐵道 接觸網(wǎng)系統(tǒng)在給高速列車無(wú)間斷提供電能上具有非常重要的作用。安裝在列車上的受電弓保持與接觸網(wǎng)系統(tǒng)接觸以收集電流提供牽引力。電弧放電現(xiàn)象發(fā)生在接觸線和受電弓之間，當(dāng)受電弓和接觸線發(fā)生接觸損失的時(shí)候。電弧放電現(xiàn)象也發(fā)生在列車通過(guò)接觸網(wǎng)系統(tǒng)中交直分相裝置當(dāng)電能沒(méi)有提供的情況。這些電弧放電現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題，例如損壞接觸線和受電弓，引發(fā)電磁干擾現(xiàn)象，可聽(tīng)見(jiàn)的噪聲和其他環(huán)境破壞。電弧放電現(xiàn)象通常加熱功率大,會(huì)損壞受電弓上面用燒結(jié)合金制造的滑動(dòng)器,甚至破壞會(huì)接觸線。由電弧放電現(xiàn)象引發(fā)的沖擊性電壓可能會(huì)產(chǎn)生小范圍的電磁干擾問(wèn)題或者是引發(fā)列車上電氣設(shè)備的錯(cuò)誤操作。由電弧放電現(xiàn)象引發(fā)的危害對(duì)于高速鐵路運(yùn)行至關(guān)重要。列車運(yùn)行的速度越快，保證接觸網(wǎng)和受電弓接觸就越難。此外，隨著列車速度的上升，列車的牽引電流就需要增加，這無(wú)可避免的增加了電弧放電現(xiàn)象。本文提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)和理論分析了高速鐵路中接觸網(wǎng)和受電弓之間產(chǎn)生的電弧放電現(xiàn)象。一個(gè)基于視頻的電弧偵探裝置安裝在韓國(guó)高速列車上。電弧產(chǎn)生的頻率，電弧電流和電弧大小沿著行車路線被測(cè)量記錄。一種數(shù)據(jù)分析和弧冪函數(shù)模型被建議引用。III. 接觸線和受電弓之間的電弧放電現(xiàn)象電氣化鐵路的供電系統(tǒng)由電氣化鐵路子站和接觸網(wǎng)系統(tǒng)組成。電氣化鐵路變電所把154kv的三相電力轉(zhuǎn)換成25kv的單相電力，這更適合電力機(jī)車的供電。高速電氣化鐵路采用了自動(dòng)給及系統(tǒng)，它能夠長(zhǎng)距離給電力機(jī)車提供強(qiáng)大的電能如圖1。電氣化鐵路變電所提供50kv的交流電能給自耦變壓器，自耦變壓器提供25kv的交流電能給列車。轉(zhuǎn)換的電能是通過(guò)接觸網(wǎng)系統(tǒng)提供給列車的，接觸網(wǎng)包括一根接觸線，一根信使線和吊索。接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要的目的是無(wú)間斷地給高速運(yùn)行的列車提供電能。當(dāng)安裝在列車上面的受電弓與接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的接觸線接觸時(shí)收集電能。圖2展示了接觸網(wǎng)系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)。受電弓是通過(guò)一個(gè)與接觸線對(duì)抗的上升力來(lái)和接觸線建立聯(lián)系的。接觸線通過(guò)吊索和具有參差不齊的剛力度點(diǎn)的支撐結(jié)構(gòu)支持，這加大了接觸損失的可能性。此外，隨著列車速度的升高，接觸損失更加頻繁的發(fā)生。電弧放電現(xiàn)象發(fā)生在接觸線和受電弓之間，當(dāng)受電弓和接觸線發(fā)生接觸損失的時(shí)候。 接觸損失現(xiàn)象通過(guò)它的持久性歸納為三類：小型，中型和大型。小型的接觸損失是由受電弓細(xì)微的震動(dòng)引發(fā)的，它的持續(xù)性只有十分之幾秒。中型的接觸損失發(fā)生在當(dāng)列車經(jīng)過(guò)接觸線的剛性接點(diǎn)時(shí)，它的持續(xù)性只有一秒或者以下。大型的接觸損失持續(xù)幾秒，是受電弓通過(guò)接觸線的支架而產(chǎn)生跳躍時(shí)刻引發(fā)的。 接觸線有幾個(gè)分相裝置使接觸線和另一接觸線絕緣，另一種表達(dá)稱為死區(qū)，它可以分出幾個(gè)區(qū)域擁有幾個(gè)不同的相和提供不同的電壓，例如交流電壓25000v或者直流電壓1500v。列車應(yīng)該進(jìn)入分相區(qū)域如果進(jìn)行了缺口操作，主斷路器可以中斷列車電流，否則列車電流經(jīng)過(guò)分相裝置時(shí)會(huì)在接觸線和受電弓之間產(chǎn)生巨大的電弧如圖2。這個(gè)電弧放電現(xiàn)象也會(huì)發(fā)生在列車經(jīng)過(guò)分相裝置中提供電壓設(shè)備的時(shí)候。 A．測(cè)量裝置圖4展示了電弧測(cè)量裝置的系統(tǒng)框圖。這個(gè)測(cè)量裝置，安裝在運(yùn)行速度為300km/h的韓國(guó)高速列車上面，測(cè)量了接觸線和受電弓之間的接觸力，受電弓的震動(dòng)加速度和電弧的類型。變形測(cè)量器安裝在受電弓弓臂上面來(lái)測(cè)量加速度和接觸力。表格1展示了感測(cè)器的規(guī)格。電弧放電現(xiàn)象的圖像是通過(guò)電弧偵探傳感器的閉路電視攝像頭捕捉的。圖5展示了一個(gè)電弧放電現(xiàn)象捕捉圖像。所有的數(shù)據(jù)由車上裝置通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)傳送給路旁的接收器。 B．測(cè)量數(shù)據(jù)分析這個(gè)測(cè)量的數(shù)據(jù)是在運(yùn)行時(shí)速為300km/。表格2展示了測(cè)量的結(jié)果：時(shí)間，電弧放電現(xiàn)象的位置，電弧強(qiáng)度，接觸損失的長(zhǎng)度，列車速度，電弧電流和受電弓電壓。圖6展示了高速列車電壓和電流分配的配置文件。，21小型接觸損失和6個(gè)中型接觸損失被觀察記錄下來(lái)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大型接觸損失沒(méi)有被偵查到。接觸損失率被定義為：接觸損失率 = 總的接觸損失時(shí)間 100[%] (1) 總的運(yùn)行時(shí)間%?；诒砀?的測(cè)量數(shù)據(jù)，%，這意味著此次實(shí)驗(yàn)的韓國(guó)高速列車接觸網(wǎng)系統(tǒng)和受電弓滿足了韓國(guó)的規(guī)章制度。然而，需要注意的是一些電弧放電現(xiàn)象連續(xù)不斷的發(fā)生在韓國(guó)高速列車運(yùn)行過(guò)程中。C．電弧放電現(xiàn)象模型 電弧放電現(xiàn)象的瞬時(shí)電功率表達(dá)為電弧電壓Va，和電弧電流I ，如下： （2）電弧放電現(xiàn)象平均電功率是通過(guò)一個(gè)周期T的積分被計(jì)算出來(lái)的： （3）根據(jù)調(diào)查電弧放電現(xiàn)象的電壓和電流在交流電路中的波形如圖7所示。電弧電壓在半個(gè)周期有常量數(shù)值為V，通過(guò)矩形波來(lái)描述。因此，在電弧放電現(xiàn)象中平均電功率的等式3里面，用va = Va來(lái)簡(jiǎn)化。如圖7所示，交流電弧放電現(xiàn)象中電流波形近似看成正弦諧波。諧波估算大約是百分之幾的基波值。電弧電流近似看作為： （5）從而，平均電功率為： （6）I為交流電流的有效值，V為電弧電壓，可以通過(guò)電壓表測(cè)量出來(lái)。在接觸線和受電弓之間的電弧放電現(xiàn)象擁有以下一些特性。電弧電流非常大可以達(dá)到500A。在接觸線和受電弓之間發(fā)生的電弧放電現(xiàn)象可以通過(guò)金屬棒和金屬板之間的電弧仿真。圖8展示了金屬棒和金屬板之間的高電流電弧伏安特性。表格2中的電弧電流為500A，電弧電壓可以通過(guò)接觸線和受電弓之間的位移估算為20~50V。因此，~ kVA。接觸線和受電弓之間的電弧放電現(xiàn)象電功率近似為接觸線中變相裝置的電弧電功率的百分之一?？偨Y(jié)利用一個(gè)基于視頻的電弧偵探設(shè)備。%，%，沿著行車軌道由21個(gè)小型接觸損失和6個(gè)中型接觸損失不間斷地引發(fā)了電弧放電現(xiàn)象。~，近似為接觸線中變相裝置里產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象電功率值的百分之一。這個(gè)結(jié)果顯示了這個(gè)研究可以用來(lái)抑制電弧放電現(xiàn)象和接觸線的損害，保證高速列車安全穩(wěn)定的運(yùn)行。