Probleme bei der Entwicklung und Anwendung von DC-Traktionskabeln für den Schienenverkehr

- May 18, 2018-

Mit der rasanten Entwicklung des Stadtbahnverkehrs in China steigt auch die Nachfrage nach Gleichstrom-Zugseilen für den Eisenbahnverkehr. Das Bahnstromversorgungssystem der U-Bahn ist in mehrere unabhängige Stromversorgungsabschnitte unterteilt, indem der segmentierte Isolator, der in dem Netzwerk installiert ist, kontaktiert wird. Um die Zuverlässigkeit der Bahnstromversorgung zu verbessern und die elektrische Korrosion, die durch Streuströme in die Umwelt verursacht wird, zu reduzieren, verwendet jede Stromversorgungssektion eine bilaterale Stromversorgung. Das heißt, jede der zwei Traktionsstationen hat einen Stromversorgungszweig und liefert Energie an den gleichen Kontaktnetzwerkbereich über ein Gleichstromkabel.

Das Gleichstrom-Zugkabel für den Schienenverkehr bezieht sich auf das Niederspannungs-Pluskabel, das Verbindungskabel und das Minuskabel von 3000 V und unter 3000 V, die die Zuglokomotive direkt in das Stromversorgungssystem von U-Bahn und Stadtbahn versorgen.


Es gibt viele Vorteile der HGÜ-Übertragung. Die Kosten von Papierleitungen, geringe Verluste, keine Blindleistung, einfache Stromverbindung, einfache Steuerung und Einstellung, insbesondere bei der Fernübertragung von Gleichstromsystemen, sind weit verbreitet.


Das Gleichstromkabel hat die folgenden Vorteile: hohe Festigkeit des isolierten elektrischen Arbeitsfeldes, dünne Isolationsdicke, kleiner Außendurchmesser des Kabels, geringes Gewicht, gute Flexibilität und einfache Herstellung und Installation; geringer dielektrischer Verlust und Leitungsverlust, große Stromtragfähigkeit; kein AC-Magnetfeld, Umweltvorteile. Die Eigenschaften von Gleichstromkabeln unterscheiden sich wesentlich von denen von Wechselstromkabeln. Zusätzlich zu dem Verlust des Kerndrahtwiderstands weist dieser den dielektrischen Verlust und den magnetischen Induktionsverlust des Metallmantels auf. Die erstere hat im Grunde nur die Kerndrahtwiderstandsdämpfung und die Isolationsalterung ist auch langsamer als die letztere. Und deshalb sind die Betriebskosten niedriger. Unter vergleichbaren Bedingungen mit gleicher Sendeleistung und vergleichbaren Zuverlässigkeitsindizes ist die Investition in Gleichstromkabelleitungen geringer als in Wechselstromleitungen, und die Übertragungssystemtechnik kann die Betriebssicherheit und die Planungsflexibilität des Stromsystems verbessern.

Mit der rasanten Entwicklung von Bahntransitsystemen wurden immer mehr Gleichstromkabel in Gebrauch genommen.


Kürzlich führten einige Bahnunternehmen, Designinstitute, Baufirmen, Elektrotechniker von Kabelherstellern und damit verbundene leitende Kabelexperten eingehende Gespräche und Austausch über Gleichstrom-Zugkabel für den Eisenbahnverkehr durch. Als Ergebnis wurde herausgefunden, dass Gleichstromkabel üblich zu sein schienen. In vielen Aspekten gibt es Probleme. Diese Probleme sind technischer und nichttechnischer Art; es gibt materielle und technische Aspekte; es gibt Produktions- und Installationsaspekte; Es gibt Anwendungs- und Designaspekte. Um diese Probleme zu lösen, müssen Betreiber und Betreiber von Eisenbahnverkehrsunternehmen, damit verbundene Planungsinstitute, Bauteile und Kabelhersteller zusammenarbeiten.


1, über die Lebensdauer


Die Shanghai Metro Line 1 ist ein in Deutschland hergestelltes Kabel, das seit 20 Jahren in Betrieb ist. Es gibt keine Risse auf der Oberfläche des Kabels und keine Kabel wurden ersetzt. Das Kabel der Linie Nr. 3 ist eine inländische Marke. Die Lebensdauer des Kabels ist nicht lang und es wurde ersetzt. Der Hauptgrund ist, dass die Oberfläche des Kabels gesprungen ist. Der Grund für das Reißen ist auf ultraviolettes Licht in der Atmosphäre zurückzuführen.

Das Gleichstromkabel, das in der Guangzhou Metro Line 1 verwendet wird, wird in Großbritannien hergestellt. Es wurde in 8 Jahren durch 7 Kabel ersetzt. Der Grund für den Austausch ist, dass der Kabelverlegungsprozess beschädigt wird; zweitens wird das Kabel für eine lange Zeit dem Licht ausgesetzt; und drittens sind einige Kabel für lange Zeit in Wasser eingeweicht (manchmal bis zu drei Monate in Wasser eingeweicht).


Die Einsatzumgebung des Gleichstromkabels ist manchmal schlechter als die des Wechselstromkabels.

U-Bahnen und Stadtbahnen werden als wichtige Transportmittel für den städtischen Verkehr viele Probleme verursachen, wenn sie einmal versagen und sogar zu Staus in den Städten führen. Da der Austausch von defekten Kabeln die Stilllegung von U-Bahn und Stadtbahn erfordert, ist der Austausch in der Regel nachts vorgesehen.


2. Verlegung von Kabeln


Die Umgebung für die Installation von Gleichstrom-Zugseilen für den Eisenbahnverkehr ist ziemlich hart. Erstens, wenn Kabel verlegt werden, ist die Konstruktion wild. Die meisten Personen, die Kabel verlegen, sind befristetes Personal. Auch vor der Kabelverlegung führten diese Mitarbeiter keine professionelle Schulung durch. Sie verwalten nur den Fortschritt, unabhängig von der Qualität. Im Land gibt es kein Eisenbahntransitprojekt, bei dem die Installation und Installation von Kabeln eine zivilisierte Konstruktion ist; zweitens ist die Stelle für das Verlegen der Kabel uneben; Industrieabfälle können die Außenjacke leicht zerkratzen; und das dritte ist das Kabel durch das Rohr, wenn das Kabelrohr unbeabsichtigt gehandhabt wird, wird es Kabelstrangbelastung verursachen. Nachdem ein solches Kabel im Betrieb verlegt und vergraben wurde, wird es intermittierend kurzgeschlossen, bis es durchgebrannt ist. Solche Fehler führen oft dazu, dass mehrere Kabel gleichzeitig brennen. Viertens ist der Verkabelungsraum klein und die Kabel sind nicht leicht zu biegen oder verursachen übermäßiges Biegen.

Viele Fertigungsunternehmen bieten Kunden vor der Verlegung von Kabeln nur selten Schulungen, Anleitungen und Dienstleistungen an, noch bieten sie Leitfäden und Vorsichtsmaßnahmen für die Installation und Installation, und sie bemerken nicht einmal das Notwendige und Besondere. Die Werkzeuge schützen die Kabelinstallation und sind unnötig , versteckte Kabelfehler.


3, auf dem wasserdichten Kabel


Gegenwärtig erfordern viele Designeinheiten, dass das Gleichstromkabel eine wasserdichte Leistung aufweist, aber die qualitative Mehrdeutigkeit der wasserdichten Leistung macht die wasserdichte Struktur, die Leistung und die Anforderungen des Gleichstromkabels vielfältig.

In der Tat, die Kabel wasserdicht Leistungsanforderungen sind nicht mehr als zwei, eine ist longitudinal wasserdicht; der zweite ist radial wasserdicht. Vertikale Abdichtung verwendet im Allgemeinen expandierte Materialien. Die Radialabdichtung verwendet im Allgemeinen expandierende Bandwickel, metallummantelte Rohre oder Polymermaterialien. Heutzutage, bei den Kabeln, die in vielen U-Bahnen und leichten Schienen verwendet werden, besteht die sogenannte wasserdichte Leistungsanforderung nur darin, dass das Kabel eine vertikale wasserdichte Funktion hat, und diese Funktion erreicht überhaupt keine wasserdichte Wirkung.

Aufgrund des Einflusses der unterirdischen Umgebung und der Atmosphäre werden die Kabel für eine lange Zeit in einer feuchten Umgebung verlegt. Die Wassermoleküle dringen durch Gummi- oder Kunststoffschichten in das Innere des Kabels ein, wodurch die elektrischen Eigenschaften der Isolierung abnehmen und sogar Sicherheitsunfälle verursacht werden. Daher sollte das Gleichstrom-Zugkabel wasserdicht und feuchtigkeitsdicht sein. Die Kabelabdichtung basiert im Allgemeinen auf radialer Wasserdichtigkeit, wobei eine Materialschicht verwendet wird, die nicht wasserdurchlässig oder schwierig zu durchdringen ist, wodurch die Feuchtigkeit außerhalb der Isolierung blockiert wird, wodurch der Zweck des Schutzes der Isolierung erreicht wird. In der Regel kann eine integrierte Aluminium / Kunststoff-Klebeschicht verwendet werden; eine Schicht aus linearem Polyethylenmaterial niedriger Dichte kann auch getrennt als eine wasserdichte Schicht zwischen Isolierung und Ummantelung ausgelegt werden, da lineares Polyethylen niedriger Dichte eine bessere Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aufweist. Und niedrigere Wasserdurchlässigkeit. Zusätzlich ist es auch möglich, ein Intumeszenz-Wasserblockierband zu verwenden, das um die Außenfläche der Isolierschicht gewickelt ist, um so als eine längliche oder radiale Wasserdichtigkeit zu wirken.


Bei der Planung von U-Bahn-Projekten erfordert das allgemeine Design, dass der Kabelgraben eine Entwässerungsfunktion hat, aber die tatsächliche Situation ist, dass durch die Hochwassersaison und die Regenzeit das Entwässerungssystem des Kabelgrabens überhaupt keine Rolle spielen wird ist nur eine Dekoration. Daher muss zwischen den strukturellen Anforderungen und den Leistungsanforderungen für die Verlegung und Verlegung von Gleichstromkabeln unterschieden werden. Wenn für das im Kabelgraben verlegte Gleichstromkabel radiale Anforderungen an die Wasserdichtigkeit gelten, muss außerdem die Biegefähigkeit des Kabels die 6D-Anforderung erfüllen.


4, die Flammwidrigkeit des Kabels


Derzeit haben Gleichstromkabel höhere Anforderungen an die Flammwidrigkeit, und alle verwenden Flammschutzmittel der Klasse A und erfordern halogenfreie, raucharme und andere Eigenschaften. Die Isolierung und Ummantelung von DC-Zugseilen besteht aus Kunststoff oder Gummi. Die Kabel sind einfach verdrahtet. Die Leiter gehören zur Kategorie 5 oder Kategorie 6. Das Kabel zeichnet sich durch Flexibilität und Flexibilität aus.


Die Anzahl der DC-Kabel, die am Ausgang der Traktionsstationen in der U-Bahn verlegt werden, kann bis zu 20 betragen. Nach den Angaben der nationalen Kabel kann der Inhalt des brennbaren Kabels am Ausgang bis zu 11,9 L / m betragen. Daher gehört die feuerhemmende Kategorie des im U-Bahn-Gleichstromkabel verwendeten flammhemmenden Kabels zur Kategorie A, und es sind auch andere Maßnahmen zum externen Brandschutz erforderlich.


Da die Gleichstromkabel für den Schienenverkehr eine einzige Struktur verwenden, muss ein einzelnes Kabel die Flammschutzanforderungen der Klasse A erfüllen. Die Konstruktion und die Materialauswahl des Kabels müssen relativ kompliziert sein. In der Regel ist das integrierte Sauerstoff-Fingerling-Verfahren schwierig in der technischen Gestaltung von Kabeln anzuwenden. Viele Hersteller im Entwurf des Kabels, erhöhen die hohe feuerhemmende Sauerstoffbarriereschicht oder entwerfen Metallabschirmungsschicht (hohe flammhemmende Sauerstoffbarriereschicht wird in zwei Arten des Extrusionstyps und des Umhüllungtyps geteilt, Extrusionstyp beeinflußt die Biegungsleistung Das Ergebnis ist, dass die Flammschutzleistung des Kabels verbessert wird, während die anderen Eigenschaften des Kabels reduziert werden.Außerdem, weil das Kabel auch halogenfreie, raucharme und andere Eigenschaften erfordert, ist die Schutzschicht des Kabels wasserdicht, mechanisch Stärke verringert.

Ob der hohe Flammschutzindex der Klasse A erforderlich ist, bleibt noch zu erörtern, insbesondere wenn die der Atmosphäre ausgesetzten Gleichstromkabel halogenfrei und raucharm sein müssen. B-Typ Flammschutzmittel nicht? Niedriges Halogen, wenig Rauch, nicht wahr?


5, auf dem Kabel Anti-UV-Leistung

Aufgrund der Tatsache, dass DC-Zugseile manchmal der Atmosphäre bei langzeitiger Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, ist der äußere Mantel des DC-Kabels in diesem Fall leicht geknackt. Der Hauptgrund dafür ist, dass der Mantel aus schwer entflammbarem, halogenfreiem, raucharmem Material besteht. Das Material hat eine geringe mechanische Festigkeit und Dehnung und seine elektrischen Eigenschaften und Wasserbeständigkeit sind verringert.

Um dieses Problem zu lösen, haben viele Bahngesellschaften Markisen zu den Kabeln hinzugefügt, die der Atmosphäre ausgesetzt sind. Der Effekt ist auch nicht ideal. Die hohe Flammwidrigkeit des Kabels führt zu einer Abnahme der UV-Beständigkeit des Kabels, während das herkömmliche HYA-Kabel bei Langzeitbelastung der Kabeloberfläche unter der Atmosphäre nicht reißt.

Die Ultraviolettbeständigkeit des Kabels wird im Allgemeinen durch Hinzufügen eines Ultraviolettlichtabsorbers, eines Lichtschutzmittels und dergleichen zu dem Mantelmaterial des Kabels erreicht.

Eine weitere Ursache für das Reißen des Kabelmantels ist außerdem die zur Befestigung des Kabels verwendete Klemme. Wenn das Kabel unterbefestigt wird, führt die langfristige Wärmeausdehnung und -kontraktion des Kabels in der Längsrichtung zu einer Längsrißbildung des Mantels. Materialien und Verlegeverfahren stellen höhere Anforderungen.


6. Anti-Ratte- und Termitenwiderstand des Kabels


DC-Kabel sind manchmal Nager (Ratten) an Orten, wo sie verlegt sind

Und Zerstörung von Termiten und verschiedenen anderen unterirdischen Insekten.

Ratten beißen tatsächlich alles, was ihre Zähne verkürzt, weil ihre Schneidezähne kontinuierlich beißen müssen, um ihre Schneidezahnlänge zu verkürzen. Und sie können auch vom Geruch oder der Farbe von Weichmachern angezogen werden.

Termiten sind kleiner als Mäuse. Diese geselligen Insekten glauben, dass wenn sie zusammen sind, sie sterben werden. Eine einzelne Termite darf keinen unberechenbaren Schaden verursachen, aber die vereinten Kräfte haben die Macht, Ihr Haus über Nacht zu stürzen.

Der beste Weg, Kabel Ratte und Termite Widerstand zu lösen, ist die Verwendung von Metallarmierung, in der Regel 0,10 mm Kupferband, 0,10 mm gewöhnlichen Stahlband, 0,10 mm Edelstahlband, aber die Flexibilität dieser Art von Kabel sinken, steigen die Kosten. Darüber hinaus wird das Kabel mit Metallstreifen einen gewissen Einfluss auf die flammhemmenden Eigenschaften des Kabels haben und es ist einfach, während des Verbrennungsprozesses einen "Kamineffekt" zu bilden, der die Verbrennung verstärkt.


Darüber hinaus ist ein DC-Kabel mit einer Metallschichtstruktur von großem Vorteil, um Fehler oder verborgene Fehler im Kabel zu finden und zu beheben. Manchmal erfordert technologische Innovation oft die Lösung vieler widersprüchlicher Probleme.


Die Nagetier- und Termitenbeständigkeitsanforderungen von Gleichstromkabeln sind auf den Außenmantel des Kabels konzentriert. Es erhöht normalerweise die Oberflächenhärte des Kabelmantels, um Nagetiere zu verhindern und Termiten zu verhindern. Der DC-Kabelmantel muss schwerentflammbar, halogenfrei, rauch- und UV-beständig, wasserfest, ölbeständig und anderen Eigenschaften sein. Wenn sich alle Anforderungen auf eine Einheitsstruktur konzentrieren, ist dies ein sehr widersprüchliches Problem an sich.


In der Vergangenheit haben Kabel-Vorgängerforscher umfangreiche Forschungen über die Leistungsfähigkeit von Kabelratten durchgeführt, und wenn der Außendurchmesser des Kabels 28 mm überschreitet, wird die Zerstörungsfähigkeit des Kabels durch Ratten stark verringert.



7, auf dem Spannungsniveau


Gegenwärtig beträgt die Nennspannung von DC-Zugkabeln, die in vielen häuslichen Projekten verwendet werden, 3000 V oder 1500 V, und ein Teil der Betriebsspannung beträgt 750 V. In der Tat ist die tatsächliche Gebrauchspannung einiger Kabel weniger als 500V. Daher ist es notwendig, ein Gleichstromkabel mit einem dünnen Isolationsstrukturtyp zu entwickeln.


Die Gleichstromversorgung ist im Allgemeinen eine bipolare Übertragung mit zwei Drähten, einer positiven Elektrode und der anderen negativen Elektrode. Das positive Kabel ist isoliert und ummantelt. Das negative Kabel ist eine Ummantelung und hat eine Isolationsfunktion. Zusätzlich müssen bei der Konstruktion, Herstellung und Verwendung der Konstruktion die positiven und negativen Polaritäten des Gleichstromkabels unterschieden werden. Das Kabel mit großem Querschnitt wird grundsätzlich für die negative Elektrode verwendet.


8, die Verschleißfestigkeit der Hülle


Bei Kabeln im Freien müssen die Kabel manchmal auf die Stangen gesteckt werden. Die Kabel an den oberen Polen sind anfällig für Windstöße. Wenn der Wind weht, ist es leicht, eine konstante Reibung zwischen dem Kabel und dem Eisenrahmen zu verursachen. Die Reibung führt schließlich zu einem Kurzschluss der Kabel. Während die Leitung außer Betrieb ist, ist der Punkt des Versagens solcher Ausfälle schwierig zu eliminieren, es sei denn, die Kabelleitung weist ein Überwachungssystem auf. Solche Unfälle ereigneten sich häufig in Städten, in denen bereits U-Bahnen und Stadtbahnen betrieben wurden.


Aufgrund der Verlegebedingungen kann diese Verlegeart auch den Kabelkopf langfristig belasten, was zu Kabelfehlern führen kann.

Um die Verschleißfestigkeit dieses Verlegearttyps zu lösen, können zusätzliche Schutzmaßnahmen an der Außenfläche des Kabels hinzugefügt werden.


9, der Querschnitt des Kabels


Derzeit verwendeter Kabelleiterquerschnitt: 95mm2, 150mm2, 240mm2

300mm2, 400mm2, 630mm2, 800mm2.

Aufgrund des begrenzten Platzes für Gleichstromkabel müssen Gleichstromkabel leicht, flexibel und mit einem kleinen Wenderadius sein. Daher verwenden die meisten Leiter von DC-Kabeln Leiter der Kategorie 5.


10, Schlussfolgerung


10.1 Nach den derzeitigen Anforderungen für die Verwendung, Eigenschaften und technischen Spezifikationen von Gleichstrom-Zugseilen für den Schienenverkehr haben die Menschen keinen einheitlichen Standard für die Eigenschaften und Spezifikationen von Gleichstrom-Zugseilen. Viele Leistungen werden an einem Kabel und einer Hülle vorgeschlagen. Anforderungen sind machbar und diskussionswürdig. Denn die Leistungsfähigkeit, Kosten und Lebensdauer von Kabeln haben die Kabelindustrie schon immer in Bedrängnis gebracht.

10.2 Gleichstromkabel sind ein wichtiger Bestandteil von Bahnstromversorgungssystemen. Bei Gleichstrom-Übertragungskabeln für den Schienenverkehr sollten Kabel mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen ausgewählt und entsprechend den jeweiligen speziellen Anforderungen für verschiedene Anlässe ausgelegt werden.

10.3 Die Bewertung und Forschungsarbeiten zur Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Gleichstromkabeln müssen verstärkt werden.

10.4 Es wird empfohlen, die Entwicklung entsprechender Industrie- oder nationaler Normen als Kriterien für Design, Produktion und Auswahl zu beschleunigen, um der rasanten Entwicklung des Eisenbahntransits in China gerecht zu werden. Bei der Erstellung von Normen muss der Einsatz von Einheiten, Produktionseinheiten, Designeinheiten beteiligt sein.

10.5 Es wird empfohlen, dass Design- und Produktionseinheiten möglichst flexible Kabel mit dünner Armierung verwenden, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Isolationsmessdaten zu verbessern. Darüber hinaus ist die Online-Überwachungstechnologie von Gleichstrom-Gleichstromkabeln im Stadtbahnnetz im In- und Ausland noch immer leer. Qualifizierte Unternehmen müssen ihre Forschungsarbeit verstärken, und sie können auch ein Expertenbewertungssystem durch Online-Inspektionen einrichten, um die Vorzüge der Isolierung zu beurteilen und ihre Alterungstendenzen zu warnen. Darüber hinaus ist es auch ein wirksames Mittel, um den Herstellungsprozess von Gleichstromkabeln zu verbessern, die Qualität der Gleichstromkabelverlegung zu verbessern und die Betriebsumgebung von Gleichstromkabeln zu verbessern.

10.6 Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu den flammwidrigen Eigenschaften und Ummantelungsmaterialien von Gleichstrom-Zugseilen sollten verstärkt werden.

10.7 Es ist notwendig, ein Gleichstromkabel mit einer Überwachungs- und Steuerfunktion zu entwickeln, die auf den Eigenschaften des Gleichstromkabels basiert.