劉瑞東

摘 要：為了延長軌道電路的傳輸距離，保證信號傳輸安全，都要求安裝補(bǔ)償電容，以保證發(fā)送和接收設(shè)備的可靠工作。由于補(bǔ)償電容易受環(huán)境，天氣、浪涌電壓等因素影響，經(jīng)常發(fā)生故障。文章介紹了鐵路軌道補(bǔ)償電容器的用途、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)、安裝環(huán)境條件等，就補(bǔ)償電容的失效原因進(jìn)行分析探討，提出相應(yīng)的防護(hù)措施，為保證信號傳輸安全提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：軌道電路；補(bǔ)償電容；失效；分析；防護(hù)

1 概述

隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，鐵路運(yùn)輸速度要求不斷的提高，無絕緣軌道電路在我國鐵路上得到十分廣泛的使用，同時(shí)需要盡可能的提高鐵路信號的傳輸距離，同時(shí)我們還需要在無絕緣軌道電路上安裝補(bǔ)償電容，但是很多時(shí)候都會(huì)收到環(huán)境的影響，受到天氣和人為因素的影響，補(bǔ)償電容也就會(huì)產(chǎn)生很多的不良的反應(yīng)，這種情況下很多都會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償電容老化或者失效，最終直接影響到軌道電路的傳輸質(zhì)量，對于傳輸過程中，列車的控制系統(tǒng)需要正常的運(yùn)行，也就要有效的提高補(bǔ)償電容的質(zhì)量，對補(bǔ)償電容進(jìn)行有效的檢查。

2 補(bǔ)償電容的作用

ZPW-2000無絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)是我國鐵路信號傳輸中先進(jìn)的信號模式，主要就是采用的鋼軌來進(jìn)行傳輸，其中相應(yīng)的傳輸范圍在1700-2600Hz范圍內(nèi)的移動(dòng)頻率，由于對于鋼軌中存在的有感電阻，對鋼軌的較高的頻率需要進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，對于這種值遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于軌道電阻的時(shí)候，對軌道的電路信號的傳輸也就會(huì)產(chǎn)生很大的影響。對于這種形式用于國產(chǎn)60kg/m鋼軌、1435mm軌距的線路上時(shí)，每米線路呈現(xiàn)都會(huì)在1.4的電感的存在，當(dāng)鋼軌相當(dāng)于一個(gè)時(shí)間的差值，軌道也就會(huì)隨著時(shí)間的變化不斷的發(fā)生變化，這也就是感性負(fù)載，就會(huì)出現(xiàn)較高的感抗，導(dǎo)致信號在傳輸?shù)倪^程中不斷的減弱，嚴(yán)重的影響到傳輸?shù)拈L度。

當(dāng)彌補(bǔ)電容不足的時(shí)候，抵抗鋼軌的感性導(dǎo)致鋼軌阻抗可能出現(xiàn)負(fù)載，為了有效的保證傳輸距離和機(jī)車信號系統(tǒng)的可靠性，目前也就要采取更好的補(bǔ)償電容裝置，稱為補(bǔ)償電容，其等效電路如圖1所示。

為了更好的實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)距離的傳輸，也就需要對其進(jìn)行有效的改裝，將入口A、B取得一個(gè)電阻性負(fù)載，而在出口端C、D獲得一個(gè)較高的輸出電平。這可認(rèn)為每補(bǔ)償段對頻率信號發(fā)生了串聯(lián)諧振。

3 補(bǔ)償電容的安裝

為了有效的保證傳輸?shù)膶?shí)際效果，補(bǔ)償電容的安裝也就要按照相應(yīng)的要求進(jìn)行，經(jīng)過計(jì)算，軌道電路線路必須經(jīng)過100米就并接一個(gè)33μF的補(bǔ)償電容。在對無絕緣的地方，為了能不影響電氣絕緣的使用特性，其中在對電容線圈SVA的距離不得小于48米，同時(shí)在鏈接的時(shí)候也不能大于96米，具體的安裝圖如圖2所示。

4 補(bǔ)償電容失效的危害

對于補(bǔ)償電容一旦使用的過程中失去作用，這也就表示對于設(shè)備的正常工作就會(huì)產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況可以得知，當(dāng)軌道電容出現(xiàn)問題的時(shí)候，軌道電路的長度達(dá)到1000米，電阻的大小較大，Rd=1.5Ω·Km時(shí)，對于軌道電路接受傳輸也就會(huì)導(dǎo)致電壓嚴(yán)重的降低，其中斷2處的時(shí)候，輸入的電壓也就降低到210mV，對于一些不滿足軌道電路調(diào)整狀態(tài)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為（≥240mV）；斷3處以上，就造成軌道繼電器落下。這還是對軌道電阻較高的人時(shí)候，天氣晴朗的情況下進(jìn)行測量的時(shí)候，當(dāng)進(jìn)行測量的過程中電阻的要求不能達(dá)到，當(dāng)下雨天氣的時(shí)候，補(bǔ)償電容斷一處的情況也就會(huì)導(dǎo)致通過信號顯示的紅燈影響到正常的工作。

5 補(bǔ)償電容失效的原因

5.1 浪涌電壓引起擊穿失效

在對很多交流電力進(jìn)行分析的時(shí)候，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)很多是不可避免的，同時(shí)還存在很多的問題，這些都會(huì)影響到機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行，在電壓不穩(wěn)定的時(shí)候，對于機(jī)動(dòng)車進(jìn)行電網(wǎng)接觸的時(shí)候，主要就是對網(wǎng)絡(luò)的鏈接，運(yùn)行的時(shí)候?qū)﹄妷旱挠绊戄^大，其中對于這種電壓也就是浪涌電壓。對于機(jī)動(dòng)車引電流的軌道進(jìn)行回歸，對于很多的不平衡電阻，以及存在的參數(shù)沒有對稱，這些都會(huì)造成軌道電流的不平衡，對于這種情況一大出現(xiàn)，也就會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償電容發(fā)生擊穿失效。

5.2 雷電電壓造成擊穿失效

目前，我國地域十分遼闊，這也就導(dǎo)致鐵路的線路相對比較復(fù)雜，雖然沒有對軌道的單元進(jìn)行防雷的設(shè)置，但是針對一些設(shè)備還是存在一定的作用，在對補(bǔ)償電容軌道之間，數(shù)量的分析相對較大，其中名具有防護(hù)作用更為突出，如果沒有較好的進(jìn)行有效的防護(hù)，也就存在很大的問題，導(dǎo)致電容擊穿，影響到軌道電路的正常工作。

5.3 原材料及質(zhì)量工藝造成的失效

5.3.1卷繞電容器芯子

在對線圈進(jìn)行處理的時(shí)候，很多都會(huì)導(dǎo)致卷繞時(shí)對金屬膜放置的時(shí)候起皺、跑偏，當(dāng)蕊子出現(xiàn)十分嚴(yán)重的折皺的時(shí)候，就會(huì)讓電容器的電壓下降5%到10%，其中局部放電電壓下降到電容的膨脹和擊穿，從而降低產(chǎn)品的使用壽命。

5.3.2 噴金

噴金料的氧化及噴金顆粒粗造成噴金層與極板的接觸電阻增大，使電容器不能承受大電流的沖擊，易發(fā)生邊緣飛弧或擊穿，造成電容量下降、損耗增大。

5.3.3 焊接

虛焊及假焊乃至焊點(diǎn)脫落，造成電容量下降、損耗增大。塞釘處焊接不牢影響拉力，造成拉力試驗(yàn)不合格。

6 防護(hù)措施探討

（1）對于浪涌電壓以及雷電電壓引起的補(bǔ)償電容失效，其本質(zhì)都是由于瞬時(shí)電壓波動(dòng)高于補(bǔ)償電壓耐壓要求，造成的電容擊穿。在實(shí)際的檢驗(yàn)過程中，依據(jù)《科技技[2007]205號無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容器技術(shù)條件》，對于補(bǔ)償電容的耐壓僅僅要求極間耐壓不小于320V，而未對其浪涌試驗(yàn)做任何要求，若能給電容增設(shè)一個(gè)能吸收浪涌電壓的防護(hù)設(shè)備，一旦補(bǔ)償電容受到高壓侵襲，過高的電壓被保護(hù)電路吸收，就可有效地保護(hù)補(bǔ)償電容。

（2）對于原材料的選擇，目前市面上的電容，依據(jù)其介質(zhì)不同主要有以下幾種，其主要參數(shù)特點(diǎn)如下：

聚酯（滌綸）電容（CL）：電容量40pf～4μf，額定電壓63～630V；小體積，大容量，耐熱耐濕，穩(wěn)定性差，主要應(yīng)用于對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路。

電解電容器：其容量范圍較大，一般為1～1000μF，額定工作電壓范圍為6.3～450V。其缺點(diǎn)是介質(zhì)損耗、容量誤差較大，耐高溫性較差，電解電容存放時(shí)間長容易失效。

瓷介電容：高頻瓷介電容（CC）電容量1～6800pf，額定電壓63～500v，高頻損耗小，穩(wěn)定性好，但是機(jī)械強(qiáng)度低。

補(bǔ)償電容采用金屬化聚丙烯膜介質(zhì)，其具有低介電損耗、高絕緣阻抗、低介電吸收和高絕緣強(qiáng)度特性，長期穩(wěn)定性也很好。然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，還需提高生產(chǎn)工藝，避免人為失誤造成對補(bǔ)償電容的影響。

（3）在依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《科技技[2007]205號無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容器技術(shù)條件》對補(bǔ)償電容的進(jìn)行試驗(yàn)過程中，在經(jīng)過120小時(shí)浸水試驗(yàn)后，其極間絕緣電阻的指標(biāo)雖然合格，但是由初始前的幾萬兆歐減小到兩三千甚至一千多兆歐，只有試驗(yàn)前的10%～40%，然而在現(xiàn)場使用過程中，補(bǔ)償電容安裝于兩條鋼軌之間，經(jīng)常會(huì)處在泡水的過程中，會(huì)對補(bǔ)償電容造成很大的傷害，鑒于這種情況，就需要提高改進(jìn)制造工藝，加強(qiáng)補(bǔ)償電容的密封性能，在以往的試驗(yàn)過程中，有些廠家將補(bǔ)償電容與防護(hù)罩做成一體，通過試驗(yàn)證明，其浸水后的絕緣電阻值能達(dá)到90%，也有些補(bǔ)償電容兩端引接線長短不同，其在現(xiàn)場使用中并不是安裝在兩軌之間，而是在軌旁進(jìn)行安裝，可以避免長時(shí)間泡水等情況。

7 結(jié)束語

補(bǔ)償電容失效的原因是現(xiàn)場很常見的實(shí)際問題，目前已經(jīng)有針對高海拔高濕度地區(qū)研發(fā)生產(chǎn)的CBG-M型氣密型無絕緣軌道電路補(bǔ)償電容器投入使用，可以滿足我國高溫、高濕、高寒、高海拔等氣候條件的鐵路建設(shè)的需要。

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