扼流变压器发生磁饱和现象后对轨道电路影响的分析

电感分为线性电感和非线性电感:

非线性电感:用导磁材料做芯的电感才会磁饱和.电感值会随着电流的增大而增大,而磁饱和后电感值大小随电流的增加变化变得很小,趋于一定值.这样的电感是非线性电感.

线性电感: 无导磁材料的电感,比如空心线圈,它的电感是一定值,这样的电感不存在磁饱和现象,属于线性电感.

磁饱和就现象就如往一杯水中不断加入糖,糖被水溶解,但是糖过多时,水再也不能将继续加入的糖溶解,也就是这杯水达到了所能溶解的最多的糖后,我们说这杯水中的糖已经“饱和”。

同样,电流产生磁场,电感中,电流增加,磁场强度也增加,但增加不是无限制的,当电感中的导磁体内磁场达到某一水平时,电流的增加不能再使磁场强度增加,这时,认为此电感达到“磁饱和”,而使电感达到磁饱和时的电流强度,被认为是该电感的饱和电流。一般来说,电感器工作电流超过饱和电流,或导磁体(如变压器铁心)导磁率太低,体积不够(磁力线密度太大),都容易造成磁饱和。

简单的讲,如果一个铁心线圈加上电流,随着电流加大,产生的磁场也会加强,当电流达到一定程度之后,产生的磁场不再继续加强,此时铁心线圈就进入到饱和区,铁心处于饱和状态。

如果一个变压器初级通过的电流已经让铁心饱和,从能量传递的角度看,初级的能量不可能传递到次级;同样道理,如果是一个线圈,在饱和状态自感作用将会大大减少甚至消失,电感作用的减少或消失,剩下的就是线圈的直流电阻,通过的电流当然就会增大导致连接的器件过流损坏.

当然,如果巧妙的利用这一特性,当与其他元件或电路组合之后,选取电流磁场曲线的某一区域,就可以成功的用来完成特定的电路任务。简单举一个例子,两个铁心线圈串联,一个设计在临界饱和区域,一个远离饱和点,在两端加上交流电,当这个电压变化时,远离饱和点的线圈两端电压随着交流电的变化而变化,临界饱和的那只线圈就不是这样了,分析一下就可以知道了

当电感的磁饱和后,电感量急剧下降,可以控制二次输出的大小,例如:

磁放大器是利用可控饱和电感导通延时的物理特性,控制开关电源的占空比和输出功率。该开关特性受输出电路反馈信号的控制,即利用磁芯的开关功能,通过弱信号来实现电压脉冲脉宽控制以达到输出电压的稳定。在可控饱和电感上加上适当的采样和控制器件,调节其导通延时的时间,就可以构成最常见的磁放大器稳压电路。

带适配器的扼流变压器BES(K)-1000/ZPW)作用:

  1. 在站内相邻ZPW-2000A轨道电路区段用于平衡牵引电流。

  2. 降低不平衡牵引电流在扼流变压器两端产生的50HZ电压,使其不大于2.4V。(注:轨面电压大于2.4V会导致匹配变压器磁饱和)

  3. 以高频率阻抗(17欧),保证ZPW-2000A轨道电路正常工作。

                   典型案例分析

一、故障现象

X年X月X日18:17时某站6DG红光带。应急处理人员到现场检查测试结果如下:

1.轨道电路各部接续线、钢轨引接线完好、绝缘无破损。

2.送端电压测试情况:XB箱送端电缆端子108V,轨道变压器二次电压7.8V伏(与历史数据对比一样),限流电阻电压5.1伏(与历史数据对比一样),轨面电压0.38V伏(检修记录0.68V,低了很多)。

3.楼内测试:楼内送出的电压有112V;在测试盘测试一受电压9.2V、二受受端电压8.9V。

二、处理经过

1.接到6DG红光带故障通知后, 8名应急处理人员分别赶赴信号楼和6DG现场处理。

2.在信号楼测试送出的电压有112V,一受电压9.2V,二受电压8.9V,判断为室外故障。

3.在送端测试轨道变压器电压:Ⅰ次108V、Ⅱ次7.8V,扼流变压器二次0.38伏;测试室外隔离盒1、2端电压108V,3、4端电压104V,5、6端电压2.5V,7、8端电压1.4V;当时判断为室外隔离盒变比不对,于是更换室外隔离盒,更换后故障未消失,现象一样。

4.处理人员检查轨道绝缘、道岔绝缘、检查轨道电路跳线、钢轨引接线,到达6#岔根后甩开3.3米跳线轨面电压无变化,测试送端扼流变Ⅱ次0.44V、Ⅰ次2.1V,按照扼流变压器变比为1:3,扼流器一、二次电压不对,判断为扼流变故障。通知人员搬运扼流变压器到现场,准备更换。

5.20:30分怀疑扼流变压器磁饱和,对扼流变压器二次(轨道侧)进行短路消磁,红光带消失,室内测试电压恢复正常。

三、故障原因

发生故障前后为雷电天气,6DG送端扼流变压器受强电干扰出现磁饱和现象,造成电压下降(扼流变压器厂家:广州电务工厂;型号:BE-600/25;上道时间:1999.10月)。

四、测试数据分析

1.处理人员在送端轨道变压器Ⅱ次电压7.8V,限流电阻电压为5.1伏,与历史数据对比一样,可以判断轨道电路没有短路或开路现象。

2.处理人员测试送端扼流变二次2.1V 、一次0.44V,明显不符合扼流变3:1的比例关系。

五、扼流器磁饱和的判断

轨道电路红光带后,判断是否磁饱和的方法:

1.由于引起磁饱的是牵引电流的磁通量达到饱和,所以25Hz电流的磁通量就会是一个非常小的恒定值,即扼流变Ⅰ、Ⅱ次电压不成正比关系(25Hz电压)。

2.由于通过的25Hz磁通量保持恒定,无论你如何调高送端轨道变压器电压或调小限流电阻,送端扼流器的轨道侧电压不会有明显变化。

六、整改措施

1.在该区段中心连接板加装辅助线,以防重复发生。

2.对照供电段的图纸,检查横向连接线、吸上线是否完整。

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