Nel settore del trasporto ferroviario, il sistema di alimentazione a corrente continua (CC) è il "fulcro energetico" che garantisce il funzionamento stabile dei treni. Che si tratti di una metropolitana, di una metropolitana leggera o di un treno espresso urbano, componenti chiave come l'alimentazione di trazione, la rete di trazione a corrente continua e il circuito di frenata rigenerativa dipendono tutti dal funzionamento affidabile del sistema a corrente continua. Tuttavia, i sistemi a corrente continua sono sensibili a diverse minacce di sovratensione durante il funzionamento effettivo, come la sovratensione di commutazione, la sovratensione di frenata rigenerativa e la sovratensione da fulmini. Se queste sovratensioni non vengono eliminate in tempo, possono causare danni alle apparecchiature o, nei casi più gravi, interruzioni di corrente e fermi dei treni. Come dispositivo di protezione mirato dalle sovratensioni, Scaricatore di sovratensione CC per il trasporto ferroviario, con la sua precisa capacità di limitazione della tensione e le sue caratteristiche di risposta rapida, è diventato una barriera fondamentale per la protezione della sicurezza del sistema CC.

Motivi per l'utilizzo dell'alimentazione CC nel trasporto ferroviario

Il trasporto ferroviario urbano (metropolitana, metropolitana leggera, ecc.) utilizza generalmente un'alimentazione a corrente continua da 750 V o 1500 V, caratteristica correlata alla ridotta spaziatura tra le stazioni, alle frequenti partenze e fermate e alla limitata lunghezza della linea. I sistemi di trazione a corrente continua presentano vantaggi quali buone prestazioni di regolazione della velocità, elevata coppia di spunto e controllo relativamente semplice. Allo stesso tempo, grazie alla tensione di alimentazione relativamente bassa e alla trasmissione induttiva e senza perdite di potenza in corrente continua, offrono un'elevata efficienza nella trasmissione a breve distanza. Inoltre, la sua tecnologia avanzata e i bassi costi di costruzione complessivi ne fanno la scelta principale per il trasporto ferroviario urbano.

Posizione di installazione e motivi per cui sono necessari gli scaricatori di sovratensione CC nelle metropolitane

Il sistema a 1500 V CC per le metropolitane non è un singolo dispositivo, ma un sistema a circuito chiuso composto da quattro componenti principali: ingresso CA ad alta tensione, raddrizzamento e conversione, distribuzione di energia CC e raccolta della corrente del treno. Nel sistema metropolitano, lo scaricatore di sovratensione a 1500 V CC è un dispositivo chiave per la protezione dalle sovratensioni. Viene installato principalmente all'interno della sottostazione di trazione CC e nei nodi chiave della rete di contatto (o rotaia di contatto) lungo la linea, come la fine della sezione di alimentazione, il punto di ingresso della rete di contatto nel piazzale della stazione e le sezioni a terra e in quota, per proteggere le unità di raddrizzamento, i quadri di manovra CC, i dispositivi di controllo e misura e la rete di contatto stessa.

Sebbene alcune sezioni della metropolitana siano interrate, le linee di contatto aeree, sia a terra che in quota, essendo installazioni esterne non schermate, sono comunque vulnerabili alle sovratensioni da fulmini: 1. Le linee di contatto esterne sono suscettibili alle fulminazioni dirette a causa della loro posizione esposta, con il rischio di iniettare correnti di fulmine estremamente elevate; 2. Anche i fulmini di prossimità possono indurre sovratensioni impulsive di elevata ampiezza nelle linee di contatto; 3. Anche le sovratensioni operative generate all'interno del sistema a causa di frequenti partenze e fermate dei treni, azionamenti degli interruttori automatici e frenatura rigenerativa sono significative. Gli scaricatori di sovratensione in corrente continua forniscono una protezione di isolamento fondamentale per l'intero sistema di alimentazione elettrica di trazione, bloccando e assorbendo rapidamente l'energia in caso di sovratensione.

Il valore applicativo degli scaricatori di sovratensione DC nel trasporto ferroviario: una doppia garanzia di sicurezza ed efficienza.

L'applicazione di scaricatori di sovratensione CC non solo "protegge" le apparecchiature, ma fornisce anche una doppia garanzia per il "funzionamento sicuro" e i "vantaggi economici" dei sistemi di trasporto ferroviario.

Riduzione del tasso di guasti delle apparecchiature: eliminando la sovratensione, è possibile ridurre significativamente il tasso di danni alle apparecchiature principali, come convertitori di trazione, interruttori CC e moduli IGBT.

Garantire la sicurezza del funzionamento dei treni: le interruzioni della rete di trazione e i fermi dei treni causati da sovratensione incidono direttamente sulla sicurezza del viaggio dei passeggeri e sull'ordine di funzionamento della linea.

Prolungamento della durata del sistema: ripetute sovratensioni accelerano l'invecchiamento dell'isolamento delle apparecchiature e ne riducono la durata. Gli scaricatori di sovratensione CC possono ridurre l'impatto delle sovratensioni sulle apparecchiature, prolungare la durata complessiva del sistema e ridurre i costi totali di gestione.

Scaricatori di sovratensione CC: il “cardine di sicurezza” dei sistemi CC nel trasporto ferroviario.

Con l'evoluzione del trasporto ferroviario verso il "funzionamento in rete" e la "guida senza pilota", i requisiti di sicurezza per i sistemi a corrente continua stanno diventando più elevati. Il ruolo degli scaricatori di sovratensione in corrente continua passerà da "singolo dispositivo di protezione" a "nodo di una rete di sicurezza intelligente": da un lato, i loro dati intelligenti possono essere collegati alle sottostazioni di trazione e ai sistemi di controllo dei treni per creare una gestione a circuito chiuso di "rischio di sovratensione - stato delle apparecchiature - programmazione delle operazioni"; dall'altro, gli scaricatori di sovratensione in corrente continua a tensione più elevata (come il livello 2000 V) supporteranno il futuro "sistema di trazione in corrente continua ad alta tensione" e diventeranno le apparecchiature di supporto fondamentali per lo sviluppo del trasporto ferroviario verso un trasporto "più efficiente e sicuro".

In sintesi, gli scaricatori di sovratensione in corrente continua (CC) non sono solo "protettori passivi" dei sistemi in corrente continua nel trasporto ferroviario, ma anche "cardini fondamentali per la sicurezza attiva" che si adattano agli aggiornamenti del settore e garantiscono il funzionamento affidabile delle reti di trasporto ferroviario intelligenti. Sono profondamente legati allo sviluppo del trasporto ferroviario e sono diventati apparecchiature fondamentali insostituibili.