0 引言

在對于行車滑觸線進(jìn)行更新?lián)Q代時(shí)，一般需要經(jīng)過 4 個(gè)步驟：其一，對經(jīng)長期使用已腐蝕老化的原支架進(jìn)行拆除；其二，新支架固定；其三，滑觸線吊裝，其吊裝包括：吊架固定、滑觸線間連接以及集電器等裝配；其四，滑觸線調(diào)試，試運(yùn)行：為保證滑觸線運(yùn)行暢通，需對滑觸線直線段和接頭部分調(diào)整，并進(jìn)行試運(yùn)行?；|線作為輸電線路的一種，其截面選擇參照輸電線路，遵循下列幾個(gè)條件：（1） 避免正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生電暈，60 kV 以下線路可以不考慮；（2）機(jī)械強(qiáng)度，1 kV 以下的Ⅲ類線路單股銅線大于 6 mm2；（3）長期通過的電流應(yīng)滿足熱穩(wěn)定的要求，裸線正常運(yùn)行溫度應(yīng)小于 70 ℃（4）

0.4 kV 供電系統(tǒng)允許的電壓變化范圍 +5%～-10%。對滑觸線而言，電壓變化主要表現(xiàn)為下降，而且一般要求從低壓屏的饋電開關(guān)到滑觸線末端，壓降不得超過 12%，否則將影響行車電氣設(shè)備的壽命。

1 電阻壓降的估算電阻壓降：

△U=30.5×I×ρ×L/S

式中，I 為電流（A）；ρ 為電阻率（Ω·mm2

/km）；L 為導(dǎo)體長度（km）；

S 為導(dǎo)體截面積（mm2）。

銅的電阻率為 17.5 Ω·mm2/km；

鐵的電阻率為 97.8 Ω·mm2/km；

5# 角鋼的截面積 S≈50×50-45×45=475 mm2；5# 角鋼 100 m 在 1 000 A 下的壓降為：

△U=30.5×1 000×97.8×0.1÷475=35.66 V

320 mm2 銅導(dǎo)體 100 m 在 1 000 A 下的壓降為：

△U=30.5×1 000×17.5×0.1÷320=9.47 V

320 mm2 銅導(dǎo)體 1 000 m 的電阻為：

R=17.5÷320=5.469×10-2 Ω

考慮到交流電路內(nèi)存在“集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)”，這些效應(yīng)使電阻值約增加 0.2%～1%左右。

鐵的電阻率遠(yuǎn)大于銅的電阻率，475 mm2 的 5# 角鋼的電阻壓降比 320 mm2 的銅導(dǎo)體滑觸線壓降大許多，且發(fā)熱損耗高，這正是角鋼類在大電流滑觸供電被逐步淘汰的原因。另外，以上計(jì)算雖然簡單方便，但僅考慮了導(dǎo)體的電阻效應(yīng)，沒有考慮相鄰輸電導(dǎo)體電磁場的相互影響，即電感對壓降的影響。

2 阻抗壓降的計(jì)算

以 JGH-320 滑觸線為例計(jì)算，忽略鋼材的導(dǎo)電效果，將銅導(dǎo)體按圓形近似計(jì)算。

銅導(dǎo)體等效半徑為：

r=（S/π）0.5=（320/π）0.5=10.09 mm

滑觸線相間距 h 按 400 計(jì)算為：

LA=LC=［0.5+2ln（1.414×h÷r）］×10-7

=［0.5+2ln（1.414×400÷10.09）］×10-7

=8.553×10-7 H/m

LB=［0.5+2ln（h÷r）］×10-7

=［0.5+2ln（400÷10.09）］×10-7

=7.86×10-7 H/m

按較大的 A、C 相（邊相）計(jì)算：

X=ωL=2π×50×L

=2π×50×8.553×10-7

=2.687×10-4 Ω/m

=0.268 7 Ω/km

Z=（X2+R2）0.5

=（0.268 72 + 0.054 692）0.5

=0.274 2 Ω

100 m 長滑觸線 1 000 A 下的阻抗壓降（線電壓）：

△U=Z×I×L×30.5

=0.274 2×1 000×0.1×30.5=47.45 V

所得出的阻抗壓降遠(yuǎn)大于電阻壓降（9.47 V）。

△U%=47.45÷400=11.86%

表 1 為某滑觸線廠樣本中列出的一組線路壓降值。

將計(jì)算結(jié)果與表中的數(shù)據(jù)對比，表中所列數(shù)據(jù)與計(jì)算所得到的結(jié)果吻合。此外，相間距離 h 減小可以降低阻抗和阻抗壓降，但因受集電器高度、瓷瓶高度限制，不可隨意縮小。表中，JGH-85 滑觸線和 JGH-320 滑觸線在 1 000 A-100 m（滑觸線的實(shí)際運(yùn)行電流 - 長度）的線路壓降分別為 18%和 11.86%，截面積增加了近 3 倍，壓降僅下降 34%，說明僅靠增大滑觸線截面積降低壓降是不合適的。

3 按短距離輸電線路進(jìn)行計(jì)算

JGH-320 在 1 000 A-100 m（滑觸線的實(shí)際運(yùn)行電流 - 長度）時(shí)線路壓降如下式所示，同時(shí)假定：cosφ=0.8，sinφ=0.6。

△U≈I×L×（R×cosφ+X×sinφ）×30.5

=1 000×0.1×（0.054 69×0.8+0.268 7×0.6）×30.5

=35.50 V

△U%=35.50÷400=8.88%

這種計(jì)算考慮了負(fù)載的功率因數(shù)，更接近實(shí)際的壓降。

從上式的計(jì)算可以看出，導(dǎo)體間的電抗對阻抗和阻抗壓降的計(jì)算影響更大，如僅考慮導(dǎo)體的電阻效應(yīng)，顯然是不合適的。

4 結(jié)語

JGH-85、JGH-320 滑觸線的標(biāo)稱電流分別為 500 A、1 200 A，按以上的計(jì)算，JGH-320 滑觸線的△U%在 1 200 A-100 m 情況下為 15%，顯然不能滿足要求。為降低壓降，以往采用加大滑觸線和供電線路截面、縮小三根滑觸線之間的相間距離、增加滑觸線上的供電點(diǎn)數(shù)的方法。前兩種對線路電抗影響不大，后一種可將端部供電的滑觸線改為中部供電、兩端同時(shí)供電、在兩端距端部 1/6 總長處供電，這時(shí)壓降計(jì)算長度分別為 L/2、L/4、L/6，可使電抗成倍縮小，但電纜投資較大。

還可在每根滑觸線上加兩根補(bǔ)償電纜，補(bǔ)償電纜分別接在另兩相上，組成低阻抗滑觸線，使滑觸線阻抗值成倍降低。這時(shí)，流經(jīng)滑觸線的電流為 IA，流經(jīng)補(bǔ)償電纜的電流為 IB1、IC2（IA1=IA2），就載流而言，壓降計(jì)算的等效電流為：

IA+IB1+IC1=IA-IA1

如 IA=2IA1=2IA2，此時(shí)滑觸線的截面積為單根電纜截面積的 2倍，則 IA+IB1+IC1=IA-IA1=IA1=0.25（IA+IA1+IA2），也就是說，壓降僅為原來的 25%。我廠多條滑觸線上行車數(shù)量多、噸位大，而且滑觸線較長，通過采用補(bǔ)償電纜和兩點(diǎn)供電的辦法，取得了較好的效果，行車運(yùn)行均很好，另外，對需更大的載流量，可以選用高壓滑觸線，使流經(jīng)滑觸線的電流大幅下降，從而降低壓降和滑觸線電阻發(fā)熱。