اتوماسیون صنعتی

لزوم کنترل و پایش جریان نشتی در یک سامانه اسکادای ریلی

پایش جریان نشتی , اسکادای ریلی , جریان های سرگردان , صنعت هوشمند , انجمن صنفی شرکت های اتوماسیون صنعتی

یکی از چالش های مهم صنعت ریلی، کنترل و جمع آوری جریان های سرگردان می باشد. در این مقاله ابتدا به آشنایی با مشکلات و مضرات بی توجهی به جریان های سرگردان در سامانه برق DC مجموعه ریلی پرداخته می شود. سپس راه حل های کنترل آن تشریح شده است. در انتها نیز لزوم پایش جریان سرگردان و ساختار کلی پایش سامانه جریان سرگردان در یک مجموعه ریلی مطرح شده است.

  • مقدمه
    امروزه سامانه های حمل ونقل ریلی برقی بطور گسترده در مناطق شهری و برون شهری سراسر جهان مورد استفاده قرار دارند. این سامانه ها به علت دارا بودن مزایای متعددی مثل قابلیت شتاب گیری بالا، کارایی مطمئن، ظرفیت بالا در جابجایی مسافر و کالا، استفاده ی بهینه از منابع انرژی و زمین، کاهش حجم ترافیک در شهرهای بزرگ و پر جمعیت، کاهش آلودگی هوا، حفظ محیط زیست، همچنین به لحاظ طول عمر بالای تجهیزات از اهمیت بالایی در مقایسه با سایر سامانه های حمل و نقل برخوردارند. به دلایل اقتصادی، در اکثر سامانه های حمل و نقل ریلی برقی، ریل های فولادی علاوه بر نقش تکیه گاه و مسیر حرکت قطارها به شینه منفی پست های برق تغذیه کننده سامانه ریلی را نیز ایفا می کنند. در این صورت نیاز به نصب هادی برگشت جریان و صرف هزینه ی اضافی نمی باشد. اما حذف هادی برگشت جریان مصرفی قطارها و استفاده از ریل های حرکت بجای آن، باعث مشکلات متعددی مثل افزایش ولتاژ ریل ها نسبت به زمین (کاهش ایمنی در برابر برق گرفتگی برای افرادی که روی ریل حرکت می نمایند) و همچنین ایجاد جریان های سرگردان (خوردگی الکتروشیمیایی و کاهش طول عمر مفید ریل ها و تأسیسات فلزی زیر زمینی در همسایگی زیر زمینی مجاور خط راه آهن برقی) می گردد. از این رو کنترل و کاهش ولتاژ ریل و جریان سرگردان در سامانه های حمل و نقل ریلی اهمیت دارد. از آن جهت در سامانه های جدید اسکادای ریلی جریان نشتی بطور منظم پایش و تحلیل می شود.
  • جریان های سرگردان در سامانه های حمل و نقل ریلی برقی DC
    در سامانه حمل و نقل ریلی برقی DC مطابق شکل های 1 و 2 که از ریل های حرکت به عنوان مسیر برگشت جریان استفاده می کند، بحت کوچک بودن مقاومت الکتریکی بین ریل های حرکت و زمین و همچنین اختلاف ولتاژ بین ریل و زمین، بخشی از جریان برگشتی قطار از طریق ریل ها وارد زمین می شوند ممکن است مسیر خود را برای رسیدن به شینه منفی پست از طریق زمین که نقش الکترولیت را دارد و تأسیسات فلزی زیر زمینی که در نزدیکی و یا امتداد ریل ها قرار دارند ببندند.
پایش جریان نشتی , اسکادای ریلی , جریان های سرگردان , صنعت هوشمند , انجمن صنفی شرکت های اتوماسیون صنعتی

شکل 1. مسأله جریان های سرگردان در سامانه برقی DC

پایش جریان نشتی , اسکادای ریلی , جریان های سرگردان , صنعت هوشمند , انجمن صنفی شرکت های اتوماسیون صنعتی

شکل 2. چنانچه جریان برگشتی شناور باشد، پتانسیل بین زمین و ریل ها مواج می باشد

نقطه ای که در آن جریان وارد سازه می شود ناحیه کاتدیک نامیده می شود و نقطه ای که جریان از سازه خارج می شود ناحیه آندیک نامیده می شود. خروج جریان در ناحیه آندیک باعث ایجاد پدیده خوردگی روی سازه می گردد. در محل آند روابط زیر واکنش شیمیایی رخ می دهد و با آزاد شدن الکترون و واکنش آن با اکسیژن و رطوبت و تبدیل شدن به هیدروکسید آهن، پدیده خوردگی اتفاق می افتد. اثرات خوردگی با توجه به محل و موقعیت خوردگی می تواند فاجعه ساز بوده و خسارات مالی و جانی زیادی بهمراه داسته باشد. بعضا مشاهده شده است که ریل بجای اینکه 30 سال عمر مفید داسته باشد، بخاطر خوردگی ناشی از جریان سرگردان پس از 7 سال تعویض شده است.

پایش جریان نشتی , اسکادای ریلی , جریان های سرگردان , صنعت هوشمند , انجمن صنفی شرکت های اتوماسیون صنعتی

شکل 3. آثار خوردگی جریان نشتی


اصولاً پلاریزاسیون و خوردگی در فلزات اغلب بوسیله جریان های مستقیم صورت می گیرد زیرا جهت جریان ثابت بوده و در نتیجه کاتدیک و آندیک نیز در طول پدیده پلاریزاسیون ثابت باقی می مانند و پلاریزاسیون در یک جهت و با شدت بیشتری صورت می گیرد از این رو برای سامانه های ریلی با منابع تغذیه AC، مشکل خوردگی ناشی از جریان های سرگردان به مراتب کمتر می باشد.
مهم ترین اثرات جریان نشتی در یک سامانه ریلی:
افزایش پتانسیل سامانه زمین؛
خوردگی سازه های فلزی واقع در مسیر جریان های سرگردان؛
تضعیف یا حتی معکوس کردن فرآیند حفاظت کاتدیک تأسیسات فلزی زیر زمینی؛
تخریب تجهیزات الکتریکی حساس (تجهیزات حفاظتی و تجهیزات مخابراتی)؛
ایجاد خطا در سامانه های ناوبری قطار؛
تخریب عایق تجهیزات الکتریکی برق؛
تخریب عایق تأسیسات فلزی زیر زمینی؛
کاهش کارایی و راندمان سامانه های ریلی برقی.
طبق استاندارد EN50122-2 چنانچه افت ولتاژ سازه نسبت به زمین کمتر از 100 میلی ولت باشد مسأله خوردگی قابل صرفنظر می باشد [3].
مهندس جواد بزرگمهر
شرکت بهره برداری قطارشهری مشهد
کارشناس مسؤول نت کنترل
بخش دوم این مطلب را از لینک زیر مشاهده بفرمایید
لزوم کنترل و پایش جریان نشتی در یک سامانه اسکادای ریلی بخش دوم

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 0 میانگین: 0]

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *