高速電氣化鐵路常見接觸網(wǎng)故障分析與處理

費盛濤

【摘 要】通過對故障現(xiàn)象應(yīng)采取措施的研究，有助于加強對故障本源的認識，促使人們提高對接觸網(wǎng)的綜合維護能力。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路；接觸網(wǎng)；故障分析

1.高速鐵路的負荷特點

牽引負荷大，可靠性要求高：客運專線列車速度高，高峰時段密度大，空氣阻力隨速度呈幾何級數(shù)增長，列車牽引力主要克服空氣阻力運行，牽引負荷很大。

列車負載率高，受電時間長：列車在運行中，主要克服輪軌磨擦阻力、線路坡道阻力和空氣阻力前進。輪軌磨擦阻力、線路坡道阻力與速度關(guān)系不大，而空氣阻力隨速度呈幾何級數(shù)增長。高速時，空氣阻力成為列車運行的主要阻力，列車需要持續(xù)從接觸網(wǎng)取得電能。

短時集中負荷特征明顯：客運專線具有顯著的時段特征。在早、晚時段和節(jié)假日的高峰客流期，根據(jù)客流量需要，可能組織大編組、高密度運輸，甚至在短時形成緊密追蹤，牽引負荷集中的特征明顯。

越區(qū)供電能力要求高：由于旅客運輸能力和準點的需要，牽引供電系統(tǒng)應(yīng)具有應(yīng)對各種各樣不良條件下持續(xù)供電的能力。在出現(xiàn)某一牽引變電所全所故障解列，退出供電的情況下，需采用由兩相鄰牽引變電所越區(qū)進行供電來保證運行的方式。

2.高速電氣化鐵路常見接觸網(wǎng)故障分析與處理

2.1故障分類

2.1.1機械故障

零部件變形、損壞、折斷和脫落。

例：中錨線夾裂紋、單耳定位環(huán)斷裂、彈性吊索線夾螺絲斷裂、隧道內(nèi)吊柱斜支撐下部脫落等。

2.1.2電氣故障

線索燒傷、電纜擊穿。

例：正饋線電纜頭絕緣擊穿。

2.1.3外部因素

雷擊、鳥害。

當接觸網(wǎng)受到雷擊過電壓或操作過電壓影響時，電流通過避雷器流入大地，造成避雷器接地極附近電位升高，如果接地電阻過大，會對接觸網(wǎng)以及周邊設(shè)備造成反擊，引起變電所跳閘或燒壞信號與通信設(shè)備。

2.2原因分析

2.2.1機械故障原因分析

各局的運營經(jīng)驗表明，機械故障主要發(fā)生在新開通的高鐵區(qū)段，高速鐵路接觸網(wǎng)雖然經(jīng)過初驗、聯(lián)調(diào)聯(lián)試、缺陷克服、復驗等幾個階段，但由于接觸網(wǎng)工程的工期緊、任務(wù)重，施工質(zhì)量往往得不到有力的保障。

發(fā)生機械故障主要是由于不按施工工藝標準施工，零部件未按照標準力矩緊固或者零部件緊固力矩過大，造成螺栓在運行過程中松動、脫落或造成銅質(zhì)材料斷裂。例如：懸吊滑輪的不銹鋼連接板因螺栓不均勻緊固受力，一側(cè)墊片明顯變凹，線夾本體連接板嚴重變形，造成變形的原因是螺栓的力矩嚴重過大，受力不均勻，螺紋滑絲。

2.2.2電氣故障原因分析

高速鐵路接觸網(wǎng)電氣故障主要發(fā)生在新開通一段時間后，故障率在正式開通運營1年內(nèi)，隨著車流密度的增加（相當于負荷增大），特別是極端溫度下（冬、夏兩季），主要原因是絕緣配合問題，接觸線索的絕緣距離不夠或者電纜絕緣強度不夠造成擊穿。

例如：由于接觸網(wǎng)導線具有一定的馳度，在空氣濕度大的區(qū)段，空氣絕緣強度降低，高速列車通過，線索晃動時與拉線底座錨栓瞬間距離減小，造成空氣絕緣擊穿，發(fā)生放電短路跳閘。

2.2.3外部因素原因分析

高速接觸網(wǎng)的接地問題是雷擊故障發(fā)生的的主要因素，因為當雷擊發(fā)生在接觸網(wǎng)附近時，會在接觸網(wǎng)上產(chǎn)生感應(yīng)電流，直擊雷電流和感應(yīng)雷電流沿接觸網(wǎng)向兩側(cè)傳播通過避雷器與接地極放電，當雷電流傳到變電所時就有可能引發(fā)跳閘。

由于高速鐵路的隧道和橋梁的大量使用，橋梁、隧道接地屬于隱蔽工程，所以橋梁、隧道、錨段關(guān)節(jié)處構(gòu)成了接觸網(wǎng)防雷的薄弱環(huán)節(jié)。

2.3處理措施

2.3.1機械故障處理

針對機械故障，通過加強高速鐵路接觸網(wǎng)施工介入、驗收，特別要在施工工藝的落實方面，督促施工單位對驗收發(fā)現(xiàn)的動態(tài)及靜態(tài)缺陷及時整治。

必要時在高速鐵路正式運營之前，由設(shè)備接管單位負責組織大兵團對接觸網(wǎng)各部螺栓、螺母、彈墊、防松墊片等進行一米不漏地平推檢查、緊固，確保各部參數(shù)處于安全值之內(nèi)，防止設(shè)備帶病運行。

2.3.2電氣故障處理

針對電氣故障，在檢修時，按溫度安裝曲線調(diào)整接觸懸掛各部位，同時適當加大絕緣距離，增加空氣間隙，防止空氣絕緣擊穿，通過計算，把最困難條件下的絕緣距離作為現(xiàn)場運行維護標準。嚴格按周期對接觸網(wǎng)進行監(jiān)測，掌握設(shè)備技術(shù)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。確保接觸懸掛各部位不致因溫度變化產(chǎn)生過緊、過松使絕緣距離降低而導致線索燒傷發(fā)生。

高速鐵路接觸網(wǎng)的上網(wǎng)電纜使用率越來越高，特別是大型站區(qū)及地質(zhì)環(huán)境復雜區(qū)段，一是電纜盡量不使用冷備用，而使用熱備用方式。二是接觸網(wǎng)正式送電前要專項對電纜接地方式進行專項檢查，最后要對接觸網(wǎng)工進行電纜故障查找培訓，提高從業(yè)人員現(xiàn)場的故障查找的能力。

2.3.3外部因素處理

針對雷擊故障，設(shè)計方面要重點考慮當?shù)氐哪昃妆┤眨瑢χ乩讌^(qū)的絕緣子絕緣爬距適當增加，必要時，在重雷區(qū)增加避雷器數(shù)量或者架設(shè)避雷線。

還有就是將接入綜合接地系統(tǒng)的PW線在鋼柱頂上安裝，同時確保接地極與大地之間的接觸電阻符合標準要求，在埋設(shè)接地極或運行一定期限（3～5年）后應(yīng)對接地極的接地電阻進行監(jiān)測。

針對鳥害，一方面加強對設(shè)備的運行監(jiān)控，增加季節(jié)性的巡視，特別是鳥害頻發(fā)的冬春兩季交替時候，進行機車添乘巡視，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，定人定責定時消號處理，將鳥巢納入車間設(shè)備問題庫，實行動態(tài)管理。

另一方面對鳥窩進行分析總結(jié)，及時掌握鳥搭窩習性，對重復搭建的地點建立問題庫，并重點監(jiān)控處理，并在重復搭建的處所安裝驅(qū)鳥器，提高防治效果。

3.結(jié)束語

接觸網(wǎng)是一種特殊的供電設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)和使用條件的特殊性，其故障也多種多樣。對其故障現(xiàn)象應(yīng)采取措施的研究有助于加強對故障本源的認識，促使人們提高對接觸網(wǎng)的綜合維護能力，為牽引供電設(shè)備的安全運行打下堅實的基礎(chǔ)，為電氣化鐵路運輸提供可靠保證。