器件式電分相改造方法研究

鄧長安

0 引言

國內早期的電氣化鐵路中， 接觸網電分相主要采用器件式。器件式電分相由分相絕緣器組成，具有集中荷載，每個分相絕緣器與導線有2 個接頭，在接頭處形成硬點，引起接頭線夾處接觸線的磨耗加劇，當機車高速通過時，硬點易撞擊機車受電弓，引起受電弓損壞，嚴重時甚至引起弓網故障[1]，而且分相絕緣器有機絕緣桿件易被污染而發(fā)生閃絡，器件式電分相適用速度小于120 km/h 的鐵路及困難區(qū)段[2]。

隨著國內電氣化鐵路的提速改造，器件式電分相已不能滿足列車高速運行要求，逐漸被錨段關節(jié)式電分相所取代。錨段關節(jié)式電分相消除了器件式電分相存在硬點的問題，提高了接觸網的彈性，改善了弓網關系，延長了受電弓的使用壽命，將會得到更廣泛的應用。

本文以京廣線郴韶段接觸網大修工程坪石—羅家渡區(qū)間上行線的器件式電分相改造為例，結合既有線接觸網施工特點，對采用“天窗”點逐步將器件式電分相改造成八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相的施工方法進行探討和研究。

1 現場調查

電分相改造前，對既有線接觸網的現場調查情況如下：

（1）電分相位置。坪石—羅家渡區(qū)間上行線172#支柱，K1967＋089，既有器件式電分相位于羅家渡車站北端，由2 個分相絕緣器構成，與進站信號機間距離大于300 m。

（2）線路條件。行車方向坡度為2‰，曲線半徑為600 mm。

（3）坪羅區(qū)間Ⅱ－4 錨段下錨位置：羅家渡站場8#支柱；羅家渡站場Ⅱ錨段下錨位置：羅家渡站場2#支柱。

（4）坪羅區(qū)間170#支柱有既有（已廢除）的分區(qū)亭供電線隔離開關，羅家渡站場6#支柱有既有避雷器1 組。

（5）按照廣州鐵路集團下達的《郴韶段接觸網大修標準》的通知，坪石—羅家渡接觸網大修主要更換容量和高度不夠的支柱，全部的承力索和接觸線，以及將環(huán)節(jié)吊弦全部更換成整體吊弦。

根據調查可知，電分相裝置位于坡度為2‰的坡道上，與羅家渡進站信號機間距離大于300 m，符合鐵路電力牽引供電設計規(guī)范關于接觸網電分相裝置設置要求[2]。

2 2 種電分相結構和特點

既有器件式電分相由2 個分相絕緣器構成，結構較為簡單（如圖1 a 所示），其中性區(qū)很短，特別適合在重載、大坡度區(qū)段使用，但是具有集中重量，影響該處接觸網的彈性。八跨錨段關節(jié)是利用2 個五跨絕緣錨段關節(jié)重疊2 跨組成（如圖1 d 所示），結構復雜，中性區(qū)較長，尤其是對無電區(qū)的拉出值、絕緣距離等參數的設計要求高，八跨錨段關節(jié)電分相在中心柱處設置35 m 的無電區(qū)。關節(jié)式電分相采用空氣作為絕緣間隙，消除了器件式電分相存在的硬點問題，很好地改善了弓網關系。

圖1 電分相平面示意圖

3 電分相改造施工方案

經過現場調查及對現場情況的分析，坪石—羅家渡間器件式電分相改造施工方案按照先架設區(qū)間端新錨段的承力索和接觸線，并將區(qū)間端舊錨段中帶分相絕緣器的一段改造成臨時渡線錨段（中性錨段），形成八跨分相錨段關節(jié)中的1 個五跨絕緣錨段關節(jié)，然后再架設站場端新錨段的承力索和接觸線，并與臨時渡線錨段形成八跨分相錨段關節(jié)中的另外1 個五跨絕緣錨段關節(jié)，并使2 個五跨絕緣錨段關節(jié)重疊2 跨，形成八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相，最后更換臨時渡線錨段的承力索和接觸線，完成器件式電分相的改造。

根據施工方案，細化施工內容后可知，利用“天窗”點進行器件式電分相改造必須嚴格按照“區(qū)間承力索—臨時渡線承力索—區(qū)間接觸線—臨時渡線接觸線—站場承力索—站場接觸線—渡線接觸線—渡線承力索”的施工步驟進行。在站場承力索、接觸線更換施工完畢前，斷、合標不得移動，仍按原電分相位置斷電力機車主斷路器，否則會造成相間短路。

電分相改造施工方案示意如圖2 所示。

圖2 電分相改造施工方案示意圖

4 施工方法

4.1 “天窗”要求

器件式電分相改造采用多個“天窗”逐步施工完成。申請的“天窗”要求如下：

（1）“天窗”類型是V 型“天窗”或垂直“天窗”。

（2）“天窗”時間≥110 min。

（3）停電封鎖范圍為電分相兩端供電臂，包括坪石—羅家渡區(qū)間、羅家渡站場及羅家渡—土嶺區(qū)間上行線。

4.2 施工準備

（1）更換區(qū)間160#支柱—站2#處支柱容量和高度不符合設計要求的支柱，在站2#支柱與站4#支柱間距離4#支柱15 m處增加1 根H60 型支柱（站2-1#）作為渡線下錨柱。

（2）拆除170#支柱上的隔離開關、站6#支柱的避雷器及供電線等設備和附加導線。

（3）按要求對160#支柱、166#支柱、170#支柱和站2-1#支柱安裝下錨拉線，并預緊至合適值。

（4）根據設計院的設計圖紙[3]，安裝162#支柱—站2#支柱間各支柱腕臂裝配，使其符合關節(jié)式電分相各支柱的裝配要求，并按照表1 將參數調整到位。

表1 電分相關節(jié)處接觸網各懸掛點參數表

（5）將既有的承力索改移到設計位置，即將162#支柱—站2#支柱的既有承力索改移到渡線腕臂上，參數調整到設計值，并將對應的接觸線拉出值調整為+400 mm，為臨時渡線做好準備。

（6）安裝162#支柱的隔離開關，但不接隔離開關電連接線。

需要注意的是，在164#支柱和172#支柱的安裝圖號為f 處，為保證非限位特型定位器內2 支接觸線的絕緣距離達到500 mm，渡線接觸線只能抬高150 mm，但能夠滿足電分相要求，在施工中盡量將其值靠近300 mm。

分相區(qū)段拉出值的確定原則：該電分相位置的曲線半徑600 m，跨距49 m，必須確保164#支柱—172#支柱間任何位置工作支的拉出值不大于450 mm。

4.3 施工步驟

器件式電分相改造為八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相過程示意如圖1 所示。根據示意圖制定施工步驟如下。

4.3.1 更換區(qū)間方向接觸懸掛

（1）架設區(qū)間Ⅱ－4 錨段（170#支柱～116#支柱）的承力索。

（2）倒換區(qū)間Ⅱ－4 錨段（170#支柱～116#支柱）的承力索，安裝整體吊弦。

（3）剪掉160#支柱—116#支柱舊承力索，在160#支柱做舊承力索硬錨，形成160#支柱—站場8#支柱的承力索錨段做臨時渡線的承力索用，復核160#支柱—170#支柱五跨絕緣錨段關節(jié)的拉出值、絕緣距離、承力索的參數值是否達到行車過弓要求，并調整；做166#支柱—168#支柱間的新承力索分段絕緣。

（4）架設區(qū)間Ⅱ—4 錨段（170#支柱—116#支柱）的接觸線。

（5）倒換區(qū)間Ⅱ—4 錨段（170#支柱—116#支柱）的接觸線，倒換整體吊弦。

（6）剪160#支柱—116#支柱舊接觸線，在160#支柱做舊接觸線硬錨，形成160#支柱—站場8#支柱的接觸線錨段做臨時渡線的接觸線用，調整160#支柱—170#支柱五跨絕緣錨段關節(jié)參數到位，在162#支柱處增加2 組錨段關節(jié)電連接，做166#支柱—168#支柱間的接觸線分段絕緣。

完成上述施工步驟后，形成臨時的中性錨段，并改造構成八跨錨段關節(jié)的第1 個五跨絕緣錨段關節(jié)（160#支柱—170#支柱）。

4.3.2 更換站場方向接觸懸掛

（1）架設站Ⅱ錨段（區(qū)間166#支柱—雷公尖隧道壁之間）的承力索，要求先預制166#支柱—168#支柱間的分段絕緣，再調整172#支柱、站2#支柱間的2 支承力索的絕緣距離滿足500 mm。

（2）倒換站Ⅱ錨段（區(qū)間166#支柱—雷公尖隧道壁之間）的承力索，安裝166#支柱—站4#支柱的環(huán)節(jié)吊弦。

（3）剪站Ⅱ錨段的舊承力索。

（4）架設站Ⅱ錨段（區(qū)間166#支柱—雷公尖隧道壁）的接觸線，要求先預制166#支柱—168#支柱間的分段絕緣，并與承力索的分段絕緣平齊，再調整166#支柱—站2#支柱間的2支接觸線的水平絕緣距離滿足500 mm，并將接觸線抬高600 mm，受電弓從舊接觸線取流。

（5）倒換站Ⅱ錨段的接觸線。

（6）剪站Ⅱ錨段舊接觸線并收回。

4.3.3 渡線施工

（1）渡線調整：將站8#支柱下錨改移到站2-1#支柱，做好162#支柱、站2#支柱處的分段絕緣，調整162#支柱—站2#支柱2支懸掛的參數值符合新分相要求，拆除既有分相絕緣器，用接觸線代替，拆除162#支柱處的2 組臨時電連接，連接162#支柱隔離開關電連接，改移斷、合標至新位置，應提前發(fā)電報通知司機按新分相運行。

（2）架設160#支柱—站2-1#支柱間的渡線錨段接觸線，倒換吊弦，剪舊線并收回，做好162#支柱、站2#支柱處的分段絕緣。

（3）架設160#支柱—站2-1#支柱間的渡線錨段承力索，倒換吊弦，剪舊線并收回，做好162#支柱、站2#支柱處的分段絕緣。

（4）將渡線錨段的環(huán)節(jié)吊弦全部更換為整體吊弦。

完成上述施工步驟后，改造構成八跨錨段關節(jié)的第2 個五跨絕緣錨段關節(jié)（166#支柱—站2-1#支柱），且2 個五跨絕緣錨段關節(jié)重疊2 跨（166#支柱—170#支柱），從而構成了八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相。

根據上述施工方案和施工方法，成功地將京廣線坪石—羅家渡區(qū)間上行線的器件式電分相改造成八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相。改造前的器件式電分相中心在坪羅區(qū)間172#支柱處（K1967＋089），改造后的八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相中心在坪羅區(qū)間168#支柱處（K1966＋996），改造后的電分相中心向北移動了2 個跨距。采用同樣的方法可以完成坪石—羅家渡區(qū)間下行線器件式電分相的改造。

5 施工技術要求

（1）在更換站場方向接觸懸掛時，一定要保證新接觸線與既有分相絕緣器的絕緣距離大于500 mm，且抬高500 mm，否則會發(fā)生相間短路。

（2）錨段關節(jié)式電分相絕緣錨段帶電部分的空氣絕緣間隙應符合設計要求，允許偏差+50 mm，轉化跨距內2 條接觸線應等高，允許偏差±20 mm，轉換柱非工作支抬高應符合設計要求[4]。

（3）承力索、接觸線兩絕緣子串中心應對齊，允許偏差±30 mm[4]。

（4）中性區(qū)的長度應符合設計要求[4]。

6 結語

在利用“天窗”點進行既有線接觸網大修改造過程中，根據器件式和錨段關節(jié)式電分相的結構和特點，采用把既有接觸網中帶有分相絕緣器的一段舊錨段作為臨時渡線錨段，先后改造出2 個五跨絕緣錨段關節(jié)，并重疊2 跨構成八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相的施工方案，順利的將器件式電分相改造成八跨絕緣錨段關節(jié)式電分相。新的關節(jié)式電分相投入運營后，運行狀況良好，整個改造過程既沒有影響既有線的運行，又確保了施工質量和安全，對今后器件式電分相改造提供了參考。

[1] 張紅森.電氣化鐵道接觸網關節(jié)式電分相運營問題分析[J].西鐵科技，2006，（3）：9.

[2] TB10009-2005 鐵路電力牽引供電設計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[3] 鐵道第四勘察設計院.關節(jié)式電分相安裝示意圖（鐵四院衡廣化施圖（網）修－0500）[Z].武漢：鐵道第四勘察設計院，2003.

[4] TB10421-2003 鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收標準[S].北京：中國鐵道出版社，2004.