淺析局部電位差對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備的危害及對(duì)策

鄧小桃

摘 要：在接觸網(wǎng)運(yùn)行過程中，經(jīng)常有接觸網(wǎng)設(shè)備燒蝕的情況發(fā)生，對(duì)接觸網(wǎng)的運(yùn)行造成安全隱患，有時(shí)甚至造成嚴(yán)重的弓網(wǎng)事故，本文針對(duì)近幾年發(fā)生的接觸網(wǎng)零部件燒蝕情況進(jìn)行分析，找出其發(fā)生的原因，提出相應(yīng)的處理措施，為接觸網(wǎng)檢修提供參考。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng) 零部件 局部電位差 燒蝕

中圖分類號(hào)：U225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0198-02

隨著我國鐵路的不斷發(fā)展，電氣化鐵路所占比重越來越大，電氣化鐵路的安全運(yùn)行對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩鸬街陵P(guān)重要的作用。電氣化鐵路供電系統(tǒng)是由高壓架空輸電線路、牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、電力機(jī)車、軌道及相關(guān)連接件組成的完整的供電回路，其中，接觸網(wǎng)設(shè)備作為牽引供電系統(tǒng)的主要部分，其沿鐵路線路架設(shè)，線條公里長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行條件惡劣，通常因設(shè)計(jì)、施工或檢修經(jīng)驗(yàn)不足等原因，造成接觸網(wǎng)設(shè)備電氣接觸不良，形成局部高電位差，燒蝕接觸網(wǎng)零部件。在實(shí)際運(yùn)營中，經(jīng)常遇到：承力索與接觸線之間環(huán)節(jié)吊弦燒斷、隔離開關(guān)引線與接觸網(wǎng)連接處燒傷、電連接線夾處燒傷、定位器與定位環(huán)絞接處燒傷、軟橫跨下部固定繩在定位環(huán)線夾處燒傷、交叉線索在交叉處燒傷等。從燒傷部位來看，一般都在導(dǎo)電回路的零部件接觸處，根本原因是高電位差集中在接觸部位造成零部件燒傷。從設(shè)計(jì)角度分析，接觸導(dǎo)線、承力索、饋電線的選擇一般是根據(jù)運(yùn)輸荷載計(jì)算確定，在導(dǎo)電性方面很容易達(dá)到供電負(fù)荷要求，而接觸網(wǎng)各零部件接觸處往往從設(shè)計(jì)上很難準(zhǔn)確把握，其問題一般在接觸網(wǎng)運(yùn)行一段時(shí)間后才能表現(xiàn)出來，更多的是靠運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)的積累，在運(yùn)行中分析并不斷改進(jìn)。

隨著電氣化鐵路的不斷發(fā)展，列車時(shí)速在不斷提高，牽引電流必然會(huì)相應(yīng)增大，接觸網(wǎng)零部件燒傷的幾率也會(huì)隨之增大，必須引起足夠重視。本文針對(duì)運(yùn)營單位近幾年發(fā)生的幾個(gè)接觸網(wǎng)零部件燒傷的情況進(jìn)行分析，明確原因，提出了相應(yīng)的處理措施。

1 局部電位差造成接觸網(wǎng)零部件燒蝕的案例及預(yù)防措施

1.1 軟橫跨定位環(huán)線夾和定位器銜接處因局部高電位差造成燒傷、燒斷的情況

2011年8月19日14時(shí)46分，有電力機(jī)車司機(jī)反映，在武九鐵路武東I場(chǎng)附近多臺(tái)機(jī)車受電弓不同程度剮傷損壞，接通知后，相關(guān)管理單位及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)檢查接觸網(wǎng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)武東客場(chǎng)至武東Ⅰ場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線139#支柱定位器從定位環(huán)線夾處抽脫，立即組織搶修，恢復(fù)了接觸網(wǎng)的正常運(yùn)行狀態(tài)，避免了一起弓網(wǎng)事故的發(fā)生。針對(duì)這一案例，大家進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、分析原因，由于武東客場(chǎng)139#位于武東Ⅰ場(chǎng)進(jìn)站信號(hào)機(jī)前端，機(jī)車在此頻繁起動(dòng)取流，因定位環(huán)線夾和定位器銜接主要是起機(jī)械連接作用，電氣連接不暢，當(dāng)電力機(jī)車起動(dòng)取流時(shí)造成大電流通過定位環(huán)線夾和定位器的銜接處，從而產(chǎn)生高電位差，造成定位環(huán)線夾和定位器掛鉤燒壞或燒斷，如圖1所示。為避免此類事故的發(fā)生，必須克服大電流通過定位環(huán)線夾和定位器銜接處時(shí)形成高電位差，可采取如下措施。

（1）在多股道車站的兩頭安裝股道間電連接，避免本線和鄰線大牽引電流通過定位環(huán)線夾和定位器銜接處。

（2）加裝橫向電連接，盡可能減小通過定位環(huán)線夾和定位器銜接處的電流。

（3）保持股道間電連接和橫向電連接的連接狀態(tài)。

1.2 承力索與接觸線之間環(huán)節(jié)吊弦被燒傷、燒斷的情況

1997年7月21日，京廣鐵路廣水直通場(chǎng)——楊家寨區(qū)間340#南第三根吊弦燒斷引發(fā)弓網(wǎng)故障，刮壞受電弓，中斷供電1小時(shí)10分。事后分析，是由于此處機(jī)車取流時(shí)，有較大電流通過吊弦，此處吊弦為環(huán)節(jié)吊弦，當(dāng)有較大電流通過時(shí)，因環(huán)節(jié)銜接處導(dǎo)電性能差，從而在此處產(chǎn)生局部高電位差，加速了吊弦的燒蝕，長時(shí)間后造成了燒斷的情況。針對(duì)這一情況，相關(guān)人員對(duì)該區(qū)段吊弦進(jìn)行了全面檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除吊弦環(huán)節(jié)間部分機(jī)械損傷外，電腐蝕情況非常普遍。為避免此類事故的發(fā)生，必須盡可能克服在吊弦間產(chǎn)生的高電位差，具體可采取如下措施。

（1）在適當(dāng)?shù)奈恢眉友b承力索與接觸線間的橫向電連接，減小通過吊弦中的電流，從而減小吊弦兩端的局部電位差，降低電腐蝕。

（2）采用絕緣吊弦，隔斷通過吊弦的電流。

（3）采用導(dǎo)流性能較好的整體吊弦，導(dǎo)通吊弦中的電流，減小吊弦兩端的局部電位差，降低電腐蝕。現(xiàn)階段，新建接觸網(wǎng)基本采用了整體吊弦，從運(yùn)行情況看，效果十分明顯。

1.3 縱向連接的電連接線夾和導(dǎo)線燒傷、燒斷的情況

2013年10月，接觸網(wǎng)檢修人員在設(shè)備巡視過程中，發(fā)現(xiàn)京廣鐵路駐馬店開閉所饋出線在上網(wǎng)點(diǎn)（F4#支柱處）一并溝線夾連接處有放電現(xiàn)象，后經(jīng)停電檢查發(fā)現(xiàn)并溝線夾有燒熔痕跡，線索燒斷多股，如下圖2所示，后經(jīng)及時(shí)處理，克服了一次重大供電設(shè)備事故的發(fā)生。2013年9月20日，京廣鐵路陸家山站3道21#支柱處，用于短接分段絕緣器的短接線與承力索連接的并溝線夾處放電，燒斷了承力索，中斷行車2小時(shí)03分，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，連接短接線和承力索的并溝線夾有嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象，線夾外部有明顯的過熱變色情況，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，2007年陸家山站接觸網(wǎng)改造時(shí)，3道21#處分段絕緣器為待拆除設(shè)備，當(dāng)時(shí)采用短接線短接進(jìn)行臨時(shí)過渡，一直到事發(fā)時(shí)。

以上兩個(gè)事件中，電連接處通過的電流主要為牽引電流，電流值較大，當(dāng)連接處電氣接觸不良時(shí)，會(huì)加速其電化腐蝕，接觸電阻會(huì)逐步增大，接觸處產(chǎn)生的電位差也相應(yīng)增大，最后導(dǎo)致并溝線夾燒損和承力索燒斷，為防止此類事故的發(fā)生，可采取如下措施。

（1）采用測(cè)溫裝置，對(duì)電連接線夾進(jìn)行測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

（2）電連接線夾長期運(yùn)行后氧化程度會(huì)越來越嚴(yán)重，接觸電阻不斷增大，有電流通過時(shí)會(huì)承受較大的電位差，建議對(duì)電連接線夾的電氣接觸部分進(jìn)行定期打磨，重新安裝，增強(qiáng)接觸處導(dǎo)電性。

1.4 交叉線索燒傷、燒斷的情況

2004年7月26日，鄭州供電段管內(nèi)京廣線廣武車站II道下錨承力索與4道承力索在70#定位點(diǎn)南2 m交叉接觸處，承力索斷線，造成京廣上行停電55 min。原因分析為兩支承力索長期互磨，且兩線電位差和電化學(xué)腐蝕所至，當(dāng)電力機(jī)車從接觸網(wǎng)取流時(shí)，各股道會(huì)同時(shí)給機(jī)車供電，接觸網(wǎng)不同的部位會(huì)產(chǎn)生不同的電位，從而產(chǎn)生電位差，承力索在交叉處似接非接，電位差造成交叉承力索之間放電，燒傷線索。為防止此類事故的發(fā)生，可對(duì)交叉線索采取防磨措施，并進(jìn)行等電位處理。

類似案例在接觸網(wǎng)實(shí)際運(yùn)營過程中還有許多，一般在接觸網(wǎng)運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)逐步暴露出來，就不再一一列舉。本文要說明的是，電連接處是電氣通路薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)電流通過時(shí)，其承受的電壓會(huì)隨著接觸電組的增大而增大，對(duì)這方面的檢修要采取動(dòng)態(tài)管理模式，適時(shí)檢查，定期拆開打磨，重新安裝。

2 設(shè)計(jì)單位應(yīng)考慮的措施

電氣回路問題一般是在接觸網(wǎng)運(yùn)行一段時(shí)間后才逐漸暴露出來，建議設(shè)計(jì)單位對(duì)已運(yùn)行的電氣化工程進(jìn)行定期回訪，了解運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，使接觸網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)更合理，把局部電位差造成接觸網(wǎng)零部件燒蝕、燒斷的情況降低到最低限度。本人認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面予以考慮。

（1）在定位器與定位環(huán)（或定位環(huán)線夾）之間采取等電位措施。

（2）站場(chǎng)股道間的電連接的位置應(yīng)合理，數(shù)量應(yīng)足夠，特別是經(jīng)常有電力機(jī)車起動(dòng)的地方。

（3）在交叉線索距離較近時(shí)，應(yīng)采取等電位措施。

（4）加強(qiáng)電連接設(shè)備的研究，探索出更合理的電氣連接方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 吉鵬宵.電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.