接觸網(wǎng)系統(tǒng)的主導電回路及其維護

王二堂

摘 要：接觸網(wǎng)系統(tǒng)的主導電回路不暢，將會燒損供電設備，造成弓網(wǎng)事故，對電氣化鐵路的運營產(chǎn)生不可估量的損失。為了保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)主導電回路的正常運行，在明確主導電回路的電氣連接、回路不暢的原因以及回路不暢易引起的故障或事故的前提下，應有針對性地采取措施對其進行維護。

關鍵詞：主導電回路；電氣連接；接觸線；承力索

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0172-03

1 何為接觸網(wǎng)系統(tǒng)的主導電回路

接觸網(wǎng)的主要作用是從牽引變電所向沿電氣化鐵路運行中的電力機車輸送電能。為了保證這一功能的實現(xiàn)，設計了一系列接觸網(wǎng)的結構。分析這些可以看出，其中的一些部分組件是為了保證接觸網(wǎng)的導電功能而設計的。接觸網(wǎng)系統(tǒng)起導電功能的回路是由饋電線、隔離開關、開關引線、接觸線、電連接器加強線、迂回線，捷接線等以及BT供電方式中的吸流變壓器、AT供電方式中的正饋線、鋼軌、回流線、吸上線等組成的，我們稱其為接觸網(wǎng)系統(tǒng)主導電回路。

2 主導電回路的電氣連接

主導電回路各部分間是利用各種線夾進行連接的，從而使得這一回路沿鐵路延伸，我們稱這些線夾（如供電線夾、電連接線夾、導線接頭線夾等）及其被連接的部分為主導電回路的電氣連接。這些電氣連接同樣應滿足對主導電回路的要求，即允許通過與被連接導線同樣的電流。因此，主導電回路中的電氣連接必須良好，這樣才能保證主導電回路的暢通。

3 造成主導電回路不暢的原因

所謂主導電回路“暢通”，就是要保證設計及運營實際所需的主導電回路的截面積（或當量面積）。導流不暢主要有以下幾方面的原因：

（1）錯誤接線造成主導電回路中某一處截面減少，阻抗加大，溫度過高而燒損燒斷主導電回路中某一點，造成接地短路，釀成事故。

（2）主導電回路中電氣連接不良，同樣造成因當量截面減少釀成的事故，如接觸線電連接線夾未緊固到位，供電線夾內有異物，造成該處導電截面降低而釀成事故。更加麻煩的是電氣連接由于長時間的運行、氣候變化、電流通過等造成的電的或化學的腐蝕，使電氣連接的阻抗增大造成主回路導流不暢。

在這些造成“不暢”的因素中，接線錯誤和電氣連接連接不良雖然造成的后果比較嚴重，但畢竟因其數(shù)量較少，原因較明顯易于防止?？梢酝ㄟ^提高廣大接觸網(wǎng)運行檢修人員的技術業(yè)務水平和責任心之后易于解決。對于因長期運行而產(chǎn)生的電氣連接的電的或化學的腐蝕，由于其沿整個電化區(qū)段分布，數(shù)量很多，各段的外界條件又有較大差異，使得腐蝕及阻抗增大的程度各不相同，相對來說比較難于控制。雖然其過程時間很長，但若失去控制也會發(fā)生意想不到的非主導電回路零部件的事故。如某區(qū)間由于電氣連接長期失控導致阻抗增大，使主導電回路不暢，牽引電流從吊弦通過，燒斷吊弦。吊弦燒斷后下垂，低于接觸導線，電力機車通過發(fā)生刮弓事故。所以對主導電回路的電氣連接不能掉以輕心，一定要時刻對管內的電氣連接的技術狀態(tài)連續(xù)地進行控制。

（3）串接在主導電回路中的設備，如隔離開關、吸流變壓器（BT供電方式）、自藕變壓器（AT供電方式）、負荷開關等。對于這些設備應該重點加以控制和維護，使其經(jīng)常處于良好的技術狀態(tài)，大準線因隔離開關緊固不到位有過事故教訓。

4 主導電回路不暢引起的故障或事故

主導電回路事故是指主導電回路內發(fā)生的接觸網(wǎng)事故，這些事故的發(fā)生雖然可能出現(xiàn)在主導電回路內不同的部位和零件上，但大都和牽引電流有關，也就是說大都屬于導流不暢引起的。同時，這一原因引起的事故在主導電回路之外的零部件上也有表現(xiàn)。

（1）電連接線夾與電連接線接觸不良，接觸導流部分長時間發(fā)熱，造成電連接線燒熔斷股、斷線或線夾燒熔、燒損，進而造成其他相關部件燒損、燒斷線事故。同時，燒斷的電連接線低于接觸線時，可能引起弓網(wǎng)故障。

（2）電連接線夾與接觸線、承力索接觸不良，長時間過熱，造成接觸線燒熔、斷線或承力索斷股、斷線。造成接觸網(wǎng)其他零部件（如吊弦，定位裝置）等燒損。

（3）隔離開關引線與接觸網(wǎng)或設備線夾等接觸不良，造成承力索、接觸線燒傷、斷線或隔離開關引線板、設備線夾燒損。

（4）隔離開關（負荷開關）引起的接線錯誤，造成燒斷線及其他接觸網(wǎng)零部件燒損。

（5）接觸線接頭導電情況不良，造成接頭燒傷、燒損斷線。

（6）饋線處、加強線處電連接器及接頭接觸不良，造成饋線、加強線燒斷股、斷線。

（7）隔離開關失修，觸頭接觸長期不良，大電流通過使動靜觸頭逐漸燒損而沒有發(fā)現(xiàn)，長時間如此，惡性循環(huán)，最后導致觸頭全部燒毀。當最后一次動、靜觸頭全部燒熔脫離接觸后，拉起電弧以維持牽引電流通過，電弧急劇燒熔觸頭及導電桿，高溫銅熔液大量落在支持絕緣子上引起絕緣子爆炸，使接觸網(wǎng)短路接地。

（8）接地線損壞或丟失，短路電流不能順地線、鋼軌（大地）、回流線流回牽引變電所，短路電流不足以使饋線開關跳閘，可能造成遂道埋入桿件、支柱燒損。

（9）吸流變壓器引線的線夾與線索接觸不良，造成引線和線索、線夾燒斷股、斷線、燒損或燒傷。

（10）主導電回路不暢造成其他種類的接觸網(wǎng)零部件燒傷、燒損故障或事故。

5 主導電回路的維護和控制

主導電回路在整個接觸網(wǎng)結構中的重要作用和地位是顯而易見的了，可以說它是體現(xiàn)接觸網(wǎng)沿線向電力機車輸送電能這一功能的主要角色。為了保證主導電回路的正常運行應該加強對其進行維護，而維護的重要技術基礎是對其技術狀態(tài)的控制。

要達到對主導電回路技術狀態(tài)的控制，首先要求運行管理部門制定一個突出重點的和有針對性的計劃，這個計劃應該是長期的、一貫的，它包括控制以及在此基礎上的維護。這個計劃的目的就是實現(xiàn)對主導電回路技術狀態(tài)的全程控制、及時維護，保證其正常運行：

（1）加強對主導電回路的巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)錯誤接線、不同錨段線索之間立方體交叉的垂直距離不符、各零部件的燒傷及發(fā)熱痕跡等，以便及時發(fā)現(xiàn)截面積不夠和非正常電流轉換的跡象，認真分析查找原因。這一檢查不同于步行巡視，可以有計劃地定期組織技術水平高、有判斷分析能力的接觸網(wǎng)檢修人員進行。

（2）及時安排夜間巡視檢查，以發(fā)現(xiàn)電氣連接及零部件受熱嚴重發(fā)紅的隱患。對于隔離開關、錨段關節(jié)的電連接處、站場橫向電連接、吸上線兩頭連接處要作為重點。

（3）可以根據(jù)不同區(qū)段的氣象及外部污染（特別是酸、堿氣體及粉塵）條件，定期地對電氣連接進行更換拆卸檢查，這種檢查可以抽樣進行。對要拆下來的電氣連接，拆卸前后進行現(xiàn)場對比、檢查，并對其解剖進行腐蝕情況的檢查，以便不斷掌握電氣連接的情況和腐蝕程度，以及它們之間的關系。通過抽樣檢查對不同區(qū)段的不同情況采取針對性的措施。

（4）對隔離開關、扼流變壓器等串接在主導電回路內的設備要定期進行檢查測試。檢查的重點是接觸情況。

上述各項檢查是控制主導電回路及其電氣連接技術狀態(tài)的重要手段，要納入接觸網(wǎng)的計劃。每項都應建立檔案專人負責，定期分析，持之以恒地連續(xù)進行，堅持下去必定會有成效。當然更重要的是研制或采用更加科學的手段，如目前已經(jīng)有的紅外測溫技術，結合接觸網(wǎng)的具體條件進行應用，提高檢測判斷的科學化和可靠性，據(jù)此進行有針對性的決策。

在進行檢測的基礎上用數(shù)據(jù)對主導電回路的技術狀態(tài)進行跟蹤控制，并據(jù)此安排檢修更換計劃，及時對發(fā)現(xiàn)的問題進行處理糾正，才能達到保證正常運行目的的實現(xiàn)。

運行中的接觸網(wǎng)，在該區(qū)段提高電力機車牽引對數(shù)使牽引電流增大時，應對主導電回路的導流能力進行復核，及時采取加強措施。在采取諸如加強線、并聯(lián)線等分流措施時，也應對原接觸網(wǎng)的主導電回路進行復核，對關鍵部位如隔離開關、電器連接進行適當?shù)募訌姟?/p>

多年的運行經(jīng)驗證明，導流系統(tǒng)的電氣連接是一個比較突出的薄弱環(huán)節(jié)。一旦開通運行就會受到腐蝕，由于數(shù)量很大，運行單位檢修比較困難，應該在設計時就對主導電回路電氣連接考慮加強措施。大準線某區(qū)段在運行數(shù)年之后檢查發(fā)現(xiàn)大電流區(qū)段電氣連接腐蝕嚴重，大面積發(fā)生來不及更換，采取了并聯(lián)一線夾的措施效果比較好，通過吊弦的非正常電流轉換現(xiàn)象消除了。加強的辦法一是選擇電氣連接方法，改為壓結方式，由于壓結工藝使接觸比較緊密，排除了原螺栓堅固的水分、污穢使其產(chǎn)生了腐蝕及接觸不良產(chǎn)生電氣燒傷的可能性，因而可以長年保持其導流截面。二是增加電氣連接零部件的接觸面積，考慮在一個大修期內由于各種因素引起的阻抗增加情況下仍能使導流暢通。在具體計算和測試的基礎上，分兩個或更多的牽引電流等級測定阻抗的最低限標準，據(jù)以掌握。與此相對應的電氣連接零件的接觸面積。至于一個大修期可能減少的當量截面或增加的阻抗值，可以在不同條件區(qū)段跟蹤檢查測量的基礎是加以核定。

6 接觸網(wǎng)結構中非正常電流轉換

設計中不起導電作用的承力索、吊弦等部件在結構中與主導電回路同樣處在帶電部分，但是它們和主導電回路之間以及它們相互之間的連接卻不具備導通牽引電流的條件（如材質、接觸面積和壓力等）。實際上，由于其處在帶電部分又和主導電回路一樣延鐵路伸長，而且它們之間均為金屬連接，運行中發(fā)現(xiàn)承力索、吊弦、甚至定位器等也有導電流現(xiàn)象。

（1）承力索：這里討論的是設計上不考慮導電流作用的鋼絞線承力索GJ—70或GJ-100。載流承力索應屬于主導電回路，不在這里討論。在錨段關節(jié)處及變電所饋出線處電連接，其承力索和接觸線被電連接線并聯(lián)成同一回路，因此，雖然設計不要求鋼承力索承擔導流任務（全部計算牽引電流均設計由足夠截面的接觸線傳導），但按照并聯(lián)回路導流原理，按其阻抗分配承力索中有一定的牽引電流通過被認為是正常的（有文件介紹約為全部牽引電流的10%）。如果超過這個正常數(shù)值，就可以認為主導電回路導流不暢，一定是這個回路中某處出了問題。

電連接線連接承力索的主要目的是機械上的懸吊作用，保證電連接線不刮弓。但承力索因此而參加了導流，雖然不是主導電回路，對于電連接線和承力索之間的連接也應按起導流作用對待。

（2）吊弦的主要作用是懸吊接觸線使之保持設計的弛度和均勻的彈性。其環(huán)節(jié)式的結構說明它不是導流而是保證受電弓通過時接觸線的彈性的。但有時我們會發(fā)現(xiàn)吊弦有因導流發(fā)熱而燒紅的痕跡，吊弦的環(huán)節(jié)有燒熔的現(xiàn)象。這除了判斷該吊弦已不正常應及時更換之外，說明主導電回路也有了問題，必須及時檢查。

（3）運行中曾發(fā)現(xiàn)定位器甚至腕臂也有導流發(fā)熱現(xiàn)象。如果得到了確認，說明主導電回路就在該支柱附近出了問題，應及時檢查分析。

由以上分析可見，處于懸掛結構內的帶電部件，除了主導電回路部分以外一般都不應有電流通過，這也是設計考慮的原則。但在運行中往往會有電流通過的現(xiàn)象，應該說有少量電流通過是正常的（如承力索中的10%），但是當發(fā)現(xiàn)吊弦燒紅、腕臂定位器燒傷等情況時，說明它們承擔了過量的電流，預示著主導電回路事故就要發(fā)生了。

7 如何防止非正常電流轉換？

防止非正電流轉換必須分清主導電回路內部、主導電回路與非主導電回路之間、主導電回路外部零部件之間產(chǎn)生的電流轉換的三種類型，摸清其發(fā)生的電流轉換的客觀規(guī)律，才能在此基礎上采取針對性的防止措施。如果站場上某位置兩錨段間的承力索和承力索之間通過斷續(xù)的接觸產(chǎn)生電流轉換，并在相互離開時拉出電弧燒傷斷股，這是屬于主導電回路外部的，是由于兩承力索之間的距離不夠引起的，也與其在站場上兩錨段所處的位置有關。這就需弄清站場接觸網(wǎng)牽引電流的方向。如果兩錨段接觸線之間或接觸線與另一錨段的承力索之間的距離不夠而發(fā)生斷續(xù)接觸，也同樣會發(fā)生燒傷，而且由于接觸線中通過的牽引電流較承力索大，后果會更加嚴重。簡單的防止辦法是在施工或運營維修中使其間保持足夠的距離，防止在溫度變化及風力振動時距離不夠。實在無法保證足夠的距離時，可以加裝等位線。還有一條措施就是保持站場股道間電連接器的足夠和接觸良好。這不但可能解決正線和側線之間個別點的非正常電流轉換問題，而且也保證了各側線和正線間電位相等，從而避免正、側線間任何一點可能產(chǎn)生的非正常的電流轉換。

承力索和加強線之間的電流轉換屬于主導電回路內外之間發(fā)生的非正常的電流轉換。某電化區(qū)段曾發(fā)生過二者交叉處垂直距離不夠再加外界條件變化（風力）造成碰觸燒斷線（承力索被燒斷）的情況，原因是二者之間有電位差。承力索不屬于主導電回路，加強線屬于主導電回路，但二者懸掛在同一腕臂上，理論上應該是等電位的，不應產(chǎn)生電流轉換。然而事實上產(chǎn)生了，并且燒斷了承力索，這就充分證明其間不僅有電位差且數(shù)值還不小。

運行中曾發(fā)生過加強線與接觸線之間發(fā)生非正常電流轉換燒斷加強線的情況，將此情況與前面所述聯(lián)系起來分析，結論就很明顯。

加強線、接觸線、承力索三條牽引電流通路（承力索為非主導電回路，但實際上通過一定牽引電流）在長距離內沒有良好的電氣連接，只通過每個懸掛點的承力索頂座、腕臂、定位器等非電氣連接的金屬連接并聯(lián)，當然會出現(xiàn)電位差異，通過這些非電氣連接進行的電流轉換會發(fā)生有關零部件的燒損，但仍然不能消除加強線、接觸線、承力索之間的電位差，遇有適合條件仍然會在其間出現(xiàn)非正常的電流轉換。如果每隔一定的距離在三者之間加強電連接器，象接觸線和承力索之間在大電流區(qū)段每隔一定距離（200m）加裝電連接器一樣，保證它們之間良好的電器連接，三者之間的電流轉換通過電連接器正常地進行，也就不會出現(xiàn)非正常的電流轉換而燒損導線發(fā)生事故了。

8 結語

為保證主導電回路的暢通，消除非正常電流轉換，需要從技術手段、檢修方式、增加巡視頻次以及人員管理等方面多措并舉，才能夠保證安全、平穩(wěn)地向電氣化鐵路供電。

參考文獻

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