電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障及保護(hù)措施

王龍

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京102600）

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)的需求在不斷提高，鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，電氣化鐵路遍及各個(gè)運(yùn)輸干線。如果出現(xiàn)接觸網(wǎng)弓網(wǎng)故障，修復(fù)具有一定的難度，故障范圍比較大，停電時(shí)間很長，在很大程度上影響著交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展[1]。

2 電氣化鐵道接觸網(wǎng)的特點(diǎn)

接觸網(wǎng)指的是在露天架設(shè)、沒有備用的戶外供電裝置，極易受各種外界自然因素的影響，在出現(xiàn)故障問題時(shí)，會(huì)威脅列車運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，電氣化鐵道接觸網(wǎng)必須具備以下特點(diǎn)：（1）接觸網(wǎng)懸掛彈性須均勻；（2）接觸線坡度變化須平滑；（3）在受電弓壓力和風(fēng)力的作用下，接觸網(wǎng)具備一定的穩(wěn)定性；（4）接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)和零件需要輕巧、簡單，具有一定的標(biāo)準(zhǔn)化；（5）接觸網(wǎng)要具有抗腐蝕性和耐磨性；（6）接觸網(wǎng)建設(shè)在滿足各項(xiàng)性能的基礎(chǔ)上，能節(jié)省更多的成本。

3 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障及原因分析

3.1 弓網(wǎng)故障

弓網(wǎng)的主要作用是在受電弓和接觸網(wǎng)密切接觸的情況下，將電能源傳輸?shù)诫娏C(jī)車中，常用的供電方式主要有3種，分別是單邊供電、雙邊供電和越區(qū)供電。

通常情況下，弓網(wǎng)故障指的是接觸網(wǎng)參數(shù)出現(xiàn)了很大變化，接觸網(wǎng)零件脫落和變形，但表面出現(xiàn)損壞問題時(shí)會(huì)引發(fā)弓網(wǎng)故障，其主要原因是：（1）接觸網(wǎng)部件結(jié)構(gòu)問題，在長期的使用中出現(xiàn)動(dòng)蕩、施工隱患的情況下，會(huì)帶來接觸網(wǎng)零件變形和脫落問題；（2）在鐵道系統(tǒng)列車速度不斷提升的大背景下，接觸網(wǎng)部件逐漸成為接觸網(wǎng)彈性比較薄弱的位置，這時(shí)弓網(wǎng)壓力不斷增加，極易導(dǎo)致螺栓脫落問題；（3）接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致接觸網(wǎng)故障的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)和施工等因素的影響下，出現(xiàn)接觸網(wǎng)隱患，尤其是在天氣、溫差等因素的影響下極易出現(xiàn)故障；（4）接觸網(wǎng)零件主體和安裝形式問題，如標(biāo)示牌等，由于牌面面積相對(duì)較大，安裝形式簡單且易被鐵絲固定，會(huì)出現(xiàn)被風(fēng)吹落的現(xiàn)象，部分接觸網(wǎng)零件也會(huì)出現(xiàn)這一問題，施工安裝極易受外界因素的影響，出現(xiàn)脫落現(xiàn)象；（5）造成零件脫落的原因可能是零件質(zhì)量問題，在零件質(zhì)量不滿足要求的情況下接觸網(wǎng)參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。

3.2 絕緣故障

接觸網(wǎng)屬于高壓供電設(shè)備，其具有一定的特殊性。絕緣是接觸網(wǎng)中基本和重要的技術(shù)指標(biāo)，但與地方供電線存在一定差異，接觸網(wǎng)懸掛高度和列車比較近，極易被環(huán)境污染，在外界環(huán)境因素的影響下，為絕緣工作帶來了一定的難度[2]。絕緣材質(zhì)、絕緣體和空氣間隙會(huì)導(dǎo)致絕緣故障的出現(xiàn)，其主要表現(xiàn)出接觸網(wǎng)帶電部分對(duì)接觸體放電，絕緣體部件會(huì)被擊穿，出現(xiàn)接觸網(wǎng)對(duì)地面放電的現(xiàn)象。造成絕緣故障的主要原因是清掃間距相對(duì)較長，周圍環(huán)境污染問題比較嚴(yán)重，絕緣子表面會(huì)覆蓋大量導(dǎo)電介質(zhì)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象；清掃工作不到位、周邊出現(xiàn)化工污染問題時(shí)，絕緣子表面會(huì)覆蓋大量導(dǎo)電介質(zhì)被擊穿；電氣列車經(jīng)過時(shí)，接觸網(wǎng)和電氣列車會(huì)長期處于摩擦運(yùn)行狀態(tài)，接觸網(wǎng)表面出現(xiàn)一層碳粉，而碳粉會(huì)使電弧沿著表面出現(xiàn)擊穿故障。另外，在鐵路旁邊會(huì)出現(xiàn)建筑物和自然植物，外界物體遇到自然災(zāi)害時(shí)會(huì)改變?cè)械臓顟B(tài)。因此，在接觸網(wǎng)和外界物體距離近的情況下，接觸網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)漏電故障。

3.3 電氣聯(lián)結(jié)故障

接觸網(wǎng)屬于機(jī)電合一的供電設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)電氣問題。雖然電氣故障相對(duì)較少，但會(huì)帶來嚴(yán)重的影響，如電氣燒傷就是一種比較嚴(yán)重的故障。通常情況下，造成電氣燒傷的主要原因是牽引裕量問題。一般在電氣化設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮電氣線路牽引運(yùn)能的裕量增加情況。但是，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中，鐵路運(yùn)輸發(fā)展十分迅速，現(xiàn)有的牽引運(yùn)能正價(jià)會(huì)超出裕量，極易引發(fā)電氣燒傷故障。

4 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的主要影響因素

4.1 施工質(zhì)量不滿足相關(guān)要求

在電氣化鐵路接觸網(wǎng)施工過程中，施工技術(shù)人員未將各個(gè)部位的螺栓按照相關(guān)要求進(jìn)行安裝，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、脫落問題，導(dǎo)致接觸網(wǎng)參數(shù)出現(xiàn)變化。在電氣化鐵路接觸網(wǎng)參數(shù)超過受電弓工作范圍的情況下，會(huì)出現(xiàn)鉆弓、打弓問題。

4.2 接觸網(wǎng)部件變形或零件脫落

在鐵路列車長期運(yùn)行的過程中，極易出現(xiàn)震動(dòng)疲勞問題，導(dǎo)致部件變形、零部件脫落。在列車車速快速提升的大背景下，接觸網(wǎng)會(huì)承受很大的壓力，也會(huì)加快零部件脫落。

4.3 接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理

在電氣化鐵路接觸網(wǎng)施工和設(shè)計(jì)過程中，會(huì)遇到接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理的問題，進(jìn)而引發(fā)接觸網(wǎng)故障。

4.4 自然災(zāi)害

接觸網(wǎng)屬于露天裝置，在外界自然災(zāi)害的影響下，會(huì)出現(xiàn)支柱傾斜問題，導(dǎo)致接觸網(wǎng)參數(shù)出現(xiàn)變化，且設(shè)置位置具有一定的局限性，會(huì)出現(xiàn)破壞問題，導(dǎo)致接觸網(wǎng)支柱、接觸網(wǎng)懸掛參數(shù)發(fā)生變化，引發(fā)一系列故障。

5 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的保護(hù)措施

5.1 弓網(wǎng)故障的應(yīng)對(duì)措施

為了有效地解決弓網(wǎng)故障，相關(guān)技術(shù)人員需要強(qiáng)化接觸網(wǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)工作。嚴(yán)格按照運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行，定期監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)，掌握設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，在出現(xiàn)問題的情況下及時(shí)進(jìn)行修正和更換。并強(qiáng)化接觸網(wǎng)各個(gè)位置的螺栓、止動(dòng)墊片、螺母等各項(xiàng)檢查工作，在設(shè)備投入使用初期，需要做好各個(gè)部位螺栓和螺母加固工作，定期檢查運(yùn)行松動(dòng)問題。除此之外，在各項(xiàng)條件允許的情況下，盡量使用防松螺母或其他防松措施。在實(shí)際的設(shè)備安裝過程中，需要深入分析各個(gè)地區(qū)的氣候條件、溫度條件，做好自然災(zāi)害預(yù)防準(zhǔn)備工作。

5.2 絕緣故障的應(yīng)對(duì)措施

在絕緣故障應(yīng)對(duì)過程中，相關(guān)人員需要做好絕緣清掃工作。在短期內(nèi)清掃污染嚴(yán)重的區(qū)域，并在外部環(huán)境惡劣區(qū)域?qū)嵭锌刮坌詮?qiáng)的硅橡膠絕緣子，如化工廠、礦場(chǎng)等粉塵污染嚴(yán)重區(qū)段的絕緣體。另外，為了有效地調(diào)整接觸網(wǎng)線索，需要深入分析外部環(huán)境和溫度的變化，確保絕緣物體承受一定范圍內(nèi)的溫差變化，及時(shí)地清除鐵路的各項(xiàng)影響因素，如周邊建筑物、植物和動(dòng)物等。

5.3 電氣聯(lián)結(jié)故障的措施

在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中，電氣聯(lián)結(jié)故障的主要原因是運(yùn)輸過程中出現(xiàn)超負(fù)荷問題，相關(guān)人員需要采取相應(yīng)的措施解決這一問題：（1）加大電氣化鐵路接觸網(wǎng)的載流量，確保接觸網(wǎng)載流量滿足最大運(yùn)輸需求；（2）增設(shè)電氣鐵路和接觸網(wǎng)，這樣能夠分擔(dān)運(yùn)輸壓力，減少電氣聯(lián)結(jié)故障的出現(xiàn)。

6 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化鐵路運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展中，人們?cè)絹碓街匾曤姎饣F路接觸網(wǎng)的安全及可靠性。電氣化鐵路接觸網(wǎng)的主要構(gòu)成是接觸懸掛、支持裝置和定位裝置。電氣化鐵路接觸網(wǎng)鐵路運(yùn)行狀態(tài)與施工技術(shù)和運(yùn)維管理之間的聯(lián)系比較密切，相關(guān)部門需要深入分析電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障，并采取相關(guān)措施予以保護(hù)。