高鐵附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)間距不足的隱患分析和改進(jìn)措施

馬時(shí)達(dá) 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州供電段

AT供電方式具有供電電壓高、供電臂距離長、適應(yīng)大功率動(dòng)車組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。因此，高速鐵路牽引供電系統(tǒng)普遍采用該供電方式[1]。高速鐵路AT區(qū)段附加導(dǎo)線包括正饋線（AF線）、保護(hù)線（PW線）、避雷線等，主要作用為組成完整的高鐵AT供電電路、提升高速鐵路供電能力、降低雷擊過電壓造成的牽引供電設(shè)備故障率以及減少高鐵沿線電磁干擾等。設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，在大風(fēng)天氣下存在附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)絕緣距離不足引起短路跳閘的情況。

本文先是針對滬昆高鐵在大風(fēng)天氣下附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)絕緣距離不足引起短路跳閘案例進(jìn)行技術(shù)分析，列出附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)絕緣距離的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，接著針對不同類型的動(dòng)態(tài)距離不足情況提出相應(yīng)改進(jìn)措施，最后從科學(xué)的源頭設(shè)計(jì)、規(guī)范的運(yùn)行維護(hù)角度給出建議，確保高速鐵路的安全可靠供電。

1 附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)間距不足跳閘原因的技術(shù)分析

1.1 隧道口附近正饋線與避雷線之間

（1）故障概況

2020年3月21日，滬昆高鐵諸暨杭長場至杭州南杭長線路所上行942#-940#跨中AF線與避雷線放電引起跳閘?，F(xiàn)場天氣為雷雨大風(fēng)。

（2）跳閘原因分析

杭州南至諸暨上行940#-942#（K216+296-K216+339）為曲線區(qū)段，曲線半徑7005m，鄰近東山崗隧道。

940#為非絕緣關(guān)節(jié)錨柱、942#為隧道口2#柱，944#為隧道口1#柱，其中AF線940#安裝在柱頂水平肩架田野側(cè)（設(shè)計(jì)肩架長1 500 mm）、942#安裝在柱頂針式絕緣子上，避雷線940#安裝在桿頂肩架上（設(shè)計(jì)肩架高1 350 mm）、942#支柱下錨。940#支柱避雷線高于AF線、942#支柱避雷線低于AF線，940#-942#間跨中AF線與PW線形成立體交叉（圖1）。

圖1 940#-942#跨中放電示意圖

綜上所述本次跳閘原因在6-11級大風(fēng)的作用下，AF線與避雷線發(fā)生對舞現(xiàn)象，在舞動(dòng)過程中因暴雨天氣下空氣濕度極大，導(dǎo)致兩線跨中交叉處空氣絕緣距離不足放電，引起短路跳閘。

1.2 電纜上網(wǎng)隔離開關(guān)處正饋線（引線）與電纜爬架之間

（1）故障概況

2020年3月21日，滬昆高鐵諸暨杭長場至杭州南杭長線路所1118#（K220+922）AF線引線與電纜爬架放電引起跳閘?，F(xiàn)場天氣為雷雨大風(fēng)。

（2）跳閘原因分析

諸暨杭長場至杭州南杭長線路所1118#（K220+922）支柱為滬昆高鐵910供電單元AF線上網(wǎng)點(diǎn)，架空AF線與隔開由引線連接，AF線肩架設(shè)計(jì)長度1 250 mm，現(xiàn)場實(shí)際為1 350 mm。實(shí)測引線與電纜爬架靜態(tài)距離1 050 mm（圖2）。

綜上所述本次跳閘原因?yàn)?-11級大風(fēng)暴雨強(qiáng)對流天氣下空氣濕度極大，AF線（懸瓷安裝）擺動(dòng)后帶動(dòng)引線與電纜爬架空氣絕緣距離不足放電，引起短路跳閘。

1.3 絕緣關(guān)節(jié)隔離開關(guān)兩側(cè)正饋線與保護(hù)線之間

（1）故障概況

2020年3月22日，滬昆高鐵線義烏杭長場至塘雅線路所上行1206#-1204#跨中AF線與PW線絕緣距離不足放電，引起跳閘?，F(xiàn)場天氣為雷雨大風(fēng)。

（2）跳閘原因分析

義烏至塘雅上行1206#-1204#（K302+711-K302+760）為曲線區(qū)段，曲線半徑6 995 m。

1206#為絕緣錨段關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換柱、1204#為絕緣錨段關(guān)節(jié)錨柱，其中AF線、PW線在1204#柱頂平肩架田野側(cè)同架安裝，AF線低于PW線（設(shè)計(jì)AF線線夾距支柱1 500 mm，PW線線夾距支柱650 mm）；1206#支柱AF線安裝在柱頂平肩架田野側(cè)（設(shè)計(jì)肩架長1 250 mm）、PW線安裝在斜腕臂根部的田野側(cè)支座上，AF線高于PW線。1206#-1204#跨中AF線與PW線立體交叉處靜態(tài)測量距離1 000 mm（圖3）。

圖2 1118#放電示意圖

圖3 1206#-1204#跨中放電示意圖

綜上所述本次跳閘原因?yàn)?，在局部大風(fēng)及雷雨天氣的作用下，AF線與PW線發(fā)生對舞現(xiàn)象，舞動(dòng)過程中導(dǎo)致兩線交叉處空氣絕緣距離不足放電，引起短路跳閘。

2 附加導(dǎo)線絕緣距離相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

《高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》（TG/GD124-2015）第一百二十七條規(guī)定：當(dāng)接觸懸掛受溫度變化偏移時(shí)，隔離開關(guān)引線的長度應(yīng)保證有一定的活動(dòng)余量并不得侵入限界，引線擺動(dòng)到極限位置對接地體的距離不小于350 mm。

3 附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)距離不足原因分析

3.1 設(shè)計(jì)源頭上先天不足導(dǎo)致新線施工安裝遺留隱患

一是PW線在AF線肩架頂部的安裝方式不合理。PW線安裝在AF線間架的頂部，在PW線對向下錨、穿越開關(guān)桿和車站咽喉處支柱與硬橫梁轉(zhuǎn)換等容易產(chǎn)生跨中交叉、動(dòng)態(tài)絕緣間距不足隱患。

二是特殊部位AF線懸瓷安裝方式不合理。大風(fēng)天氣AF線懸瓷安裝方式擺動(dòng)幅度相對較大，特別是隔開桿處的AF引線隨著AF線擺動(dòng)量和自身的余量疊加更容易與電纜支架產(chǎn)生動(dòng)態(tài)絕緣間距不足隱患。

三是避雷線隧道內(nèi)落錨過渡安裝方式不合理。避雷線隧道外柱頂增高肩架懸掛、隧道內(nèi)落錨方式，容易產(chǎn)生隧道口跨中交叉過渡，引起動(dòng)態(tài)絕緣間距不足隱患。

3.2 運(yùn)行檢修中對動(dòng)態(tài)距離的檢測手段缺乏未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患

附加導(dǎo)線目前只能精確測量靜態(tài)間距，動(dòng)態(tài)絕緣距離缺少統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的測量儀器、測量方法，導(dǎo)致新線驗(yàn)收接管、設(shè)備運(yùn)行檢修很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患問題。

集大成是研究復(fù)雜性問題的基本要求，也是研究會(huì)數(shù)十年堅(jiān)持的工作方式。研究會(huì)在組織建設(shè)、學(xué)術(shù)交流及科研活動(dòng)管理，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程理論方法探索和創(chuàng)新，在面向現(xiàn)實(shí)問題系統(tǒng)工程研究及應(yīng)用實(shí)踐中，都把集大成創(chuàng)智慧作為基本工作模式。

4 附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)絕緣距離不足改進(jìn)措施

本文從避免不同附加導(dǎo)線跨中水平交叉和減少附加導(dǎo)線風(fēng)偏兩方面考慮，制定如下改進(jìn)措施。

4.1 隧道口附近正饋線與避雷線之間

改進(jìn)措施如下：調(diào)整隧道口附近避雷線落錨位置，提前下錨縮短避雷線架設(shè)范圍，避免避雷線與正饋線之間存在水平交叉點(diǎn)。

4.2 電纜上網(wǎng)隔離開關(guān)處正饋線（引線）與電纜爬架之間

改進(jìn)措施：在電纜上網(wǎng)正饋線引線側(cè)支柱上改進(jìn)正饋線固定懸掛點(diǎn)，采用支柱絕緣子固定正饋線，避免開關(guān)柱處正饋線因風(fēng)擺動(dòng)，同時(shí)在滿足各點(diǎn)絕緣距離的情況下，調(diào)整正饋線引線的長度，盡量縮短引線長度，并對兩根引線適當(dāng)進(jìn)行兩兩綁扎。正饋線安裝方案見圖4。

圖4 正饋線安裝方案

4.3 絕緣關(guān)節(jié)隔離開關(guān)兩側(cè)正饋線與保護(hù)線之間

改進(jìn)措施：將隔離開關(guān)柱兩側(cè)支柱的PW線調(diào)整至下底座安裝，保留原開關(guān)柱上PW線下底座處安裝，調(diào)整過程中注意PW線滿足安裝曲線要求。具體安裝方案見圖5。

圖5 PW線安裝方案

5 科學(xué)運(yùn)行維護(hù)

5.1 強(qiáng)化設(shè)備質(zhì)量源頭控制

在設(shè)計(jì)圖審查階段，要求設(shè)計(jì)盡量避免或減少附加導(dǎo)線出現(xiàn)立體交叉情況。建議將正饋線安裝在斜腕臂根部；在隧道口可單獨(dú)設(shè)立硬橫梁，使正饋線從硬橫梁門型框架中穿過，以增大正饋線與PW線、避雷線之間的距離。避雷線不應(yīng)在隧道口內(nèi)下錨，進(jìn)隧道時(shí)應(yīng)選擇容量符合要求的支柱提前下錨，以避免避雷線和正饋線出現(xiàn)水平交叉點(diǎn)的情況。

在新線介入階段，要核對附加導(dǎo)線是否有設(shè)計(jì)安裝圖，杜絕無設(shè)計(jì)施工。平推驗(yàn)收要重點(diǎn)關(guān)注附加導(dǎo)線的安全距離問題，檢查驗(yàn)收附加導(dǎo)線的懸掛點(diǎn)安裝位置、線索馳度是否符合設(shè)計(jì)圖要求，附加導(dǎo)線跨中動(dòng)靜態(tài)距離是否符合規(guī)范；上網(wǎng)檢查附加導(dǎo)線在隧道口、車站咽喉處、對錨處、上網(wǎng)點(diǎn)、隔開柱等特殊處所的線索間動(dòng)靜態(tài)距離是否規(guī)范。

5.2 加強(qiáng)設(shè)備隱患排查和整治

要結(jié)合2C巡視、步行巡視、登乘巡視、視頻回放等方式開展排查，對重點(diǎn)處所的動(dòng)態(tài)風(fēng)偏距離要上網(wǎng)檢查測量。針對附加導(dǎo)線(供電線、AF線、PW線、避雷線等)安全距離不足的隱患，包括靜態(tài)距離和動(dòng)態(tài)風(fēng)偏距離，凡是附加導(dǎo)線對接地體或其他線索靜態(tài)距離不足2 m的處所，必須上網(wǎng)測量風(fēng)偏動(dòng)態(tài)距離是否符合要求。

二是附加導(dǎo)線之間的安全距離，指高壓附加導(dǎo)線（供電線、AF線）對PW線、避雷線、接觸網(wǎng)的安全距離是否滿足規(guī)范要求。

三是排查重點(diǎn)處所必須全面覆蓋，包括接觸網(wǎng)供電線上網(wǎng)處的線索、引線對接地體動(dòng)態(tài)距離，隔離開關(guān)引線、正饋線跳線對接地體動(dòng)態(tài)距離，車站、隧道口AF線與避雷線、承力索交叉處動(dòng)態(tài)距離，供電線轉(zhuǎn)角桿跳線對接地體距離，上跨橋、鄰近橋墩處的AF線跨中對接地體動(dòng)態(tài)距離。

5.3 明確既有運(yùn)行設(shè)備的動(dòng)態(tài)間距標(biāo)準(zhǔn)

附加導(dǎo)線含引線（供電線、AF線）帶電部分對固定接地體距離滿足動(dòng)態(tài)極限大于350 mm的距離要求。

附加導(dǎo)線（供電線、AF線）帶電部分與跨線建筑物距離滿足動(dòng)態(tài)極限大于500 mm的距離要求。

AF線與接觸網(wǎng)距離滿足動(dòng)態(tài)極限大于540 mm的距離要求。

跨中交叉處帶電附加導(dǎo)線（供電線、AF線）與PW線、避雷線距離滿足動(dòng)態(tài)極限大于350 mm的距離要求。

5.4 研制線索動(dòng)態(tài)間距測量儀器

為方便作業(yè)人員現(xiàn)場檢測線索動(dòng)態(tài)間距數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)計(jì)最大風(fēng)速模擬最惡劣情況下線索動(dòng)態(tài)對舞時(shí)的張力，研制空間立體交叉線索動(dòng)態(tài)距離測量儀，科學(xué)、直觀檢測線索動(dòng)態(tài)絕緣間距。

6 結(jié)束語

（1）高速鐵路AT區(qū)段由于增加了正饋線，對線索間、線與固定接地體間的絕緣距離提出了更高的要求。

（2）新線設(shè)計(jì)時(shí)，在隧道口附近避雷線應(yīng)提前下錨，避免在隧道內(nèi)下錨造成正饋線與避雷線跨中存在交叉。

（3）在正饋線固定點(diǎn)處適當(dāng)采用支撐絕緣子，可減少正饋線因大風(fēng)造成的擺動(dòng)量。

（4）應(yīng)避免正饋線與PW線在跨中的交叉，新線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮正饋線與PW線保持一定的高差，必須交叉時(shí)交叉等高處應(yīng)設(shè)計(jì)為導(dǎo)線固定點(diǎn)。

（5）施工階段，應(yīng)從嚴(yán)控制好開關(guān)引線的弛度，避免弛度過松造成因風(fēng)擺過大。

本文針對滬昆高鐵在大風(fēng)天氣下附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)絕緣距離不足引起短路跳閘原因進(jìn)行了技術(shù)分析，并根據(jù)不同類型的動(dòng)態(tài)絕緣距離不足案例提出改進(jìn)措施，最后從科學(xué)運(yùn)行維護(hù)的角度給出建議，以期能提高對高速鐵路牽引供電的安全可靠性。