風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)及其連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化

劉玉輝， 王玉環(huán)

（1.中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司工電部，北京 100000； 2.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043）

1 概述

近年來(lái)，電氣化鐵路接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)及其上網(wǎng)引線(xiàn)發(fā)生多起安全質(zhì)量事故，如長(zhǎng)大引線(xiàn)抽脫侵限、設(shè)備線(xiàn)夾燒損等，嚴(yán)重影響了電氣化鐵路的安全運(yùn)營(yíng). 隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)及電連接引線(xiàn)受雨、雪、霧、風(fēng)、冰、污穢、溫度等環(huán)境影響，在惡劣的環(huán)境條件下極易發(fā)生絕緣閃絡(luò)、設(shè)備線(xiàn)夾松脫、引線(xiàn)疲勞斷絲或斷股等故障，影響供電和行車(chē)安全，特別是在以大風(fēng)著稱(chēng)的蘭新鐵路及蘭新高鐵的線(xiàn)路上尤為顯著［1-2］.

蘭新鐵路、蘭新高鐵貫穿世界上罕見(jiàn)的安西、煙墩、百里、三十里風(fēng)區(qū)及達(dá)坂城、阿拉山口風(fēng)口. 特別是百里、三十里風(fēng)區(qū)內(nèi)大風(fēng)頻繁、風(fēng)力強(qiáng)勁、風(fēng)力變化劇烈、定向性極強(qiáng)，最大瞬時(shí)風(fēng)速超過(guò)60 m/s. 且具有特殊的鹽湖區(qū)，該區(qū)段“風(fēng)吹雪”現(xiàn)象比較嚴(yán)重，雪混合泥沙附帶片狀垃圾會(huì)影響開(kāi)關(guān)精準(zhǔn)開(kāi)合觸頭［3-5］.

1.1 隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)受風(fēng)影響

隔離開(kāi)關(guān)及電連接引線(xiàn)，引接接觸網(wǎng)各導(dǎo)線(xiàn)之間、分段之間、各股道之間接觸懸掛，為了保證電流的通暢，且具有良好的導(dǎo)電性、伸縮性和耐疲勞性能［6］. 在風(fēng)場(chǎng)內(nèi)，長(zhǎng)大引線(xiàn)受到橫向風(fēng)作用時(shí)，便在線(xiàn)索背后形成以一定頻率上下交替變化的氣流旋渦，從而使線(xiàn)索受到一個(gè)交變脈沖力作用［7-8］. 振動(dòng)的頻率發(fā)生一般為1～3 Hz，而接觸網(wǎng)的振動(dòng)頻率為1～5 Hz. 如果不采取措施，當(dāng)氣流旋渦交替變化頻率與導(dǎo)線(xiàn)固有自振頻率相等時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)在垂直面內(nèi)產(chǎn)生共振即引起導(dǎo)線(xiàn)振動(dòng)［9-10］.

1.2 隔離開(kāi)關(guān)本體“風(fēng)吹雪”狀態(tài)

鹽湖區(qū)含有灰塵或雪等氣流（風(fēng)）吹向隔離開(kāi)關(guān)的絕緣子，在絕緣子傘裙下面的棱槽間和瓷件背后空間產(chǎn)生旋渦、湍流和局部低氣壓，使帶雪灰塵顆粒黏附在電瓷表面［11-13］. 典型的“風(fēng)吹雪”嚴(yán)重影響了隔離開(kāi)關(guān)的絕緣柱體的絕緣性能.

1.3 接線(xiàn)端子及設(shè)備線(xiàn)夾接口問(wèn)題顯著

隔離開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)端子與設(shè)備線(xiàn)夾連接、設(shè)備線(xiàn)夾與引線(xiàn)壓接（螺栓連接）處因風(fēng)擺的隨機(jī)性會(huì)產(chǎn)生的機(jī)械累積疲勞、刀閘接觸不良及上網(wǎng)接口薄弱等問(wèn)題［14-15］. 近年來(lái)，設(shè)備線(xiàn)夾故障頻現(xiàn)，也是運(yùn)營(yíng)單位最為關(guān)注及有待優(yōu)化的課題.

2 風(fēng)區(qū)隔離開(kāi)關(guān)故障梳理

接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)諸多因風(fēng)災(zāi)引起的問(wèn)題. 如開(kāi)關(guān)引線(xiàn)與設(shè)備線(xiàn)夾、接線(xiàn)端子接口的“剛?cè)帷边B接大于10 mm處，極易形成弦的波節(jié)點(diǎn)，波節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的振幅變化劇烈，加速線(xiàn)索的疲勞破壞［16-18］.

2.1 風(fēng)區(qū)隔離開(kāi)關(guān)設(shè)置情況

蘭新鐵路、蘭新高鐵、南疆吐庫(kù)隔離開(kāi)關(guān)設(shè)置、供電方式、支柱類(lèi)型、電連接類(lèi)型等，如表1.

表1 隔離開(kāi)關(guān)設(shè)置情況Tab.1 Isolation switch settings

2.2 故障調(diào)查匯總

新疆百里、三十里及達(dá)坂城等風(fēng)區(qū)電氣化鐵路建設(shè)期間，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、模擬風(fēng)場(chǎng)計(jì)算、試驗(yàn)段驗(yàn)證、正式工程實(shí)施、故障整改措施等系列工程實(shí)踐活動(dòng)，建立了樣本空間觀測(cè)庫(kù). 蘭新高鐵百里風(fēng)區(qū)設(shè)有十處觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)定期巡視、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、測(cè)量參數(shù)分析，得到的基本樣本規(guī)律，如圖1，隔離開(kāi)關(guān)觀測(cè)故障點(diǎn)約為13%左右.

圖1 蘭新高鐵樣本空間中各故障類(lèi)型的分布Fig.1 Fault type distribution in the sample space of Lanzhou-Wulumuqi High-speed Railway

3 典型故障案例

風(fēng)區(qū)隔離開(kāi)關(guān)投入使用后，開(kāi)關(guān)、上網(wǎng)引線(xiàn)及各種電連接斷股、絕緣間隙等問(wèn)題比較突出，且具有一定的規(guī)律性和代表性，下面列舉幾個(gè)典型案例.

3.1 開(kāi)關(guān)觸頭故障

南疆鐵路吐庫(kù)段風(fēng)區(qū)，隔離開(kāi)關(guān)采用水平打開(kāi)方式，大風(fēng)持續(xù)作用導(dǎo)致水平刀閘接觸不良，處于半開(kāi)合狀態(tài)，產(chǎn)生間隙放電，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)頻繁“點(diǎn)燈泡的”故障，如圖2.

圖2 隔離開(kāi)關(guān)間隙放電Fig.2 Gap discharge of isolating switch

3.2 引線(xiàn)風(fēng)擺及“兩兩”磨損

蘭新高鐵運(yùn)營(yíng)期間，多處發(fā)生多根引線(xiàn)風(fēng)擺后相互磨損，引線(xiàn)根數(shù)及長(zhǎng)度在隔開(kāi)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)中非常重要，直接決定發(fā)生風(fēng)振的頻率、振幅及往復(fù)行程，如圖3.

圖3 多根引線(xiàn)“兩兩”相磨Fig.3 Lead wire abrasion

3.3 設(shè)備線(xiàn)夾及電連接線(xiàn)夾處線(xiàn)索脫落

2014年9月哈密至鹽泉北區(qū)間1594#支柱隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)脫落，其主要原因?yàn)楦綦x開(kāi)關(guān)3根引線(xiàn)在支持絕緣子處，采用線(xiàn)鼻子壓接后與接線(xiàn)銅板螺栓連接，且左側(cè)線(xiàn)鼻子與引線(xiàn)壓接不牢固，引線(xiàn)從在大風(fēng)作用下從線(xiàn)鼻子內(nèi)脫出，如圖4.

圖4 引線(xiàn)從設(shè)備線(xiàn)夾中脫出Fig.4 Lead wire disconnected from equipment clips

近年來(lái)，發(fā)生多起電連接線(xiàn)在線(xiàn)夾壓接處斷股故障.通過(guò)日常的巡視和2C、4C 分析，也不能明顯發(fā)現(xiàn)電連接線(xiàn)的異常情況，如圖5.

圖5 上網(wǎng)電連接線(xiàn)夾波接點(diǎn)斷裂Fig.5 Broken strand of electrical connection wire

3.4 絕緣距離不足

芨芨槽子牽引所2015年發(fā)生一起因大風(fēng)原因?qū)е翧F線(xiàn)對(duì)地絕緣距離不足引起跳閘，是因?yàn)榻佑|網(wǎng)雙極隔離開(kāi)關(guān)AF線(xiàn)側(cè)的引線(xiàn)與接地體間的距離不足造成的.

4 樣本空間記錄探查

針對(duì)此類(lèi)故障，自蘭新高鐵開(kāi)通以來(lái)，烏魯木齊各站段每年在春、秋風(fēng)季期間對(duì)風(fēng)區(qū)的隔開(kāi)引線(xiàn)進(jìn)行加強(qiáng)觀測(cè)并記錄數(shù)據(jù)，累積樣本空間，表2為2017年上半年風(fēng)季長(zhǎng)大引線(xiàn)的故障統(tǒng)計(jì)，故障頻次由2015—2017年呈遞減趨勢(shì)，期間也進(jìn)行系列的技術(shù)整改.

表2 三十里風(fēng)區(qū)風(fēng)季隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)故障記錄Tab.2 Fault record of isolating switch lead during the windy season

5 故障分析

根據(jù)詳細(xì)的運(yùn)營(yíng)記錄及樣本空間數(shù)據(jù)顯示，每個(gè)風(fēng)季隔離開(kāi)關(guān)的故障均不在少數(shù)，主要集中在引線(xiàn)的風(fēng)擺及其引起的次生故障（設(shè)備線(xiàn)夾），故障的位置較為明確，大部分屬于規(guī)律性故障.

5.1 風(fēng)場(chǎng)下的引線(xiàn)狀態(tài)

大風(fēng)引起的引線(xiàn)風(fēng)偏、馳振及溫度應(yīng)力耦合，是長(zhǎng)大引線(xiàn)脫落、絕緣不足及設(shè)備線(xiàn)夾及接口疲勞破壞的主要因素. 溫度效應(yīng)使得引線(xiàn)動(dòng)態(tài)變化由起始的等效線(xiàn)性變?yōu)榉蔷€(xiàn)性，引線(xiàn)一端固定，另一端引接至承力索，承力索隨溫度變化也發(fā)生動(dòng)態(tài)位移，因此引線(xiàn)的坐標(biāo)為三維動(dòng)態(tài)坐標(biāo). 不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)特性會(huì)導(dǎo)致引線(xiàn)的安裝曲線(xiàn)也不是唯一性，等效幾何關(guān)系如圖6所示.

圖6 溫度影響下的引線(xiàn)偏移狀態(tài)Fig.6 Lead deflection under the influence of temperature

5.2 設(shè)備線(xiàn)夾及隔離開(kāi)關(guān)的端子接口

引線(xiàn)的長(zhǎng)短受風(fēng)響應(yīng)，其擺動(dòng)往復(fù)行程是引起設(shè)備線(xiàn)夾及其端子接口破壞的直接原因，如圖7. 通過(guò)對(duì)引線(xiàn)監(jiān)測(cè)、運(yùn)營(yíng)檢修排查，斷股、斷裂的位置基本集中在線(xiàn)夾綁扎處及線(xiàn)夾坡口處，斷絲范圍在引線(xiàn)弧度端.

圖7 隔開(kāi)端子及設(shè)備線(xiàn)夾處引線(xiàn)擺動(dòng)Fig.7 Lead swing at isolating switch terminal and equipment clamp

5.2.1 上網(wǎng)引線(xiàn)處線(xiàn)夾及線(xiàn)索疲勞

設(shè)備線(xiàn)夾連接坡口處，引線(xiàn)受風(fēng)作用反復(fù)折彎，其弧度部分?jǐn)[幅頻率較高，設(shè)備線(xiàn)夾處應(yīng)力集中造成了剪切破壞. 線(xiàn)夾與引線(xiàn)連接處剛?cè)徇^(guò)渡不暢，導(dǎo)致離線(xiàn)夾10～30 mm處的引線(xiàn)斷股. 一般造成引線(xiàn)反復(fù)折彎與外部的環(huán)境風(fēng)速的大小和頻次有直接關(guān)系，據(jù)觀測(cè)，一般起始風(fēng)速不小于15 m/s，頻率約為1 Hz.

5.2.2 設(shè)備線(xiàn)夾施工、工藝問(wèn)題

設(shè)備線(xiàn)夾中的壓縮型線(xiàn)夾引線(xiàn)脫落，主要原因，一是壓接工藝缺陷，二是銅鋁過(guò)渡技術(shù)缺陷［19］.

1）壓接損傷

壓接工藝用手動(dòng)或電動(dòng)專(zhuān)用壓接工具對(duì)設(shè)備管及裸線(xiàn)進(jìn)行機(jī)械壓緊而產(chǎn)生的連接，使得金屬在規(guī)定的限度內(nèi)發(fā)生變形是將導(dǎo)線(xiàn)連接到接觸件上的一種技術(shù). 好的壓接連接會(huì)使金屬互溶流動(dòng)，使絞合導(dǎo)線(xiàn)和接觸件材料對(duì)稱(chēng)變形，但是近期此種工藝損傷較多，出現(xiàn)了過(guò)度壓接，導(dǎo)致設(shè)備線(xiàn)夾端部變形，線(xiàn)索損傷，加速了風(fēng)振切口斷裂，如圖8.

圖8 壓接不合格結(jié)構(gòu)Fig.8 Crimp unqualified structure

線(xiàn)夾處握裹荷載或滑移荷載不足產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致線(xiàn)與綁扎線(xiàn)下部位置磨損.

2）銅鋁過(guò)渡

在25 ℃下，銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為+0.337～+0.521 V之間，鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極為-1.66 V，二者之間有約2 V電位差，有電流通過(guò)時(shí)易引起銅鋁晶界面腐蝕而造成斷裂. 工藝的缺陷也是銅鋁過(guò)度線(xiàn)夾斷裂的一個(gè)重要因素，經(jīng)過(guò)閃光焊、摩擦焊等工藝的銅鋁過(guò)渡線(xiàn)夾，滯留焊縫中氧化鋁會(huì)形成“夾渣”，由于銅、鋁熱膨脹系數(shù)差異為0.000 006 9，在隔離開(kāi)關(guān)合閘狀態(tài)下，在焊接面的組織處產(chǎn)生熱應(yīng)力損傷. 接觸電阻增大，局部電流增大，在熱疲勞效應(yīng)下及頻繁的振動(dòng)下，可導(dǎo)致線(xiàn)夾燒損、斷裂，如圖9.

圖9 設(shè)備線(xiàn)夾斷裂Fig.9 Broken equipment clamp

5.3 開(kāi)關(guān)引線(xiàn)及設(shè)備線(xiàn)夾故障項(xiàng)點(diǎn)

自蘭新鐵路及蘭新高鐵開(kāi)通后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、樣本空間記錄統(tǒng)計(jì)及事故案例分析，隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)及其相關(guān)的故障項(xiàng)點(diǎn)及位置主要有6項(xiàng)，如表3.

表3 三十里風(fēng)區(qū)風(fēng)季隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)故障記錄Tab.3 Fault record of isolating switch lead during the windy season

6 隔離開(kāi)關(guān)相關(guān)針對(duì)性抗風(fēng)措施

綜合以上的事故案例總結(jié)，在風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)的故障大多以引線(xiàn)為主導(dǎo)，風(fēng)作為外激勵(lì)引發(fā)的故障主體為引線(xiàn)風(fēng)擺疲勞、磨損、線(xiàn)夾處疲勞斷股以及設(shè)備線(xiàn)夾及隔離開(kāi)關(guān)端子接口故障等. 逐本溯源，我們根據(jù)不同線(xiàn)路特征及環(huán)境特征，采取了系列抗風(fēng)措施以抑制引線(xiàn)風(fēng)振后效性的故障率.

6.1 獨(dú)立設(shè)置開(kāi)關(guān)柱

蘭新鐵路風(fēng)區(qū)，接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)采用單獨(dú)立柱方式，與轉(zhuǎn)換柱間距為2 m，實(shí)現(xiàn)故障分離，保證了一側(cè)的上網(wǎng)引線(xiàn)最短，可有效減少線(xiàn)索風(fēng)振. 蘭新鐵路2012 年年底開(kāi)通，經(jīng)歷了16 個(gè)風(fēng)季，最大瞬時(shí)風(fēng)力17級(jí). 單獨(dú)設(shè)置等徑圓鋼管柱增強(qiáng)了開(kāi)關(guān)安裝穩(wěn)定性，減少對(duì)網(wǎng)的擾動(dòng)，且隔振支撐有效地緩解了引線(xiàn)擺幅，運(yùn)營(yíng)近8年事故率相對(duì)較少，如圖10.

圖10 單獨(dú)立柱Fig.10 Single pillar

6.2 隔振措施

現(xiàn)場(chǎng)采用隔振措施主要是過(guò)渡絕緣子及橫擔(dān)式隔振支撐.

6.2.1 隔開(kāi)本體接線(xiàn)端子接口保護(hù)

過(guò)渡絕緣子直接將受風(fēng)擺動(dòng)的長(zhǎng)大引線(xiàn)阻隔，使隔開(kāi)接線(xiàn)端子板處的端子及線(xiàn)夾剛性增加，如圖11，圖中L1的距離一般不大于800 mm，在瞬時(shí)風(fēng)速60 m/s下，偏移不大于5 mm.

圖11 過(guò)渡絕緣子Fig.11 Transition insulator

6.2.2 隔振支撐

上網(wǎng)前采用折角風(fēng)振阻隔支撐及支持絕緣子做引線(xiàn)過(guò)渡. 最大特點(diǎn)是減少引線(xiàn)的長(zhǎng)度，對(duì)風(fēng)振頻率進(jìn)行機(jī)械阻隔，有效減少設(shè)備線(xiàn)夾與引線(xiàn)固定處的折彎頻次，如圖12.

圖12 隔振支撐Fig.12 Vibration isolation support

利用ANSYS仿真模擬計(jì)算蘭新高鐵隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)在最大風(fēng)偏不同溫度下的伸縮量動(dòng)態(tài)變化，如圖13.

圖13 引線(xiàn)有限元模型Fig.13 Finite element model of lead wire

1）蘭新高鐵. 0 ℃時(shí)線(xiàn)索長(zhǎng)度為9.558 m（半引線(xiàn)長(zhǎng)），按照有過(guò)渡隔振支撐與無(wú)隔振支撐進(jìn)行模擬計(jì)算，增設(shè)隔振支撐后引線(xiàn)的最大風(fēng)偏為134 mm，線(xiàn)脹量不大于12 mm. 采用折角風(fēng)振阻隔支撐及支持絕緣子做引線(xiàn)過(guò)渡. 隔振支撐的結(jié)構(gòu)形式為矩形管焊接結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度約為2.0 m，折疊角度30°左右，可有效地將風(fēng)擺降低50%以上.

2）蘭新鐵路. 0 ℃時(shí)線(xiàn)索長(zhǎng)度為5.025 m（半個(gè)線(xiàn)長(zhǎng)），極限溫差的伸縮量7 mm左右，不設(shè)置支撐情況線(xiàn)極限風(fēng)偏約為105 mm左右，設(shè)置阻隔支撐后風(fēng)偏移為37 mm，風(fēng)偏及設(shè)備線(xiàn)夾坡口的折彎概率降低64.7%，如圖14.

圖14 有隔振支撐引線(xiàn)的安裝曲線(xiàn)Fig.14 Installation curve of lead with vibration isolation support

6.3 引線(xiàn)的間隔措施

本文的圖3中，三根TRJ95的引線(xiàn)，在大風(fēng)的作用下“兩兩”磨損，造成其斷絲、斷股. 采用預(yù)絞式非等距間隔線(xiàn)夾，柔性間隔措施，且無(wú)螺栓免維護(hù). 非等距間隔線(xiàn)夾宜在雙支及以上的引線(xiàn)間設(shè)置，雙支引線(xiàn)設(shè)置一組，位于引線(xiàn)跨度的1/3處. 三支引線(xiàn)間隔錯(cuò)位設(shè)置兩組，間距不小于一組非等距間隔線(xiàn)夾的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度.

非等距間隔線(xiàn)夾的本體單絲按照TB/T 3111—2017［20］，采用銅合金單線(xiàn). 制造工藝采用螺旋預(yù)制成型工藝，成型時(shí)應(yīng)保證節(jié)距一致，纏繞的方向與引線(xiàn)線(xiàn)索外層絞向一致. 本體握力不小于300 N，振幅±35 mm、頻率3～5 Hz、2×106振動(dòng)試驗(yàn)后非等距間隔線(xiàn)夾無(wú)滑移、損傷，如圖15和表4所示.

圖15 非等距間隔線(xiàn)夾Fig.15 Non-equal spacing wire clips

表4 非等距間隔線(xiàn)夾Tab.4 Non-equal spacing wire clips

6.4 引線(xiàn)板

從隔離開(kāi)關(guān)端子引出的引線(xiàn)經(jīng)過(guò)渡絕緣子，由原斷線(xiàn)通過(guò)改為連續(xù)通過(guò)上網(wǎng)，其目的是減少設(shè)備線(xiàn)夾的數(shù)量、保證電流連續(xù)性及防止隔離開(kāi)關(guān)本體出線(xiàn)側(cè)線(xiàn)索疲勞. 連續(xù)引線(xiàn)在風(fēng)擺時(shí)，絕緣子的金屬附件側(cè)產(chǎn)生微動(dòng)切割，發(fā)生累積磨損. 現(xiàn)場(chǎng)反饋，在很短時(shí)間內(nèi)會(huì)將引線(xiàn)的單絲磨斷，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)斷線(xiàn)事故. 針對(duì)這一問(wèn)題，擬采用具有線(xiàn)槽、坡口的引線(xiàn)壓板，平滑緩坡過(guò)渡，可有效防止線(xiàn)索相對(duì)微動(dòng)及切割，如圖16、17.

圖16 引線(xiàn)壓板安裝圖Fig.16 Installation grapb of lead wire pressure plate

圖17 引線(xiàn)壓板安裝圖（單位：mm）Fig.17 Installation graph of lead wire pressure plate（unit：mm）

引線(xiàn)壓板的過(guò)渡措施在西成高鐵及銀西高鐵中均有應(yīng)用，西成高鐵開(kāi)通4年，銀西開(kāi)通2年，目前引線(xiàn)壓板的工作狀態(tài)良好.

6.5 銅鋁過(guò)渡設(shè)備線(xiàn)夾優(yōu)化

引線(xiàn)為鋁絞線(xiàn)時(shí)，鋁質(zhì)設(shè)備線(xiàn)夾與銅質(zhì)隔離開(kāi)關(guān)接線(xiàn)端子間的過(guò)渡方式一般可采用直接或間接過(guò)渡.下面介紹一下過(guò)渡的具體措施.

6.5.1 工藝優(yōu)化的銅鋁過(guò)渡線(xiàn)夾

原銅鋁過(guò)渡線(xiàn)夾工藝一般有：閃光對(duì)接焊、摩擦對(duì)接焊、爆炸焊和釬焊. 閃光、摩擦焊其失效主要是由電化學(xué)腐蝕、受力條件、熱膨脹系數(shù)等因素造成. 由于銅鋁屬于異種金屬，二者間天然的電位差再加上環(huán)境介質(zhì)侵蝕是導(dǎo)致線(xiàn)夾斷裂的主要原因，經(jīng)試驗(yàn)及應(yīng)用調(diào)查，采用層壓熔化焊接優(yōu)化工藝，即用弧光把銅鋁復(fù)合板表面加熱融化后加壓壓接在一起，可有效提高銅鋁過(guò)渡線(xiàn)夾性能，目前在京滬高鐵、西成高鐵等線(xiàn)路均有應(yīng)用，如圖18.

圖18 銅鋁過(guò)渡線(xiàn)夾Fig.18 Copper aluminum transition clamp

螺栓型、壓接型銅鋁過(guò)渡線(xiàn)夾，本體均按照GB/T 1196—2017，采用鋁含量不低于99.5%的鋁型材制造，過(guò)渡銅層按照GB/T 5231—2012，采用T2銅型材.

6.5.2 間接銅鋁過(guò)渡

間接過(guò)渡方式推薦采用銅鋁過(guò)渡板進(jìn)行電氣及機(jī)械過(guò)渡，銅鋁過(guò)渡板是一種銅鋁復(fù)合型材，具有導(dǎo)電性強(qiáng)、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕等特點(diǎn).

該型材采用連續(xù)半熔態(tài)軋制復(fù)合方法，在表面連續(xù)復(fù)合一定厚度銅及銅合金板帶，銅鋁界面處發(fā)生原子擴(kuò)散，銅鋁結(jié)合界面為冶金結(jié)合. 該型材具有良好的機(jī)電性能，在溫度變化范圍-50～130 ℃、循環(huán)1000次后，銅鋁剝離強(qiáng)度仍能達(dá)到12 N/mm，具有良好的熱穩(wěn)定性. 圖19中銅鋁過(guò)渡板安裝時(shí)，在板的端部有彎曲識(shí)別，可避免安裝反向.

圖19 銅鋁過(guò)渡板安裝圖Fig.19 Installation graph of copper aluminum transition plate

7 結(jié)論

本文在總結(jié)我國(guó)風(fēng)區(qū)電氣化鐵路接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用百里風(fēng)區(qū)樣本觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)定期巡視、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、測(cè)量參數(shù)分析等，針對(duì)蘭新鐵路、蘭新高鐵運(yùn)營(yíng)期間故障梳理，對(duì)接觸網(wǎng)的隔離開(kāi)關(guān)的安裝、引線(xiàn)設(shè)置、設(shè)備線(xiàn)夾及局部結(jié)構(gòu)防護(hù)進(jìn)行了優(yōu)化. 主要建議如下：

1）實(shí)踐證明，無(wú)論普速鐵路還是高速鐵路，單、雙極隔離開(kāi)關(guān)本體輸出端子側(cè)宜增設(shè)過(guò)渡支持絕緣子.

2）引線(xiàn)的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)具體的工程工況計(jì)算確定，長(zhǎng)大引線(xiàn)增設(shè)隔震支撐措施.

3）線(xiàn)索連接、固定處的微動(dòng)磨損及坡口處累積疲勞可采用引線(xiàn)壓板過(guò)渡，但是需要注意的是引線(xiàn)壓板須有卡槽和彎弧曲面.

4）附加導(dǎo)線(xiàn)上網(wǎng)處的銅鋁過(guò)渡板的使用，注意識(shí)別標(biāo)致.

5）建議運(yùn)維單位加強(qiáng)對(duì)開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)引線(xiàn)的監(jiān)控，可采取在線(xiàn)監(jiān)測(cè)測(cè)溫等技術(shù)手段.

實(shí)踐表明，采取以上的優(yōu)化措施，在規(guī)范接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)施工安裝、引線(xiàn)連接、零部件匹配及提高接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)用的安全性、可靠性等方面均有指導(dǎo)性意義，內(nèi)陸及沿海地區(qū)的電氣化鐵路接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)的安裝也可參考使用.