高鐵站場(chǎng)典型主導(dǎo)電回路分流案例分析

1、高鐵站場(chǎng)典型主導(dǎo)電回路分流案例分析金智杰摘要：牽引供電系統(tǒng)中接觸網(wǎng)主導(dǎo)電回路暢通與否直接影響供電質(zhì)量和列車運(yùn)行，為更好地掌握其工作特性，通過(guò)對(duì)兩起典型高鐵站場(chǎng)由于主導(dǎo)電回路分流造成的接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷的案例，分析事故形成原因，采取相應(yīng)預(yù)防措施，便于在實(shí)際工作中掌握主導(dǎo)電回路工作原理和事故預(yù)防措施，保證供電的可靠性、安全性。關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)、主導(dǎo)電回路、分流、故障電氣化鐵道中，接觸網(wǎng)設(shè)備是在力與電的雙重作用下工作的，所以機(jī)械故障和電氣燒傷故障構(gòu)成了接觸網(wǎng)故障的主體。以京滬高鐵電氣化鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行中的實(shí)際情況為例，在車站、動(dòng)車段等運(yùn)輸繁忙及動(dòng)車組開行密度大等因素的影響下，接觸網(wǎng)設(shè)備的電氣燒傷現(xiàn)象已愈發(fā)突

2、出，而且電氣燒傷問(wèn)題不易于發(fā)現(xiàn)，危害性很大，防治接觸網(wǎng)設(shè)備發(fā)生電氣燒傷故障已成為確保接觸網(wǎng)供電安全和鐵路行車安全的一個(gè)重要課題。本文通過(guò)兩起典型案例來(lái)對(duì)主導(dǎo)電回路不暢導(dǎo)致分流燒損接觸網(wǎng)零件進(jìn)行分析，并提出防治措施。1、主導(dǎo)電回路概念接觸網(wǎng)的主要功能是從牽引變電所向沿電氣化鐵路運(yùn)行中的電力機(jī)車輸送電能。為了保證接觸網(wǎng)這一功能的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一系列接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，其中的一些部分與組件是為了保證接觸網(wǎng)整體的主要功能導(dǎo)電功能而設(shè)計(jì)的，如:支柱、腕臂、軟橫跨、吊弦等。而真正的導(dǎo)電回路是由饋電線、隔離開關(guān)、開關(guān)引線、接觸線、電連接線等組成，稱其為主導(dǎo)電回路。主導(dǎo)電回路各部分是由各種線夾連接的，從而使

3、得這一回路沿鐵路延伸，滿足向電力機(jī)車供電的需要。這些線夾及其被連接的部分為主導(dǎo)電回路的電氣連接，這些電氣連接同樣具備主導(dǎo)電回路的要求，即允許通過(guò)與被連接導(dǎo)線同樣的電流。因此，主導(dǎo)電回路中的電氣連接必須良好，這樣才能保證主導(dǎo)電回路的暢通。2、站場(chǎng)內(nèi)主導(dǎo)電回路不暢的幾種原因電氣連接部分因連接不良或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行松動(dòng)等原因引起的電化學(xué)腐蝕，造成主導(dǎo)電回路的截面（或當(dāng)量截面積）不足，電氣連接阻抗加大，從而導(dǎo)流不暢，燒傷接觸網(wǎng)設(shè)備。如：將承力索納入了電連接電氣導(dǎo)流的一部分；電連接線夾大小槽裝反；線夾內(nèi)有雜物；設(shè)備線夾間非面面接觸等等。2.1設(shè)計(jì)施工造成的設(shè)備隱患隨著鐵路不斷提速和萬(wàn)噸重載列車的開行，目前線路

4、的牽引運(yùn)能多已超出了設(shè)計(jì)裕量。雖對(duì)線路牽引運(yùn)能的增加裕量有所考慮，但原采用的一些線索因持續(xù)載流量偏小而承受不了大電流的長(zhǎng)期運(yùn)行，發(fā)生了電氣燒傷。原設(shè)計(jì)中的電連接的位置和數(shù)量也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大功率機(jī)車持續(xù)載流的需要。特別是在坡度較大站場(chǎng)，電連接及變電所饋出端各類設(shè)備線夾容量不足，錨段內(nèi)股道電連接安裝間距較大的問(wèn)題更為突出，在機(jī)車持續(xù)取流時(shí)極易導(dǎo)致設(shè)備的燒損，發(fā)生零部件脫落、斷線事故，給運(yùn)輸生產(chǎn)帶來(lái)很大的干擾。另外多股道站場(chǎng)內(nèi)立體交叉的接觸網(wǎng)線索、錨段關(guān)節(jié)、線岔處等，因施工時(shí)未能嚴(yán)格執(zhí)行安裝標(biāo)準(zhǔn)，受風(fēng)力、溫度變化、電力機(jī)車通過(guò)等因素作用，有壓差的帶電線索的絕緣距離不夠，發(fā)生弧光放電、燒傷設(shè)備的現(xiàn)

5、象。相同或不同材質(zhì)的線索間的線夾，采用點(diǎn)線式而不是面面式接觸、阻抗較大，加之連接件材質(zhì)和壓接工藝不合理、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫升過(guò)高，造成線索和線夾發(fā)生燒傷。2.2主導(dǎo)電回路未形成閉環(huán)、主導(dǎo)電通道曲折站場(chǎng)中的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在進(jìn)行電氣連接時(shí)，由于種種原因造成主導(dǎo)電回路未形成閉環(huán)、主導(dǎo)電通道曲折，引起分流嚴(yán)重而燒傷接觸網(wǎng)零部件。有些站場(chǎng)由于饋電線只在單條股道上網(wǎng)，未對(duì)同饋線的其他股道進(jìn)行上網(wǎng)，致使同饋線的其他股道以及相鄰區(qū)間機(jī)車取流的電流都要通過(guò)其上網(wǎng)，引起股道上網(wǎng)處局部溫升過(guò)高，容易照成上網(wǎng)股道的電連接線夾內(nèi)接觸線斷線事故。2.3 股道間電連接的設(shè)置遠(yuǎn)離軟橫跨部分站場(chǎng)在設(shè)計(jì)、施工時(shí)股道間電連接離此股

6、道的軟橫跨定位較遠(yuǎn)。當(dāng)電力機(jī)車在此道取流時(shí)，主供電流通過(guò)與鄰道相連的電連接迂回流向電力機(jī)車，而由于此股道的軟橫跨位于電源側(cè)，故定位繩的分流比較大，該分流電流從鄰道經(jīng)軟橫跨上下部固定繩、定位環(huán)線夾、定位器到本道。而定位環(huán)線夾與定位器間為非永久固定性連接，當(dāng)電力機(jī)車通過(guò)時(shí)受電弓的抬升力使定位器瞬時(shí)減載導(dǎo)致定位器與定位環(huán)線夾間松動(dòng)，兩者接觸電阻加大，分流電流流過(guò)時(shí)溫升過(guò)高，時(shí)間一長(zhǎng)便造成了定位環(huán)線夾與定位鉤間的燒傷。2.4 零部件分流在接觸網(wǎng)中，電氣連接數(shù)量越多、性能越好，零部件的分流就越小，但是，電氣連接數(shù)量再多、性能再好，也不可能把其它零部件的分流減為零。零部件分流有其固然性，不能將分流問(wèn)題統(tǒng)統(tǒng)

7、歸結(jié)為電氣連接不良。有分流就會(huì)產(chǎn)生電氣燒傷，尤其是對(duì)活動(dòng)部位的危害性較大。因?yàn)榛顒?dòng)部位處多為點(diǎn)線接觸而非面面接觸、且活動(dòng)鉸結(jié)的活動(dòng)量大，這樣活動(dòng)部位處的電氣接觸電阻也就比較大，所以分流燒傷程度比較重。我段豐沙大線平時(shí)檢修時(shí)常常在周圍電氣連接性能良好的情況下，發(fā)現(xiàn)許多烏黑的吊弦本體并不銹蝕，但在調(diào)整導(dǎo)高的過(guò)程中，夾在接觸線吊弦線夾內(nèi)的4.0鐵線回頭彎曲處常常折斷，其與接觸線吊弦線夾內(nèi)掛口相接觸的彎曲面上呈紅褐色，并且有窩狀麻點(diǎn)，越在大坡道區(qū)段此類現(xiàn)象越多。這就是吊弦分流所引起的。 3、兩起典型高鐵站場(chǎng)內(nèi)主導(dǎo)電回路分流接觸網(wǎng)設(shè)備故障3.1 京滬高鐵A站定位器弓網(wǎng)故障3.1.1 概況2013年7月3

8、1日08時(shí)36分，京滬高鐵X變電所213、214#DL跳閘，213#DL電流速斷動(dòng)作、214#DL距離段動(dòng)作，重合閘成功，故障類型為下行T-R故障，天氣：晴。跳閘時(shí)GXX次動(dòng)車組從A站11道出站，經(jīng)過(guò)岔區(qū)進(jìn)入正線，15號(hào)車廂受電弓碳滑板斷裂而自動(dòng)降弓，司機(jī)緊急停車停車。9時(shí)01分，列車換弓后繼續(xù)運(yùn)行。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)A站下行出站側(cè)線11道319#處（軟索式硬橫跨懸掛方式）接觸網(wǎng)定位環(huán)線夾斷裂、定位器脫落，定位器尾部纏繞在吊索式硬橫跨上下部固定繩間的電連接上。3.1.2 現(xiàn)場(chǎng)情況故障現(xiàn)場(chǎng)接觸網(wǎng)平面圖安裝圖故障現(xiàn)場(chǎng)照片定位器定位環(huán)線夾現(xiàn)場(chǎng)使用的定位器為G3型定位器，長(zhǎng)度為1200mm，定位鉤的材質(zhì)為Q2

9、35A；定位環(huán)線夾本體材質(zhì)為Q235A，廠家均為保德利。工區(qū)通過(guò)天窗點(diǎn)內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)：319#定位環(huán)線夾和定位器定位鉤存在嚴(yán)重放電燒傷。燒傷的定位器、定位環(huán)線夾3.1.3 原因分析車站319#支柱節(jié)點(diǎn)5處定位器與定位環(huán)線夾之間無(wú)電氣連接線，弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)振動(dòng)情況下定位環(huán)線夾與定位器定位鉤之間接觸不良而存在放電現(xiàn)象，導(dǎo)致兩者連接處燒傷，長(zhǎng)期放電作用最終導(dǎo)致定位環(huán)線夾燒斷。定位器尾部脫落后侵入受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，后弓（15車）通過(guò)時(shí)發(fā)生弓網(wǎng)故障，導(dǎo)致受電弓碳滑板斷裂，同時(shí)在碰撞的過(guò)程中，帶電體與機(jī)車接地體絕緣距離不足，造成變電所饋線跳閘，定位器尾部被打后卡在上下部固定繩電氣連接線上，重合閘

10、成功。車站南頭岔區(qū)無(wú)股道電連接，主導(dǎo)電回路不暢，硬橫梁的下部固定繩將正線電流分流到側(cè)線，相當(dāng)于起到了股道電連接的作用。車站機(jī)車取流示意圖通過(guò)車站機(jī)車取流示意圖（以11道發(fā)車為例）可以看出當(dāng)機(jī)車?？吭?1道啟動(dòng)發(fā)車取流的時(shí)候，電流通過(guò)159#上網(wǎng)隔開，再經(jīng)過(guò)13道與11道之間的股道電連接給機(jī)車供電，此時(shí)供電與下行正線無(wú)關(guān)。當(dāng)機(jī)車通過(guò)分段絕緣器后，機(jī)車取流方式改變，正常情況下電流應(yīng)通過(guò)下行正線經(jīng)過(guò)22#、24#、20#道岔電連接給機(jī)車供電，因319#-354#硬橫梁比22#、20#道岔更靠近車站，電流走捷徑，下行正線一部分電流通過(guò)319#-354#硬橫梁下部固定繩環(huán)流到319#定位點(diǎn)接觸線上，由于

11、G3定位器定位鉤與定位環(huán)之間無(wú)電氣連接線，是導(dǎo)電的薄弱環(huán)節(jié)，兩者之間因振動(dòng)有間隙，產(chǎn)生放電燒傷現(xiàn)象，最終導(dǎo)致故障的發(fā)生。3.2 B動(dòng)車段定位器脫出故障3.1.1 概況2014年3月31日17點(diǎn)B動(dòng)車段回庫(kù)動(dòng)車組反映、場(chǎng)連線2道433#支柱處接觸網(wǎng)零件垂于接觸線下方，有可能打弓。動(dòng)車段巡視人員趕到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)：、場(chǎng)連線433-434#軟橫跨2道節(jié)點(diǎn)5矩形鋁合金定位器尾部從定位支座脫出，垂于下部固定繩下方，已經(jīng)侵限，一旦有機(jī)車通過(guò)時(shí)后果不堪設(shè)想。3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)情況故障現(xiàn)場(chǎng)接觸網(wǎng)平面圖故障現(xiàn)場(chǎng)照片燒傷的定位器、定位支座定位支座 矩形鋁合金定位器現(xiàn)場(chǎng)使用的定位支座為BJL030201C型定位支座，定位支

12、座本體材質(zhì)為GK-AlSi7Mg0.6T6；定位器為BJL030202型矩形鋁合金定位器，定位鉤的材質(zhì)為6082T6，廠家均為保德利。3.2.3原因分析B動(dòng)車段內(nèi)、場(chǎng)連線及靜調(diào)庫(kù)由Y變電所254#KX主供，該供電臂內(nèi)各股道間無(wú)股道電連接線導(dǎo)致主導(dǎo)電回路不暢，軟橫跨下部固定繩將正線電流分流到側(cè)線，相當(dāng)于起到了股道電連接線的作用。433-434#軟橫跨節(jié)點(diǎn)5定位器與定位支座無(wú)電氣連接線，弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)振動(dòng)情況下定位支座與定位器定位鉤之間接觸不良而存在放電現(xiàn)象，導(dǎo)致兩者連接處燒傷，長(zhǎng)期放電作用最終導(dǎo)致定位器脫出。通過(guò)車站機(jī)車取流示意圖（以1道發(fā)車為例）可以看出當(dāng)機(jī)車?？吭?道啟動(dòng)發(fā)車取流的時(shí)候，電流通過(guò)1

13、道接觸線給機(jī)車供電，同時(shí)還有部分電流從2道接觸線經(jīng)過(guò)433-434#軟橫跨走捷徑，通過(guò)下部固定繩環(huán)流到1道接觸線上，由于矩形定位器定位鉤與定位支座之間無(wú)電氣連接線，是導(dǎo)電的薄弱環(huán)節(jié)，兩者之間因振動(dòng)有間隙，產(chǎn)生放電燒傷現(xiàn)象，最終導(dǎo)致故障的發(fā)生?，F(xiàn)場(chǎng)供電臂情況車站機(jī)車取流示意圖搶修人員天窗點(diǎn)內(nèi)安裝股道電連接線3.3 兩起故障的共性分析首先，兩起故障燒損定位點(diǎn)均存在拉出值較小，定位器受力小，定位器定位鉤與定位環(huán)線夾、定位支座有間隙。如：A站場(chǎng)319-354#軟橫跨定位點(diǎn)拉出值為100mm，B動(dòng)車段433-434#軟橫跨定位點(diǎn)拉出值為0mm。接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)程中規(guī)定：“160km/h及以下區(qū)段：標(biāo)準(zhǔn)值

14、：直線區(qū)段200300mm；曲線區(qū)段根據(jù)曲線半徑不同在0350mm之間選用?！眱善鹞恢镁鶠橹Ь€區(qū)段，拉出值較小，定位器受力較小，當(dāng)有列車通過(guò)時(shí)，接觸網(wǎng)發(fā)生震動(dòng)，使定位器定位鉤與定位環(huán)線夾、定位支座間產(chǎn)生間隙，造成放電燒傷現(xiàn)象。其次，兩起故障位置定位器與定位支座或定位環(huán)線夾均未加裝電氣連接線。定位器與定位支座或定位環(huán)線夾之間相連的電氣連接線主要起到等電位的作用，若無(wú)電氣連接線，易產(chǎn)生放電現(xiàn)象并燒傷接觸網(wǎng)設(shè)備。再次，兩起故障均發(fā)生在站場(chǎng)岔區(qū)附近，為了便于站場(chǎng)內(nèi)設(shè)備檢修，縮小供電范圍，一般在處于供電臂末端的站場(chǎng)兩側(cè)設(shè)置分段絕緣器或者絕緣錨段關(guān)節(jié)。但是在兩起故障中，由于缺少足夠的股道電連接線，造成部分

15、電流通過(guò)軟橫跨下部固定繩環(huán)流為機(jī)車供電，機(jī)車通過(guò)時(shí)受電弓抬升力使定位器瞬時(shí)減載，導(dǎo)致定位器與定位環(huán)線夾、定位支座間松動(dòng)，兩者間接觸電阻加大，分流電流流過(guò)時(shí)溫度升高，長(zhǎng)此以往造成設(shè)備燒傷。4、主導(dǎo)電回路不暢引發(fā)設(shè)備燒傷的防止措施（1）在進(jìn)行接觸網(wǎng)施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)來(lái)選定主導(dǎo)電回路中的零部件。對(duì)既有的一些載流量偏小的線索、設(shè)備進(jìn)行技改。（2）在鏈形懸掛與簡(jiǎn)單懸掛的銜接處、加強(qiáng)線（載流承力索）的終端、車站電力機(jī)車經(jīng)常起動(dòng)處所的股道之間，應(yīng)裝設(shè)電連接。極限溫度條件下，交叉跨越線索間距不足200mm的處所應(yīng)加裝等位線。等位線應(yīng)與被連接線索材質(zhì)相同，截面積不少于10mm2。（3）接觸網(wǎng)零部件的活

16、動(dòng)鉸接處等部位采取絕緣措施，可徹底消除接觸網(wǎng)零部件分流。如采用絕緣吊弦,在腕臂上的套管環(huán)、定位環(huán)、套管鉸環(huán)和定位繩上的定位環(huán)線夾處等加裝絕緣墊等。并在接觸網(wǎng)零部件活動(dòng)鉸接部位加裝電氣連接線，采用并聯(lián)分流的方式減小流過(guò)零部件的分流。（4）接觸網(wǎng)零部件活動(dòng)鉸接處的連接部位接觸電阻可通過(guò)增大接觸面積和增大接觸壓力來(lái)降低接觸電阻。如采用新型接觸網(wǎng)限位定位器，減小連接處環(huán)路電阻。(5)安裝電連接器時(shí)，電連接線夾的大小槽要安裝正確；不要將綁扎線夾到線夾內(nèi)；電連接線應(yīng)全部夾入線夾槽內(nèi)；電連接線的額定載流量不小于被連接的接觸懸掛、供電線的額定載流量，不得有松股、斷股、和燒傷現(xiàn)象，且不得有接頭。(6)在隔離開關(guān)

17、、電連接器、饋電線接續(xù)點(diǎn)等主導(dǎo)電回路連接線夾部位粘貼測(cè)溫片，利用其色彩隨溫升而變化的特性來(lái)監(jiān)測(cè)電氣連接的性能和狀態(tài)。(7)做好接觸網(wǎng)設(shè)備的巡視，特別是夜間巡視工作。對(duì)變電所、供電線等主導(dǎo)電回路設(shè)備定期進(jìn)行晝間夜間巡視，晝間重點(diǎn)巡視檢查主導(dǎo)電回路測(cè)溫片有無(wú)變色現(xiàn)象，線索、電連接有無(wú)散股、斷股、變色、零部件有無(wú)松脫現(xiàn)象；夜間重點(diǎn)檢查饋電線回路有無(wú)放電、發(fā)熱現(xiàn)象。5、結(jié)束語(yǔ)主導(dǎo)電回路是在電氣化鐵道的發(fā)展中逐步提出來(lái)的，由于主導(dǎo)電回路不暢造成的接觸網(wǎng)零部件燒損問(wèn)題還有待于進(jìn)一步研究，我們只有在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出共同的規(guī)律加以研究，采取針對(duì)性的措施，并積極采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝，加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控，努力做到從根本上加強(qiáng)主導(dǎo)電回路強(qiáng)度，采取各種措施減少接觸網(wǎng)零部