高铁站场典型主导电回路分流案例分析

1、高铁站场典型主导电回路分流案例分析金智杰摘要：牵引供电系统中接触网主导电回路畅通与否直接影响供电质量和列车运行，为更好地掌握其工作特性，通过对两起典型高铁站场由于主导电回路分流造成的接触网设备烧伤的案例，分析事故形成原因，采取相应预防措施，便于在实际工作中掌握主导电回路工作原理和事故预防措施，保证供电的可靠性、安全性。关键词：接触网、主导电回路、分流、故障电气化铁道中，接触网设备是在力与电的双重作用下工作的，所以机械故障和电气烧伤故障构成了接触网故障的主体。以京沪高铁电气化铁路接触网运行中的实际情况为例，在车站、动车段等运输繁忙及动车组开行密度大等因素的影响下，接触网设备的电气烧伤现象已愈发突

2、出，而且电气烧伤问题不易于发现，危害性很大，防治接触网设备发生电气烧伤故障已成为确保接触网供电安全和铁路行车安全的一个重要课题。本文通过两起典型案例来对主导电回路不畅导致分流烧损接触网零件进行分析，并提出防治措施。1、主导电回路概念接触网的主要功能是从牵引变电所向沿电气化铁路运行中的电力机车输送电能。为了保证接触网这一功能的实现，设计了一系列接触网的结构。可以看出，其中的一些部分与组件是为了保证接触网整体的主要功能导电功能而设计的，如:支柱、腕臂、软横跨、吊弦等。而真正的导电回路是由馈电线、隔离开关、开关引线、接触线、电连接线等组成，称其为主导电回路。主导电回路各部分是由各种线夹连接的，从而使

3、得这一回路沿铁路延伸，满足向电力机车供电的需要。这些线夹及其被连接的部分为主导电回路的电气连接，这些电气连接同样具备主导电回路的要求，即允许通过与被连接导线同样的电流。因此，主导电回路中的电气连接必须良好，这样才能保证主导电回路的畅通。2、站场内主导电回路不畅的几种原因电气连接部分因连接不良或长时间运行松动等原因引起的电化学腐蚀，造成主导电回路的截面（或当量截面积）不足，电气连接阻抗加大，从而导流不畅，烧伤接触网设备。如：将承力索纳入了电连接电气导流的一部分；电连接线夹大小槽装反；线夹内有杂物；设备线夹间非面面接触等等。2.1设计施工造成的设备隐患随着铁路不断提速和万吨重载列车的开行，目前线路

4、的牵引运能多已超出了设计裕量。虽对线路牵引运能的增加裕量有所考虑，但原采用的一些线索因持续载流量偏小而承受不了大电流的长期运行，发生了电气烧伤。原设计中的电连接的位置和数量也已经远远不能满足大功率机车持续载流的需要。特别是在坡度较大站场，电连接及变电所馈出端各类设备线夹容量不足，锚段内股道电连接安装间距较大的问题更为突出，在机车持续取流时极易导致设备的烧损，发生零部件脱落、断线事故，给运输生产带来很大的干扰。另外多股道站场内立体交叉的接触网线索、锚段关节、线岔处等，因施工时未能严格执行安装标准，受风力、温度变化、电力机车通过等因素作用，有压差的带电线索的绝缘距离不够，发生弧光放电、烧伤设备的现

5、象。相同或不同材质的线索间的线夹，采用点线式而不是面面式接触、阻抗较大，加之连接件材质和压接工艺不合理、长时间运行温升过高，造成线索和线夹发生烧伤。2.2主导电回路未形成闭环、主导电通道曲折站场中的接触网结构比较复杂，在进行电气连接时，由于种种原因造成主导电回路未形成闭环、主导电通道曲折，引起分流严重而烧伤接触网零部件。有些站场由于馈电线只在单条股道上网，未对同馈线的其他股道进行上网，致使同馈线的其他股道以及相邻区间机车取流的电流都要通过其上网，引起股道上网处局部温升过高，容易照成上网股道的电连接线夹内接触线断线事故。2.3 股道间电连接的设置远离软横跨部分站场在设计、施工时股道间电连接离此股

6、道的软横跨定位较远。当电力机车在此道取流时，主供电流通过与邻道相连的电连接迂回流向电力机车，而由于此股道的软横跨位于电源侧，故定位绳的分流比较大，该分流电流从邻道经软横跨上下部固定绳、定位环线夹、定位器到本道。而定位环线夹与定位器间为非永久固定性连接，当电力机车通过时受电弓的抬升力使定位器瞬时减载导致定位器与定位环线夹间松动，两者接触电阻加大，分流电流流过时温升过高，时间一长便造成了定位环线夹与定位钩间的烧伤。2.4 零部件分流在接触网中，电气连接数量越多、性能越好，零部件的分流就越小，但是，电气连接数量再多、性能再好，也不可能把其它零部件的分流减为零。零部件分流有其固然性，不能将分流问题统统

7、归结为电气连接不良。有分流就会产生电气烧伤，尤其是对活动部位的危害性较大。因为活动部位处多为点线接触而非面面接触、且活动铰结的活动量大，这样活动部位处的电气接触电阻也就比较大，所以分流烧伤程度比较重。我段丰沙大线平时检修时常常在周围电气连接性能良好的情况下，发现许多乌黑的吊弦本体并不锈蚀，但在调整导高的过程中，夹在接触线吊弦线夹内的4.0铁线回头弯曲处常常折断，其与接触线吊弦线夹内挂口相接触的弯曲面上呈红褐色，并且有窝状麻点，越在大坡道区段此类现象越多。这就是吊弦分流所引起的。 3、两起典型高铁站场内主导电回路分流接触网设备故障3.1 京沪高铁A站定位器弓网故障3.1.1 概况2013年7月3

8、1日08时36分，京沪高铁X变电所213、214#DL跳闸，213#DL电流速断动作、214#DL距离段动作，重合闸成功，故障类型为下行T-R故障，天气：晴。跳闸时GXX次动车组从A站11道出站，经过岔区进入正线，15号车厢受电弓碳滑板断裂而自动降弓，司机紧急停车停车。9时01分，列车换弓后继续运行。经检查发现A站下行出站侧线11道319#处（软索式硬横跨悬挂方式）接触网定位环线夹断裂、定位器脱落，定位器尾部缠绕在吊索式硬横跨上下部固定绳间的电连接上。3.1.2 现场情况故障现场接触网平面图安装图故障现场照片定位器定位环线夹现场使用的定位器为G3型定位器，长度为1200mm，定位钩的材质为Q2

9、35A；定位环线夹本体材质为Q235A，厂家均为保德利。工区通过天窗点内对现场对故障点进行检查，发现：319#定位环线夹和定位器定位钩存在严重放电烧伤。烧伤的定位器、定位环线夹3.1.3 原因分析车站319#支柱节点5处定位器与定位环线夹之间无电气连接线，弓网动态振动情况下定位环线夹与定位器定位钩之间接触不良而存在放电现象，导致两者连接处烧伤，长期放电作用最终导致定位环线夹烧断。定位器尾部脱落后侵入受电弓动态包络线，后弓（15车）通过时发生弓网故障，导致受电弓碳滑板断裂，同时在碰撞的过程中，带电体与机车接地体绝缘距离不足，造成变电所馈线跳闸，定位器尾部被打后卡在上下部固定绳电气连接线上，重合闸

10、成功。车站南头岔区无股道电连接，主导电回路不畅，硬横梁的下部固定绳将正线电流分流到侧线，相当于起到了股道电连接的作用。车站机车取流示意图通过车站机车取流示意图（以11道发车为例）可以看出当机车停靠在11道启动发车取流的时候，电流通过159#上网隔开，再经过13道与11道之间的股道电连接给机车供电，此时供电与下行正线无关。当机车通过分段绝缘器后，机车取流方式改变，正常情况下电流应通过下行正线经过22#、24#、20#道岔电连接给机车供电，因319#-354#硬横梁比22#、20#道岔更靠近车站，电流走捷径，下行正线一部分电流通过319#-354#硬横梁下部固定绳环流到319#定位点接触线上，由于

11、G3定位器定位钩与定位环之间无电气连接线，是导电的薄弱环节，两者之间因振动有间隙，产生放电烧伤现象，最终导致故障的发生。3.2 B动车段定位器脱出故障3.1.1 概况2014年3月31日17点B动车段回库动车组反映、场连线2道433#支柱处接触网零件垂于接触线下方，有可能打弓。动车段巡视人员赶到现场发现：、场连线433-434#软横跨2道节点5矩形铝合金定位器尾部从定位支座脱出，垂于下部固定绳下方，已经侵限，一旦有机车通过时后果不堪设想。3.2.2 现场情况故障现场接触网平面图故障现场照片烧伤的定位器、定位支座定位支座 矩形铝合金定位器现场使用的定位支座为BJL030201C型定位支座，定位支

12、座本体材质为GK-AlSi7Mg0.6T6；定位器为BJL030202型矩形铝合金定位器，定位钩的材质为6082T6，厂家均为保德利。3.2.3原因分析B动车段内、场连线及静调库由Y变电所254#KX主供，该供电臂内各股道间无股道电连接线导致主导电回路不畅，软横跨下部固定绳将正线电流分流到侧线，相当于起到了股道电连接线的作用。433-434#软横跨节点5定位器与定位支座无电气连接线，弓网动态振动情况下定位支座与定位器定位钩之间接触不良而存在放电现象，导致两者连接处烧伤，长期放电作用最终导致定位器脱出。通过车站机车取流示意图（以1道发车为例）可以看出当机车停靠在1道启动发车取流的时候，电流通过1

13、道接触线给机车供电，同时还有部分电流从2道接触线经过433-434#软横跨走捷径，通过下部固定绳环流到1道接触线上，由于矩形定位器定位钩与定位支座之间无电气连接线，是导电的薄弱环节，两者之间因振动有间隙，产生放电烧伤现象，最终导致故障的发生。现场供电臂情况车站机车取流示意图抢修人员天窗点内安装股道电连接线3.3 两起故障的共性分析首先，两起故障烧损定位点均存在拉出值较小，定位器受力小，定位器定位钩与定位环线夹、定位支座有间隙。如：A站场319-354#软横跨定位点拉出值为100mm，B动车段433-434#软横跨定位点拉出值为0mm。接触网运行检修规程中规定：“160km/h及以下区段：标准值

14、：直线区段200300mm；曲线区段根据曲线半径不同在0350mm之间选用。”两起位置均为支线区段，拉出值较小，定位器受力较小，当有列车通过时，接触网发生震动，使定位器定位钩与定位环线夹、定位支座间产生间隙，造成放电烧伤现象。其次，两起故障位置定位器与定位支座或定位环线夹均未加装电气连接线。定位器与定位支座或定位环线夹之间相连的电气连接线主要起到等电位的作用，若无电气连接线，易产生放电现象并烧伤接触网设备。再次，两起故障均发生在站场岔区附近，为了便于站场内设备检修，缩小供电范围，一般在处于供电臂末端的站场两侧设置分段绝缘器或者绝缘锚段关节。但是在两起故障中，由于缺少足够的股道电连接线，造成部分

15、电流通过软横跨下部固定绳环流为机车供电，机车通过时受电弓抬升力使定位器瞬时减载，导致定位器与定位环线夹、定位支座间松动，两者间接触电阻加大，分流电流流过时温度升高，长此以往造成设备烧伤。4、主导电回路不畅引发设备烧伤的防止措施（1）在进行接触网施工设计时，应按远期发展目标来选定主导电回路中的零部件。对既有的一些载流量偏小的线索、设备进行技改。（2）在链形悬挂与简单悬挂的衔接处、加强线（载流承力索）的终端、车站电力机车经常起动处所的股道之间，应装设电连接。极限温度条件下，交叉跨越线索间距不足200mm的处所应加装等位线。等位线应与被连接线索材质相同，截面积不少于10mm2。（3）接触网零部件的活

16、动铰接处等部位采取绝缘措施，可彻底消除接触网零部件分流。如采用绝缘吊弦,在腕臂上的套管环、定位环、套管铰环和定位绳上的定位环线夹处等加装绝缘垫等。并在接触网零部件活动铰接部位加装电气连接线，采用并联分流的方式减小流过零部件的分流。（4）接触网零部件活动铰接处的连接部位接触电阻可通过增大接触面积和增大接触压力来降低接触电阻。如采用新型接触网限位定位器，减小连接处环路电阻。(5)安装电连接器时，电连接线夹的大小槽要安装正确；不要将绑扎线夹到线夹内；电连接线应全部夹入线夹槽内；电连接线的额定载流量不小于被连接的接触悬挂、供电线的额定载流量，不得有松股、断股、和烧伤现象，且不得有接头。(6)在隔离开关

17、、电连接器、馈电线接续点等主导电回路连接线夹部位粘贴测温片，利用其色彩随温升而变化的特性来监测电气连接的性能和状态。(7)做好接触网设备的巡视，特别是夜间巡视工作。对变电所、供电线等主导电回路设备定期进行昼间夜间巡视，昼间重点巡视检查主导电回路测温片有无变色现象，线索、电连接有无散股、断股、变色、零部件有无松脱现象；夜间重点检查馈电线回路有无放电、发热现象。5、结束语主导电回路是在电气化铁道的发展中逐步提出来的，由于主导电回路不畅造成的接触网零部件烧损问题还有待于进一步研究，我们只有在工作中不断总结经验，找出共同的规律加以研究，采取针对性的措施，并积极采用新技术、新设备、新工艺，加强在线监测监控，努力做到从根本上加强主导电回路强度，采取各种措施减少接触网零部