大准铁路接触网设备烧损的原因与预防

1、大准铁路接触网设备烧损的原因与预防大准铁路是属于神华集团的一条自备铁路，自1997年开通电气化以来，接触网的故障时有发生。接触网设备工作时是处于受电和力的共同作用，在现场中，电气烧损以及机械两种故障构成接触网故障的主要部分。在大准铁路多年的接触网运营中，在电力机车牵引能力不断增大的情况下，设备的电气烧损故障已越来越多，此类故障具有不易发现、危害性较大的特点。根据故障统计，大准铁路供电段2013年1月2014年4月期间全段发生接触网线路的故障32件，电气烧损故障共发生12件（占故障总数的37.5%），停电时间525分钟。因此，预防与消除接触网设备构成电气烧损故障已经成为电力铁道供电专业安全、不间

2、断地优质供电的一个突出的研究课题。1 接触网设备构成电气烧损的原因1.1 接触网线索的容量与运输能力要求不匹配在大准铁路原有接触网线路的设计中，已经考虑到将来增加运输能力情况，也考虑部分增加裕量。但是，随着大准铁路的快速发展，发现原设计中采用的线索允许承载流容量偏低，现在牵引运输能力的增加已超出裕量。原设计中接触网线索的承载流容量难以保证连续作业的接触网长期大负荷运行，经常发生接触网设备电气烧损故障。从2006年开始，大准线牵引动力采用SS4B型电力机车、SS4G型电力机车，每列机车牵引吨数增加到了1万吨。满足电力机车的牵引所需的动力增加决定从接触网上的取流增加。经常的大电流作用导致线索严重超

3、负荷而发生烧损。仅2013年一年中，大准铁路就发生了7起接触网类的电气烧损的故障。1.2 运行中的主要导电回路的设备产生缺陷接触网主要的电回路是由回流加吸上线、供电线、隔离开关及引线、接触线、横、纵向电连接、加强导线、承力索等组成，称作接触网的主导电回路。它之间通过线夹相互导通，沿铁路分布，负责向电力机车提供电源。主导电回路中的各种线夹上流过的电流与被连接导线的电流值一样。所以，线夹必须连接状态良好，才能保证主导电回路的电流畅通，当连接线夹存在缺陷时，就会造成局部电阻值增加，其他接触网零部件分流，从设备的薄弱处所发生故障。2013年6月，大准铁路点岱沟站因站改施工时，站场7道上方电联接线夹因松

4、动发生打火，因发现及时，利用列车间隙处理后正常。主导电回路中部件若存在缺陷，将因当量截面减小而发生故障。例如：电联接线夹未打锲子导致导电截面减小；供电线夹线夹内有异物或装反；电气连接紧固件因为接触不良，或者长期运行产生松动，伴随电、化学腐蚀现象；回路零部件本身存在隐蔽缺陷未发现而投入运行；接线错误造成主导电回路中局部截面减小等原因，导致主导电回路使用截面少于正常标准，致使回路的电阻值增加，使主要导电回路导通电流不顺畅，局部温升过高而后烧损烧断回路中某一处，发生接触网设备烧损故障。主要供电的回路闭合不严密，形成供电通道迂回。大准铁路站场内的供电线路复杂，接触网电流回路多，当电气进行连接时，如因某

5、些原因产生主要供电的回路闭合不严密，致使供电通道迂回，将会产生分流回路，进而烧损接触网零部件。例如，2014年3月，在原窑沟站的增二线施工中，接触网临时过渡时吸上线连接不畅，回流线双线未导通，导致窑沟牵引变电所处馈线回流不畅，回流线夹打火。1.3 接触网的不同线索间存在非正常的电流导通是某些部件中正常运行时不应该有电流经过，因一些非正常的原因，这些部件中产生了不应该有的牵引电流，而它不具备导流设计，极其容易发生烧损现象。形成非正常的电流导通（例如加强线与承力索间、站场股道承力索之间、回流线与加强线间、腕臂水平拉压管与承力索之间等等）的后果是比较严重的，往往会使故障范围扩大，所以在实际生产运营中

6、必须提前预防。例如：1998年8月，在大准铁路黍地沟至十九沟区间，在接触网三跨非绝缘锚段关节处，就发生过因三跨电联接断后，两个不同锚段的电通过转换柱处承力索与水平拉压管间导电，从而烧断承力索，导线通过支柱放电，烧损接触网支柱。空间交叉的线索、各种支持装置与线索之间，因线路阻抗值的不同产生电位差，在受风力、温度变化时线索的位移、线索振动等因素的作用下，容易造成它们之间的安全距离缩短，发生电弧放电烧损接触网设备。两端属同相而由不同馈线供电的分段绝缘器、各种绝缘锚段关节，因供电臂的阻抗值不同而形成电位差，当有电力机车受电弓短接两条供电臂的瞬间，会在短接点处因为电位差发生电弧放电现象，多次放电会造成机

7、车受电弓、分段绝缘器、绝缘锚段关节旁边的接触线等接触网设备的烧损。在不同供电臂间，接触网是通过分相、绝缘子等形成一个中性区，当电力机车通过时，由于电力机车司机因超劳、时间的因素睡觉、注意力不集中等原因，未及时断开电力机车断路器，在接触网与受电弓间将拉出电弧，从而伤损中性区接触网设备，严重时发生断线故障。2012年，大准铁路共发生5起不同位置的分相打火故障。1.4 关联接触网其他原因1）接触网零部件方面。运行的接触网设备中，安装的电联接数量越多、接触网导的电性就越强，其中的零部件所承受的电流就越小。当接触网零部件所承受的电流超过设计值时，就会产生设备烧损。尤其是对于接触网的活动部位，因活动部位大

8、多数是点线接触而非面面接触，再加上活动部位的移动，会造成接触电阻增加，导流不好烧损设备。吊弦的作用是将接触线吊在承力索上，保持接触线均匀的弹性和弛度，环节式吊弦的结构表示它不承担分流作用的。在实际检修、运行、巡视中，经常发现因发热烧红或有烧伤的旧痕迹的环节吊弦。2）检测电气连接部件的方法少，检测仪器实际运营中投入使用的很少，检修中常靠人员检查，多凭职工的经验来进行判断与查找。3）检修人员和施工人员作业时，对于一些接触悬挂零部件的作用和安装方式未掌握，现场错误安装，致使回路截面减小或带电部分距接地体的安全距离不足进而烧损接触网设备。例如2013年2月，大准铁路大红城站增二线施工时，回流线临时绑扎

9、不牢固。脱开后与新立的钢柱间放电，将回流线烧断。4）对主导电回路的巡视检查（尤其是夜间检查）不到位。例如巡视时有巡视漏项、巡视人员水平不足或观察不认真等原因，使隐患不能及时被发现，从而发展至故障。5）在铁路定点装煤处和煤尘重污染区（例如点岱沟和南坪装车站、龙王渠至窑沟的隧道群、龙王渠、大红城集装站和众多的煤场）附近的接触网设备，经常受粉尘和煤渣的污染（装车站还受到防冻液的污染），导致隔离开关、分段绝缘器、绝缘子等设备的绝缘性能降低，在雪、雾等恶劣天气下，发生闪络、打火现象，从而烧损接触网设备。2013年6月，大准铁路龙王渠隧道48#定位处绝缘子因污染严重闪络放电，因发现及时，利用列车间隙停电处

10、理，用时7分钟，未造成严重后果。6）有异物落到接触网上，使接触网设备被短路或者接地后烧损。例如树枝、铁线、较大的鸟（如猫头鹰）等搭接在接触网上形成烧损接触网设备。7）接触网上跨桥上和接触网附近的施工人员人为抛掷物品、小便；隧道漏水、结冰、上方的遮挡板脱落等原因，均能使接触网设备被短路或者接地后烧损。8）检修人员的专业知识存在误区，导致接触网设备有了烧伤痕迹的缺陷不能及时被发现（例如在电联接线夹和散股处厚厚地涂上一层黄油），进而量变至烧损故障。2接触网电气烧损的预防针对接触网电气烧损的原因，可以采取以下预防措施。1）接触网新建、改建、扩建项目，以适应铁路运输长远发展目标为原则，选择恰当的接触网线

11、材。对既有的部分存在容量偏小问题的线索，应该尽快实行技术改造，消除带病运行的线索。对于原来使用环节式吊弦的问题，考虑逐步更换为整体吊弦。在曲线、大桥上，为了减小振动的影响，将原有定位器更换成限位定位器。将原有的点线接触的各类线夹更换为面面接触的线夹。将原有铜铝过渡的线夹更换为覆铜的线夹。2）为了达到增加接触网的电压值，可以增加加强线和快捷线；改造接触网，缩短供电臂；复线上下行间利用分区所实行环网运行；供电臂未端串联电抗器；运输中多多使用交直交电力机车；调整牵引变电所主变压器的分节开关；改善变电所的外部电源质量；变电所采用无功补偿；优化列车调度组织，尽量避免在同一供电臂上（特别是有长、大坡道）出

12、现两列以上的万吨列车运行等等方法。3）在接触网原始设计、建设施工时都应该明确做到设备选用连接面平滑、材质符合规范；在设备安装时，必须清除各类线夹内的杂物，提前涂抹上导电膏，导电面要打磨至光滑，连接紧固、密贴。4）在施工或检修中要做到接触线同承力索间、站场股道承力索间、加强线同承力索间、加强线同回流线间、各种线索与接地体间保持足够的距离，避免温差大导致的相对位移和风力作用下的导线摆动造成安全距离小。5）站场股道间的纵向电联接的数量要满足运行要求，并保持接触性能良好。在较大的站场两端分别装设股道电联接，大站要视具体情况装设多组股道电联接。在复线电气化区段的站场，考虑列车反方向的停车后启动取流的需要

13、，要在相应位置加装电联接来进行电气补强。6）在区间每隔200米要加装横向电联接，作用是让接触线、承力索及加强线之间电流转换良好通行，达到三者等电位的效果。7）用压结式改造原有的电气连接的方法。现场经验告诉我们：接触面在压结工艺下更加紧密，杜绝原来普遍使用的螺栓固定因水分、污染等产生的腐蚀、氧化的接触不良弊端，并且增大零件的接触面积，确保导流功能的正常进行。8）加强巡视与检查主导电回路。检修中主要针对各部零件有无安装错误、破损和烧伤痕迹等。夜间巡视主要针对电气连接处、零部件、绝缘处有无受热发红、打火的现象，从而及时消除隐患。9）积极采用科技手段，如采用红外测温、热像技术，结合接触网的实际情况，达

14、到快捷、实时、准确检测，高效地为检修提供依据。在接触网的重点设备上贴上测温贴片（例如电联接、锚段关节、分段绝缘器等处），及时观察其色彩变化情况（因其随温度值的不同显示不同的颜色），通过及时检修保证接触网设备的性能和状态。10 ）针对铁路沿线不同地段的气象特征和外部污染环境，需要组织人员定期进行抽样更换拆卸检查接触网连接部件。在拆、装前后分别进行腐蚀情况检查和接触电阻测量，并进行记录，与原有测量记录对比分析，对存在问题的要采取相应的措施加以解决。11）在电气化铁路中，当该区段电力机车牵引动力、运输能力增加时，针对接触网应通过计算，经过分析论证，采取合适的分流措施，如新增加加强线、并联线、快捷线等

15、用来提高接触网末端电压，若仍然不能满足运行要求，可采取本文第条中其余的提高接触网电压值的办法来满足运行需求。12 ）馈线连接接触网处更换为多支共同上网；在四跨绝缘锚段关节的隔离开关和电联接、馈线上网处等位置均要装设双线夹和双引线，用来加强电流转换。13 )在接触网上跨桥上和铁路附近的施工单位，供电段与之签订安全配合协议，制定详细的安全防护措施，留好双方的联系电话，在重点部位由施工单位装设防护网并设立警示标志。双方监督好施工现场作业安全，保证接触网设备安全良好。14 )施工、检修人员加强专业知识学习与应用。杜绝错误接线和错误安装；对铜、铝材质的零部件，不得进行涂油防锈处理；对于经常发生烧损故障的

16、接触网设备(例如电联接、隔离开关引线等)考虑缩短检修周期；对于定点装煤处和煤尘重污染区的接触网绝缘设备，要加强绝缘清扫，在特殊时段，执行每周两次清扫制度，必要时借助接触网水洗车来清扫绝缘子。调整接触线的导高，杜绝导高起伏大、接触线坡度大造成的机车受电弓取流时拉弧。消除接触线的死弯和硬点，杜绝电力机车通过时与受电弓拉弧打火现象的发生。15 )加强操作人员操作卡控。供电操作人员杜绝误操作和误送电。电力机车司机要能及时切除机车内部故障部分，不将接触网上的电带入无电区，电力机车过分相绝缘器前要及时断开机车断路器，机车不伸双弓运行等等。16 )积极改善电气化铁路周边环境。对于低于倒树距离的树木，要及时彻底清理；对于接触网设备上、铁路附近的鸟窝要及时清理，必要时在接触网设备上加装驱鸟器；在铁路两侧装设防护栅栏，杜绝人员、车辆、动物