高铁站场典型主导电回路分流案例分析

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。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2.1设计施工造成的设备隐患2.2主导电回路未形成闭环、主导电通道曲折2.3股道间电连接的设置远离软横跨流比较大，该分流电流从邻道经软横跨上下部固定绳、定位环线夹、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①4.0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2013年7月31日08时36分，京沪高铁X变电所213、214#DL11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←5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Q235A;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。定位器定位接近烧穿↵定位环线夹本体与定位钩连接处已烧伤的定位器、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。3.2B动车段定位器脱出故障2014年3月31日17点B动车段回库动车组反映I、Ⅲ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，定位支座本体材质为GK-A1Si7Mg0.6T6;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I、Ⅲ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。现场供电臂情况现场供电臂情况07车站机车取流示意图3.3两起故障的共性分析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：直线区段200～300mm;曲线区段根据曲线半径不同在0～350(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(2)在链形悬挂与简单悬挂的衔接处、加强线(载流承力索)(3)接触网零部件的活动铰接处等部位采取绝缘措施，可彻底(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(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(6)在隔离开关、电连接器、馈电线接续点等主导电回路连接线(7)做好接触网设备的巡视，特别是夜间巡视工作。对变电所、[1]史国强.电气化铁路接触网主导电回路烧伤问题的探讨.上海铁道科技，2008年第2期.[2]金功平，安龙.电气化铁路接触网电气烧伤事故的研究与实践.