淺析局部電位差對接觸網設備的危害及對策

鄧小桃

摘 要：在接觸網運行過程中，經常有接觸網設備燒蝕的情況發生，對接觸網的運行造成安全隱患，有時甚至造成嚴重的弓網事故，本文針對近幾年發生的接觸網零部件燒蝕情況進行分析，找出其發生的原因，提出相應的處理措施，為接觸網檢修提供參考。

關鍵詞：接觸網 零部件 局部電位差 燒蝕

中圖分類號：U225 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0198-02

隨著我國鐵路的不斷發展，電氣化鐵路所占比重越來越大，電氣化鐵路的安全運行對鐵路運輸的安全起到至關重要的作用。電氣化鐵路供電系統是由高壓架空輸電線路、牽引變電所、饋電線、接觸網、電力機車、軌道及相關連接件組成的完整的供電回路，其中，接觸網設備作為牽引供電系統的主要部分，其沿鐵路線路架設，線條公里長，結構復雜，運行條件惡劣，通常因設計、施工或檢修經驗不足等原因，造成接觸網設備電氣接觸不良，形成局部高電位差，燒蝕接觸網零部件。在實際運營中，經常遇到：承力索與接觸線之間環節吊弦燒斷、隔離開關引線與接觸網連接處燒傷、電連接線夾處燒傷、定位器與定位環絞接處燒傷、軟橫跨下部固定繩在定位環線夾處燒傷、交叉線索在交叉處燒傷等。從燒傷部位來看，一般都在導電回路的零部件接觸處，根本原因是高電位差集中在接觸部位造成零部件燒傷。從設計角度分析，接觸導線、承力索、饋電線的選擇一般是根據運輸荷載計算確定，在導電性方面很容易達到供電負荷要求，而接觸網各零部件接觸處往往從設計上很難準確把握，其問題一般在接觸網運行一段時間后才能表現出來，更多的是靠運營經驗的積累，在運行中分析并不斷改進。

隨著電氣化鐵路的不斷發展，列車時速在不斷提高，牽引電流必然會相應增大，接觸網零部件燒傷的幾率也會隨之增大，必須引起足夠重視。本文針對運營單位近幾年發生的幾個接觸網零部件燒傷的情況進行分析，明確原因，提出了相應的處理措施。

1 局部電位差造成接觸網零部件燒蝕的案例及預防措施

1.1 軟橫跨定位環線夾和定位器銜接處因局部高電位差造成燒傷、燒斷的情況

2011年8月19日14時46分，有電力機車司機反映，在武九鐵路武東I場附近多臺機車受電弓不同程度剮傷損壞，接通知后，相關管理單位及時趕到現場檢查接觸網狀態，發現武東客場至武東Ⅰ場聯絡線139#支柱定位器從定位環線夾處抽脫，立即組織搶修，恢復了接觸網的正常運行狀態，避免了一起弓網事故的發生。針對這一案例，大家進行了現場調查、分析原因，由于武東客場139#位于武東Ⅰ場進站信號機前端，機車在此頻繁起動取流，因定位環線夾和定位器銜接主要是起機械連接作用，電氣連接不暢，當電力機車起動取流時造成大電流通過定位環線夾和定位器的銜接處，從而產生高電位差，造成定位環線夾和定位器掛鉤燒壞或燒斷，如圖1所示。為避免此類事故的發生，必須克服大電流通過定位環線夾和定位器銜接處時形成高電位差，可采取如下措施。

（1）在多股道車站的兩頭安裝股道間電連接，避免本線和鄰線大牽引電流通過定位環線夾和定位器銜接處。

（2）加裝橫向電連接，盡可能減小通過定位環線夾和定位器銜接處的電流。

（3）保持股道間電連接和橫向電連接的連接狀態。

1.2 承力索與接觸線之間環節吊弦被燒傷、燒斷的情況

1997年7月21日，京廣鐵路廣水直通場——楊家寨區間340#南第三根吊弦燒斷引發弓網故障，刮壞受電弓，中斷供電1小時10分。事后分析，是由于此處機車取流時，有較大電流通過吊弦，此處吊弦為環節吊弦，當有較大電流通過時，因環節銜接處導電性能差，從而在此處產生局部高電位差，加速了吊弦的燒蝕，長時間后造成了燒斷的情況。針對這一情況，相關人員對該區段吊弦進行了全面檢查，結果發現除吊弦環節間部分機械損傷外，電腐蝕情況非常普遍。為避免此類事故的發生，必須盡可能克服在吊弦間產生的高電位差，具體可采取如下措施。

（1）在適當的位置加裝承力索與接觸線間的橫向電連接，減小通過吊弦中的電流，從而減小吊弦兩端的局部電位差，降低電腐蝕。

（2）采用絕緣吊弦，隔斷通過吊弦的電流。

（3）采用導流性能較好的整體吊弦，導通吊弦中的電流，減小吊弦兩端的局部電位差，降低電腐蝕。現階段，新建接觸網基本采用了整體吊弦，從運行情況看，效果十分明顯。

1.3 縱向連接的電連接線夾和導線燒傷、燒斷的情況

2013年10月，接觸網檢修人員在設備巡視過程中，發現京廣鐵路駐馬店開閉所饋出線在上網點（F4#支柱處）一并溝線夾連接處有放電現象，后經停電檢查發現并溝線夾有燒熔痕跡，線索燒斷多股，如下圖2所示，后經及時處理，克服了一次重大供電設備事故的發生。2013年9月20日，京廣鐵路陸家山站3道21#支柱處，用于短接分段絕緣器的短接線與承力索連接的并溝線夾處放電，燒斷了承力索，中斷行車2小時03分，現場調查發現，連接短接線和承力索的并溝線夾有嚴重的銹蝕現象，線夾外部有明顯的過熱變色情況，進一步分析發現，2007年陸家山站接觸網改造時，3道21#處分段絕緣器為待拆除設備，當時采用短接線短接進行臨時過渡，一直到事發時。

以上兩個事件中，電連接處通過的電流主要為牽引電流，電流值較大，當連接處電氣接觸不良時，會加速其電化腐蝕，接觸電阻會逐步增大，接觸處產生的電位差也相應增大，最后導致并溝線夾燒損和承力索燒斷，為防止此類事故的發生，可采取如下措施。

（1）采用測溫裝置，對電連接線夾進行測溫，發現異常及時處理。

（2）電連接線夾長期運行后氧化程度會越來越嚴重，接觸電阻不斷增大，有電流通過時會承受較大的電位差，建議對電連接線夾的電氣接觸部分進行定期打磨，重新安裝，增強接觸處導電性。

1.4 交叉線索燒傷、燒斷的情況

2004年7月26日，鄭州供電段管內京廣線廣武車站II道下錨承力索與4道承力索在70#定位點南2 m交叉接觸處，承力索斷線，造成京廣上行停電55 min。原因分析為兩支承力索長期互磨，且兩線電位差和電化學腐蝕所至，當電力機車從接觸網取流時，各股道會同時給機車供電，接觸網不同的部位會產生不同的電位，從而產生電位差，承力索在交叉處似接非接，電位差造成交叉承力索之間放電，燒傷線索。為防止此類事故的發生，可對交叉線索采取防磨措施，并進行等電位處理。

類似案例在接觸網實際運營過程中還有許多，一般在接觸網運行一段時間后會逐步暴露出來，就不再一一列舉。本文要說明的是，電連接處是電氣通路薄弱環節，當電流通過時，其承受的電壓會隨著接觸電組的增大而增大，對這方面的檢修要采取動態管理模式，適時檢查，定期拆開打磨，重新安裝。

2 設計單位應考慮的措施

電氣回路問題一般是在接觸網運行一段時間后才逐漸暴露出來，建議設計單位對已運行的電氣化工程進行定期回訪，了解運行中出現的問題，通過優化設計，使接觸網設備結構更合理，把局部電位差造成接觸網零部件燒蝕、燒斷的情況降低到最低限度。本人認為可以從以下幾個方面予以考慮。

（1）在定位器與定位環（或定位環線夾）之間采取等電位措施。

（2）站場股道間的電連接的位置應合理，數量應足夠，特別是經常有電力機車起動的地方。

（3）在交叉線索距離較近時，應采取等電位措施。

（4）加強電連接設備的研究，探索出更合理的電氣連接方式。

參考文獻

[1] 吉鵬宵.電氣化鐵路接觸網[M].北京：化學工業出版社，2011.

[2] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網[M].成都：西南交通大學出版社，2003.