提高高速鐵路牽引供電系統可靠性的探討

李陽　蘇小班　朱鵬

【摘 要】針對當前高速鐵路牽引供電系統存在的主要問題，從設計、施工、運營管理等環節，探討有效預防和減少高壓電纜故障、雷擊故障、電氣絕緣故障及增強供電系統靈活性等方面的措施和建議，以提高高速鐵路牽引供電系統的可靠性。

【關鍵詞】高速鐵路；牽引供電；可靠性；措施

高速鐵路牽引供電系統主要由牽引變電所、饋電線、接觸網、回流線等組成，是高速鐵路的重要組成部分，一旦牽引供電系統發生故障，將給高速鐵路運輸造成嚴重影響。因此，有必要采取措施提高牽引供電系統的可靠性，確保高速鐵路安全可靠運營。

1 牽引供電系統主要存在問題及分析

根據近年來已建成運營的京滬高鐵、青榮城際客專運行狀況的調查統計，牽引供電系統主要存在5類常見問題：高壓電纜故障、雷擊故障、電氣絕緣故障、新線施工遺留缺陷和接觸網受異物侵害問題。

1.1 高壓電纜故障分析

高速鐵路的牽引變電所、開閉所、AT所、分區所的27.5kV饋出線大部分采用高壓電纜架設，進出高壓室開關柜的線路也大都采用高壓電纜敷設。但由于存在高壓電纜材質不良，電纜敷設不規范，電纜金屬護套接地方式選取不當，以及對電纜的監測和維護不到位等原因，導致高壓電纜故障頻繁發生，影響供電安全。

1.2 雷擊故障分析

高速鐵路正線區間部分采用橋梁架設方式，接觸網通常處在距地面較高的位置，在線路經過平原或地域空曠地帶，由于避雷措施設置不合理，防雷接地不良等原因，接觸網極易遭受雷電侵襲，引發供電故障。

1.3 電氣絕緣故障分析

電氣化鐵路牽引網結構相對復雜，導線數量較多。如京滬高鐵線主要采用AT牽引供電方式，而青榮城際線則采用帶回流的直接供電方式，供電方式不同至使導線的架設方式、絕緣距離要求也不盡相同。但由于工程設計和實施中對導線的絕緣間隙設置不合理，控制不到位，日常運營管理中對絕緣部件清掃不及時，對導線附近的建筑物、樹木、鳥窩、覆冰等物體防護處置不當，容易造成電氣絕緣不良而引發接觸網接地故障。

1.4 新線施工遺留缺陷

帶有遠動功能的隔離開關編號與調度端監視屏上顯示不一致、隔離開關開合不到位，地下敷設電纜頭部位有舊傷，調度端遙信、遙測不準確，誤報情況時有發生，接觸網設備連接不牢靠，螺母松脫，設備引線與接地體絕緣距離不足等遺留缺陷，對供電設備正常運行帶來潛在的安全隱患。

1.5 接觸網受異物侵害問題

高速鐵路大都建設在野外，自然環境惡略，尤其是夏秋季節，經常會出現大風天氣造成接觸網上掛異物情況，工區頻繁出動上線處理，給設備管理單位帶來嚴峻的考驗。尤其是線路周邊反光膜、塑料袋等漂浮物掛到接觸網設備上不僅影響動車組受電弓正常取流的同時還會造成接觸網跳閘，接觸線燒傷，進而列車大面積晚點，影響安全運輸。

2 提高牽引供電系統可靠性的措施

2.1 減少高壓電纜故障的措施

2.1.1 確保高壓電纜材料質量

高速鐵路使用的高壓電纜應選用交流、單芯、銅導體，保護層為非磁性金屬鎧裝層的27.5kV單項交流交聯聚乙烯絕緣電纜，不得采用35kV普通電力電纜代替。

2.1.2 規范電纜敷設

電纜敷設嚴格按照工藝標準實施，電纜在任何敷設方式及其全部路徑條件的上下左右改變部位，都應滿足電纜允許半徑的要求，允許彎曲半徑不得小于電纜外徑的20倍，施工時注意不得損傷電纜。上下行供電線電纜應分溝敷設，電纜穿越道路、鐵路時，應采用高強度PVC管穿管敷設，用作供電線的電纜必須敷設在電力電纜槽內時，應采取措施與電力電纜進行隔離。

2.1.3 設置電纜溫度在線監測裝置

為加強對高壓電纜的在線監測，應對牽引供電系統所有的高壓電纜和電纜頭設置在線溫度監測裝置，當運行中高壓電纜和電纜頭溫度異常變化時，監測裝置能及時告警，并提醒值班人員進行處理。

2.2 預防雷擊故障的措施

2.2.1 確保避雷器運行狀態良好

避雷器應選用帶有脫離器的氧化鋅避雷器，并加強避雷器的進場質量驗收，確保避雷器的規格、型號、質量符合設計及相關技術標準，避雷器的密封性能良好。

2.2.2 合理設置避雷器

在接觸網上設置避雷器，使遭受雷擊時迅速將雷電流泄入大地，從而保證接觸網絕緣子及導線空氣絕緣間隙不被擊穿。同時在吸流變壓器的原邊、分相和站場端部的絕緣錨段關節處、長度在2000m及以上的隧道兩端、從變電所或分區所引出的距離大于200m的供電線或AF線的上網點處安裝避雷器、分區所、開閉所、AT所引入線處設置避雷裝置，對接觸網進行大氣過電壓保護。在重污染和強雷區應適當增加避雷器設置數量或增設架空避雷線。

2.3 防止電氣絕緣故障的措施

2.3.1 嚴格控制導線之間及導線對地的絕緣間隙

如絕緣錨段關節兩懸掛點承力所、接觸線水平距離應大于450mm；25kV接觸網帶電設備距接地體的距離應不得小于0.3m。結緣錨段關節處在錨柱距轉換柱之間距轉換柱10m處設置電連接等，保證導流暢通。對容易造成樹木侵線，與建筑物絕緣距離不足之處，同時增加日常添乘的次數晝夜監測和重點區段巡視次數。

2.3.2 重點處所設置視頻監控

為有效預防和減少牽引供電故障的發生，應在隧道口、大型車站兩端、分相、供電線上網點等接觸網的重要處所設置視頻監控裝置，實現遠程實時監控。

2.4 重點處理新線施工遺留缺陷

2.4.1 合理安排巡視，提高巡視質量

維修人員每周至少1次的定期巡視設備是必不可少的，同時在季節交替時期，加強對隔離開關開合情況及其引線絕緣距離、導線與接地體、樹木的絕緣距離，接觸網設備易發生松、脫、卡、磨、裂處等進行重點巡視。

2.4.2 加大遠動設備的調試力度

每周定期對斷路器、隔離開關等進行調試，觀察調度端遙測、搖信情況是否與現場相一致。定期組織維修人員開展季節性應急演練、接觸網故障模擬演練，檢驗監控設備的靈敏性和精確性。

2.4.3 合理安排檢修時間、制定檢修方案

要根據檢修方案的要求，逐條進行維修作業，對設備缺陷進行整理并及時銷號，同時關鍵處所加大檢修力度。

2.5 減少異物對接觸網的侵害

2.5.1 加大接觸網異物清除力度

維修人員可以通過提高登乘頻率，不間斷巡視并清除鐵路附近易被大風吹起的雜物。同時深人調查沿線環境，掌握鐵路沿線大風天氣下易造成異物掛網處所的具體位置，并將重點區段納入每日巡視計劃。維修人員還要經常性地進行演練，提高清除作業的效率。

2.5.2 減少鳥害對設備安全的影響

春冬交替時節，侯鳥筑巢頻數增多，維修人員要提高巡視次數、堅持當天鳥巢當天清除原則、并在易筑巢地區加裝風車驅鳥器、錨柱棘輪處、腕臂支撐與支柱聯結處要進行人工封堵，同時在隔離開關處加裝除鳥刺，最大限度降低鳥巢對接觸網的安全運行影響。

3 結語

高速鐵路牽引供電系統的可靠性涉及設計、施工、運營管理等多個環節。為提高牽引供電系統的可靠性，應從已經開通運營的高速鐵路牽引供電系統發生的常見故障類型入手，深入分析原因，認真總結經驗，為高速鐵路運輸提供安全可靠的供電保障。

【參考文獻】

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[4]夏守謙.提高牽引供電電能質量的技術研究[J].現代工業經濟和信息化，2014（7）.

[責任編輯：田吉捷]