高速鐵路電連接的安裝對接觸網(wǎng)安全性能的影響

宋建卿

（中鐵建電氣化局集團第三工程有限公司，河北 高碑店 074000）

1 工程概述

京沈客專是新建北京至沈陽鐵路客運專線，位于華北和東北兩大經(jīng)濟區(qū)之間，是溝通東北、華北、華東、中南等地區(qū)的重要通道，亦是連接華北、華東、中南與東北經(jīng)濟區(qū)的紐帶，其地理位置十分重要。

北京至沈陽客專專線地處華北地區(qū)的北京市、河北省和東北地區(qū)遼寧省。線路自北京星火站開始，向東北延伸，線路全長696.797 km。本客運專線設(shè)計最高速度350 km/h，其中承德南至沈陽管段自2018 年12月25 日送電開通，正式交付有關(guān)部門使用，全線計劃于2020 年底送電開通[1-2]。

2 電連接在接觸網(wǎng)中的作用及主要形式

接觸網(wǎng)作為鐵路電氣工程中主構(gòu)架為電力機車提供動力通道。而電連接是接觸網(wǎng)獨立的錨段單元連接在一起，形成接觸網(wǎng)的電氣導(dǎo)通的一個重要接續(xù)環(huán)節(jié)。在電氣化施工過程中，為導(dǎo)通電流、消除接觸懸掛之間的電位差，在錨段關(guān)節(jié)、線岔、饋線上網(wǎng)點、電氣設(shè)備安裝點、在流截面積突變點均需要安裝電連接線。

電連接由電連接線和電連接線夾組成。電連接線一般采用95～150 mm2的軟銅絞線，電連接線夾的材質(zhì)和規(guī)格需與線材設(shè)計型號匹配一致。常見的電連接主要有關(guān)節(jié)電連接、股道電連接、隔離開關(guān)刀閘引線及避雷器引線。

3 電連接安裝不到位易引發(fā)安全事故

在接觸網(wǎng)中，牽引電流通道由起功率輸送作用的饋電線、隔離開關(guān)、開關(guān)引線、接觸網(wǎng)、電連接組成，我們稱之為主導(dǎo)電徑路。在主導(dǎo)電徑路中電氣連接是接觸網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，特別是位于每個錨段搭接轉(zhuǎn)換關(guān)節(jié)及道岔交叉處安裝的電連接線，受機械外力和強電流的雙重沖擊作用要遠遠高于其他接觸網(wǎng)受電設(shè)備零部件，所以需提高電連接的安裝質(zhì)量來大大提高接觸網(wǎng)的安全性能。

3.1 電連接受到機械外力造成接觸網(wǎng)不安全狀態(tài)

高速鐵路接觸網(wǎng)中電連接的安裝是通過專用電動液壓設(shè)備，一般要求液壓泵壓力表指針指到70 Mpa，保壓5 s。壓接完成后的電連接線要求留有一定的線余量，防止受到其他外力作用。電連接受到的機械外力主要是由于機車高速運行產(chǎn)生的波動沖擊力以及線索受環(huán)境溫度變化引起自身延展帶來的相互摩擦拉力。主要是由于安裝標(biāo)準(zhǔn)不到位、安裝參數(shù)不明確，使電連接長期受到這些機械外力的作用，這會引起電連接脫落，當(dāng)高速列車通過時將會造成打弓或者鉆弓，引起弓網(wǎng)事故[3]。

根據(jù)電連接安裝不當(dāng)分析其引起承受機械外力的產(chǎn)生原因，安裝時需要結(jié)合現(xiàn)場施工考慮如下3個方面。

（1）因承導(dǎo)線隨溫度變化發(fā)生伸縮帶來安裝的電連接相對位置發(fā)生位移。電連接預(yù)留尺度不足，造成電連接受到接觸網(wǎng)相對位移帶來的拉力。

（2）安裝時，電連接正常位置時兩承力索電連接線夾空間距離的選定。高速鐵路的接觸網(wǎng)每個錨段兩端下錨采用配重補償方式，錨段中間安裝中錨繩可防止接觸網(wǎng)竄動，因此線材將會由下錨端向中錨處隨溫度變化延伸。根據(jù)電連接安裝曲線表，要正確確定線夾的安裝位置。

圖1 為電連接線夾安裝曲線。圖1中，縱軸Δt為安裝時環(huán)境溫度與電連接正常位置溫度差值；橫軸S為兩支懸掛電連接線夾投影距離，電連接線夾更靠近本支懸掛時為正，反之為負；D為兩支接觸懸掛中心錨結(jié)距離。

（3）電連接安裝帶來接觸網(wǎng)的集中負荷，易造成高速列車的沖擊硬點。

3.2 電連接受強電流沖擊引起接觸網(wǎng)電氣燒傷

電連接作為接觸網(wǎng)主導(dǎo)電徑路的一部分，需要滿足為電力機車提供一定的功率的所需電流流經(jīng)通道。但是在實際運行中，發(fā)生接觸網(wǎng)電氣設(shè)備燒傷安全事故往往是電連接線夾處電流過大引起的。從安裝工藝方面分析主要有如下3 個原因。

（1）電連接安裝位置不正確或安裝數(shù)量不足易引起接觸網(wǎng)設(shè)備的電氣燒傷。當(dāng)接觸網(wǎng)突然接入機車負載時，瞬間產(chǎn)生的啟動電流往往較大，如果不能及時導(dǎo)通電流，接觸網(wǎng)受到的大電流沖擊將作用于某一處會造設(shè)備的電氣燒傷。所以在機車經(jīng)常啟停的地方增加股道電連接，在分相關(guān)節(jié)的地方加裝關(guān)節(jié)電連接，通過電連接的并聯(lián)分流降低大電流對某點的沖擊，提高接觸網(wǎng)的受載能力。（2）電連接安裝時，由于壓接磨具與線型不符或者壓接裝置壓接偏斜導(dǎo)致壓接線夾與接觸網(wǎng)接觸面不足或者在電連接線夾內(nèi)部形成空隙，增加電連接線夾處阻值，引起線夾處發(fā)熱燒傷設(shè)備。

（3）電連接線夾壓接在承力索、接觸線上，銅氧化層的處理不到位也是導(dǎo)致安裝的電連接導(dǎo)流效果不好，接觸網(wǎng)阻值增加的一個重要方面。高速鐵路接觸網(wǎng)承導(dǎo)線線材采用強度更強、耐軟化性更好的銅鎂合金材質(zhì)，由于鎂是一種活潑易氧化元素，接觸網(wǎng)架設(shè)一段時間后就會在其表面形成一種氧化層（即銅銹），銅銹會增加接觸網(wǎng)與線夾的連接處的阻值，使線夾發(fā)熱而燒傷線索，嚴(yán)重情況下燒斷線索。

4 電連接安裝注意事項

電連接作為接觸網(wǎng)主導(dǎo)徑路的必不可少重要部分，也是最薄弱的易發(fā)生事故的環(huán)節(jié)。本文只是從受力情況和受電角度簡單分析了一些因安裝不到位易引發(fā)安全事故的原因，但是接觸網(wǎng)是一個相對動態(tài)的高頻次的使用高壓傳輸大功率系統(tǒng)設(shè)備，影響電連接安全有效的因素還有很多。“欲筑室者，先治其基”，電氣化施工建設(shè)是為了運營使用，安裝質(zhì)量有保障，運行使用才安全。因此，對京沈高速鐵路開通段在電連接的安裝方面的一些注意事項做一些總結(jié)。

4.1 嚴(yán)格設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，確保線型選擇和安裝位置無偏差

高速鐵路電氣化中電連接安裝原則如下。

（1）每處道岔處電連接一般在岔尖側(cè)設(shè)置雙根95 mm2的軟銅絞線。

（2）非絕緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)置電連接，錨段關(guān)節(jié)的開口側(cè)安裝2 根95 mm2的軟銅絞線，交叉?zhèn)劝惭b1 根95 mm2的軟銅絞線。絕緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)置電連接，開關(guān)處安裝3 根95 mm2的軟銅絞線電連接引線兼做電連接線，另一側(cè)安裝1 根95 mm2的軟銅絞線。

（3）開關(guān)電連接引線安裝開關(guān)兩端各采用3 根95 mm2軟銅絞線。

（4）避雷器處電連接設(shè)置單根95 mm2的軟銅絞線。

4.2 專業(yè)化人員管理，嚴(yán)格安裝工序，精準(zhǔn)安裝工藝

電連接作為接觸網(wǎng)施工中的重要環(huán)節(jié)，需要配備專業(yè)安裝小組，并對相關(guān)人員從施工工序、施工工藝方面進行專業(yè)化的培訓(xùn)練習(xí)。高速鐵路中電連接是通過液壓泵壓接銅線夾將電連接線與接觸網(wǎng)連在一起的，需要一次安裝到位，安裝不到位只能將線夾切割，導(dǎo)致裁好的電連接線材也會變短，會造成材料的浪費，同時存在碰傷接觸網(wǎng)的風(fēng)險。專業(yè)人員進行安裝時不但要保證電連接的電氣特征達標(biāo)，還要考慮電連接在動態(tài)運行環(huán)境中不能承受機械外力。這里主要還是考慮兩個因素，一個是保證壓接好的電連接阻值滿足標(biāo)準(zhǔn)，另一個是電連接壓接時要計算預(yù)留合適的線材馳度。

圖1 電連接線夾安裝曲線

4.3 科學(xué)施工，增加阻值檢測，確保電連接一次安裝到位

配備專業(yè)化的微電阻測試儀，壓接前將連通的電連接進行阻值測試，以便檢查接觸網(wǎng)打磨銅銹是否干凈，導(dǎo)電膏涂抹是否到位，進一步保證電連接壓接電氣性能滿足標(biāo)準(zhǔn)。

按照安裝標(biāo)準(zhǔn)要求，專用于線索電連接零件和接觸線接頭線夾、載流承力索接頭線夾及載流整體吊弦的電氣接觸性能應(yīng)符合下列規(guī)定。

（1）線索接續(xù)處兩測點之間的電阻不應(yīng)大于同等長度被連接線索的電阻。

（2）零部件的溫升不應(yīng)大于別接續(xù)線索的溫升。

（3）承受電氣接續(xù)的所有零件，其載流量不應(yīng)小于被連接線索的載流量

4.4 張貼高溫感應(yīng)標(biāo)示，加強過程監(jiān)督，杜絕隱患積累

電連接作為承力索、接觸線的并連線，為更好導(dǎo)通電流，壓接后在電連接線夾處的電阻值要小于承力索、接觸導(dǎo)線自身的阻值。但是壓接處理不到位就會在線夾處形成大的阻抗，造成沖擊電流變大，這也是電連接線夾發(fā)生電氣燒傷的一個原因。線夾處長期處于電氣燒傷的作用下，如果不能及時發(fā)現(xiàn)線夾燒傷情況，就會造成線夾處線路燒斷引發(fā)安全事故。鑒于此，在電連接線夾處粘貼高溫感應(yīng)貼，利用其色彩隨溫升變化的特性來過程監(jiān)督電連接的安全狀態(tài)，便于提前發(fā)現(xiàn)電連接設(shè)備受熱發(fā)紅、過流放電的隱患，及時更換不良線夾避免安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)論

在高速鐵路的電氣化建設(shè)中，接觸網(wǎng)設(shè)施的安全性對整個高速列車的安全運行有著直接的影響，而電連接作為接觸網(wǎng)中一個薄弱環(huán)節(jié)，它安裝的可靠性高可以大大減少接觸網(wǎng)故障和事故的發(fā)生。因此，分析研究電連接安裝工藝質(zhì)量具有積極意義。