高鐵接觸網供電線上跨及T接上網方式的優化研究

陳龍福

（中國鐵路南昌局集團有限公司，南昌 330002）

目前，我國高速鐵路普遍存在供電線（含附加導線）直接架空跨越接觸網以及上跨T接引線上網的情形，上跨接觸網的供電線、T接引線高于接觸懸掛，日常檢查維護相對困難，6C系統也難以檢測到運行狀態變化，供電線、引線、線夾及緊固件容易因電氣腐蝕、緊固件松脫、外界因素等原因，導致引線脫落或斷下影響高鐵運行安全。近年來包括供電線在內的附加導線在與接觸網交叉跨越處，經常發生斷線低垂于接觸網而引發弓網故障。為提升高鐵接觸網運行安全可靠性，有必要對架空供電線上網方式進行分析和優化。

1 高鐵架空供電線上網方式

我國高鐵接觸網供電線從上網點連接到隔離開關再連接上接觸懸掛的方式主要有2大類：一是隔離開關直接引線方式；二是上跨T接方式［1-3］。

1.1 隔離開關直接引線方式

該方式采用銅電連接引線與接觸懸掛相連，采用鋁絞線與AF線相連，不需要采用銅鋁過渡線夾，如圖1所示［4］。供電線從變電所側穿越到線路對側一行的供電線，若非采用電纜下穿方式而采用架空供電線上跨接觸網時，則存在交叉跨越風險。

圖1 隔離開關直接引線方式

1.2 上跨T接方式

采用上跨接觸網再T接到接觸懸掛上，該方式需要在線路兩側安設懸掛跨越供電線的供電桿，供電線及引線通常采用鋁絞線型材，鋁型材質引線通過上網隔離開關連接到上跨的供電線上，再從上跨供電線分別T接到接觸懸掛和AF線上，如圖2所示。鋁型材質的供電線T接到接觸懸掛時，則需要采用銅鋁過渡線夾。

圖2 上跨T接方式

國內大部分高鐵上跨供電線的固定方式采用格構式鋼柱懸挑跨越接觸網，國外及國內個別線路采用“門型架構”式固定［5］。

2 跨越及T接上網方式故障案例

2.1 交叉跨越故障案例

2018年4月，杭深線某AT所處的上跨PW線脫落短接上下行接觸網，燒斷下行承力索，燒傷上行承力索，燒斷的承力索與通過的動車組發生刮碰并引發弓網故障，接觸網大范圍受損，中斷供電170 min，如圖3所示。

圖3 PW線交叉跨越處故障照片

經分析，故障原因系上跨PW線結構不合理，長期電腐蝕燒斷引起，上跨上下行接觸網的PW線采用雙根橫承導線通過三角掛板與鋼柱連接，2根橫承導線間沒有并聯，造成雙根導線通過兩邊懸掛的耐張線夾心形環、三角掛板形成環路，無載流功能的機械連接結構長期電腐蝕，最終導致心形環與三角板連接處的螺栓燒損致導線落下，引起弓網故障。

2019年7月，京哈線某站上跨接觸網的回流線，也因結構不合理長期電腐蝕燒斷，斷下的回流線燒斷承力索造成上下行同時中斷150 min。

類似上跨線斷線同時燒損被跨越的上下行接觸網、嚴重影響運輸秩序的故障在全路多次發生。

2.2 上跨T接上網故障案例

2017年3月，杭深線某分區所T接上網處發生引線燒斷低垂于接觸線，連續打壞運行經過該處的2趟動車組受電弓，故障處理導致延時2 h 23 min。

經分析，故障原因系上網T接引線與供電線連接的銅鋁過渡并溝線夾長時間運行老化，產生電氣腐蝕，造成引線與線夾過渡電阻增大，導致線夾在大負荷情況下急劇發熱燒熔，引線下垂低于接觸線引發弓網故障，如圖4所示。

圖4 上跨T接處故障圖片

目前對此種故障隱患，尚不具有檢測能力。

3 上跨及T接的風險分析

由于上跨供電線或上跨T接引線下垂引發的故障時有發生，當架空供電線或T接引線斷下低垂于接觸線時，將引發弓網故障、擊打動車組，特別是上跨供電線或附加導線斷落時，上下行同時受到影響，風險極高。

3.1 上跨供電線的風險

一是懸掛供電線的兩端連接桿件松脫；二是絕緣子擊穿炸裂；三是供電線與絕緣子連接的線夾電氣腐蝕燒損；四是供電線過緊冷縮拉斷；五是供電線運行過程因其他因素造成散股、斷股。其中，電氣腐蝕和絕緣子擊穿的故障率相對較高。

3.2 T接引線的風險

一是線夾電氣腐蝕燒損斷開；二是引線散、斷股后拉斷；三是隔開側引線對地安全距離不足，運行過程風擺放電燒斷。其中線夾電氣腐蝕，特別是使用銅鋁過渡線夾電氣腐蝕燒損的故障率較高。

4 “同材雙懸雙承雙引”的優化方案

為了克服上述風險，經研究采用“同材雙懸雙承雙引”的優化方案，即：（1）采用同型線材確保跨越檔內不使用銅鋁過渡線夾；（2）采用雙懸掛雙橫承力索確保其中一根橫承斷下或懸式絕緣子斷脫時，不會整體掉下；（3）采用雙引線從隔開側直引到網上，使跨越檔內不使用接頭線夾［6-7］。

4.1 供電線上跨優化方案

該方案采用2根與供電線本線相同線材作為橫承上跨接觸網，跨越檔獨立耐張架設，并使用預絞式間隔線夾兩兩固定，如圖5所示。

圖5 供電線上跨優化方案示意圖

其中，橫承上下或水平布置，間隔約為250 mm。兩橫承間釆用預絞式間隔線夾固定，間距小于1 m。

橫承兩端采用耐張線夾與絕緣子相連，橫承通過耐張線夾后的引線與線路側供電線相連，跨越檔內供電線（橫承）不斷開，沒有接頭。

引線轉角處絕緣距離應大于500 mm。

4.2 直供方式上跨優化方案

該方案采用2根與承力索相同線材作為橫承上跨接觸網，再使用軟銅絞線作為引線，從隔離開關引出后順橫承到懸掛處上網，如圖6所示。

圖6 直供方式T接上跨優化方案示意圖

其中，橫承上下或水平布置，間距約為250 m；兩橫承間釆用預絞式間隔線夾固定，間距小于1 m。

隔離開關安裝在順線路側（即操作機構箱設置在順線路側），便于引線安裝。

引線采用TRJ軟銅絞線，具體型號根據實際需要確定。引線TRJ軟銅絞線與橫承連接采用本線綁扎，間距小于1 m，原則上1根承力索綁扎1根引線。

引線通過柱式絕緣子沿支柱爬至柱頂后跳至橫承上與橫承固定，第1個柱式絕緣子安裝位置宜設置在較承力索高1 m處，柱式絕緣子的數量根據實際需要確定。引線轉角處絕緣距離應大于500 mm。

4.3 AT供電方式上跨優化方案

該方式采用2根與AF線相同線材作為橫承上跨接觸網，再使用與AF線相同線材供電線，從隔離開關引出后順橫承到AF處上網，如圖7所示。

圖7 AT供電方式上跨優化方案示意圖

其中，AF線兩橫承間采用預絞式間隔線夾固定，間距小于1 m。隔離開關安裝在順線路側（即操作機構箱設置在順線路側），便于引線安裝。

AF線引線采用與AF線本線一致的線材，與橫承間采用并勾線夾固定。AF引線通過柱式絕緣子沿支柱爬至柱頂后跳至橫承上與橫承固定，第1個柱式絕緣子安裝位置宜設置在較承力索高1 m處，柱式絕緣子的數量根據實際需要確定。引線轉角處絕緣距離大于500 mm。

T線上跨連接方式與4.2直供相同。

5 運用效果分析

5.1 解決電氣腐蝕風險

上述方案中，2根橫承分別與絕緣子連接，取消了三角掛板，避免了傳統式三角掛板及連接件電氣腐蝕燒損風險。

2根橫承和2引線間采用預絞式間隔線夾進行等位并聯，避免了環流引起的電氣腐蝕燒損線索風險。

跨越檔內不使用銅鋁過渡線夾和接頭線夾，避免了銅鋁過渡線夾、接頭線夾電氣腐蝕燒損風險。

5.2 解決供電線及引線斷落風險

2根橫承的兩端與絕緣子獨立連接懸掛，其中一組絕緣子或連接件故障斷脫時，另一組可通過預絞式間隔線夾拉住，垂落不會侵入受電弓或列車運行限界，可待天窗時間再處理，不影響正常運輸。

供電線采用橫承形式，中間沒有接頭，且兩兩固定，電氣腐蝕及絕緣子斷脫風險降低后，極端情況下其中一根斷下，另一根橫承也可固定拉住，短距離的垂落不會侵入受電弓或列車運行限界，可待天窗時間再處理，不影響正常運輸。

引線從隔離開關直引到網上，中間沒有接頭并兩兩固定，斷脫風險極低，極端情況斷脫時，另一根可固定拉住，短距離的垂落不會侵入受電弓或列車運行限界，可待天窗時間再處理，不影響正常運輸。

6 結論

供電線應盡量避免架空跨越，上網應盡量采用隔開直引式，但當考慮投資成本因素或現場地形及其他條件限制，需要采用架空上跨接觸網或采用上跨T接上網時，采取“同材雙懸雙承雙引”方式，可有效降低運行風險，提升供電運行可靠性。2018年12月開通的南龍鐵路（直供）5個困難處所采用上述方式，截止2020年7月運行良好。

我國早期高鐵普遍采用傳統上跨式上網，隨著運行年限的增加，電氣腐蝕、機械損傷的風險增加，進行維修更改時，應優先采用“同材雙懸雙承雙引”方式進行改造。分別于2009年9月和2010年4月開通的杭深線（AT）溫福、福廈段，2017年對困難處上跨供電線按上述方式進行改造，截止2020年7月運行良好。