《论接触网电气设备烧伤主要原因与预防》
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[摘 要]对既有电气化铁路接触网设备的更新改造,可通过更新材质,以提高线索载流和绝缘强度来达到提升接触网供电系统的安全运行是电气化铁路目前采用的主要手段.近年来,通过巡视和检修发现,改造后的接触网设备电气烧伤问题越来越突出,如何防治接触网设备发生电气烧伤故障已成为铁路基层供电运营单位亟待解决的问题.经深入调查研究、不断探索实践,揭示了烧伤的成因,提出了治理标准,采取了相应的措施,在一定程度上控制了接触网设备电气烧伤的发生.
[关键词]电气化铁路,接触网,烧伤,故障预防
中图分类号：R61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0125-02
1.前言
电气化铁路中,接触网设备需要承受力与电的共同作用,所以机械故障和电气烧伤故障构成了接触网故障的主体.在接触网运行了多年、牵引运营能不断增加的情况下,设备的电气烧伤现象更为突出,而且电气烧伤问题在事前又不易被发现,危害性很大.接触网是电气化铁路中的主要供电设备之一,一但出现故障将会带来巨大经济损失.因此,及时预防和减少接触网设备电气烧伤故障,已成为一个重要的研究课题.
2.接触网设备电气烧伤原因分析
在接触网线路的日常运营中发现,由于施工工艺卡控不严、设计裕量不足、检修工艺不当、连接件在长期的机械振动下松动、外界污染腐蚀等因素的影响下,都会导致电气连接部位接触不良、连接处过热、导流不畅、绝缘件绝缘性能下降、接触网系统电阻增大、电腐蚀等现象,长期运行下去将会加剧这些现象,造成主导电回路不闭合、导电通道迂回、局部载流量过大、零部件分流严重,使一些不具备导流能力的零部件过流烧伤、烧毁,从而引发供电故障.
2.1、接触网设计、施工原因,导致接触网设备烧伤
①近年来随着铁路列车不断提速、车流量的不断增加以及万吨重载列车的开行,目前接触网系统的牵引运载能力多已超出了原设计裕量.早期牵引供电系统的设计虽然对增加裕量有所考虑,但原采用的钢绞线承力索-自身的载流能力差、铜接触线-在持续载流的情况下产生热量而使其机械性能急剧下降、承导线横断面相对较小-影响长时间大电流的正常传输,这些可能都会导致接触网电气设备的烧伤.原设计中的电联结的位置和数量也已经远远不能满足大功率机车持续载流的需要.尤其在坡度较大的重载区段,四跨绝缘锚段关节使用的单根电联结、隔离开关引线及变电所馈出端各类设备线夹容量不足,锚段内横向电联结安装间距较大的问题更为突出,在机车持续取流时极易导致设备的烧损,发生零部件脱落、断线事故,给生产运营带来很大的干扰.
②多股道站场内立体交叉的接触网线索、锚段关节、线岔处等,因施工时未能严格执行安装标准,受风力、温度变化、电力机车通过等因素作用,存在压差的带电体之间绝缘距离的不足,会引发弧光放电,长期的放电会灼伤甚至烧断电气设备.
③相同或不同材质间的连接线夹,采用点线式而不是面面式接触、阻抗较大,加之连接件材质和压接工艺不合理、连接件螺栓紧固力矩过大或过小等,长时间运行温升过高,造成线索和线夹发生烧伤,严重时可能会使线夹烧坏脱落.
④施工时立杆不当,造成短路接地；跨桥施工的临时电线电缆、工器具、材料等脱落造成短路接地；山体喷浆时浆液、碎石、锚杆、临时T具等造成的瞬时短路接地.
2.2、主供电回路缺陷.
接觸网主供电回路由馈电线、隔离开关、开关引线、承力索、接触线、关节电连接、横向电连接、电联接器、吸变、吸变引线等组成.各部件之间由各种线夹连接,使这一回路沿铁路延伸,满足向电力机车供电的需要.也就是说,主供电回路必须良好,才能保证电流的通畅.一旦主供电路中的回路运行状态存在问题,将会引起局部载流过大、零部件分流严重,从而烧伤接触网设备.接触网主导电回路,由供电线、承力索、接触线、回流线、隔离开关及其引线、分段和分相绝缘器、电连接线等设备组成,这些设备之间通过各种型号的线夹连接,总称其为电气连接.
①连接线夹因长期受机械振动、外界环境、接触线和承力索张力影响,或年久失修,导致连接件处因杂物、氧化等原因接触不良、电阻增大,造成线夹处过热烧熔,其它零部件（如吊弦、定位装置等）烧损,接触线和承力索断线、断股.
②隔离开关引线与设备线夹、接触网上线夹的接触不良,烧坏线夹或烧断引线、接触网设备.隔离开关未定期检修,动静触头接触不良,合闸时大电流使触头烧伤、烧损.
③接触线、承力索、回流线、加强线接头处的导电情况不良,造成接头处烧伤,线索断股、断线.
④接地线损坏或丢失,在绝缘子发生击穿、闪络造成漏电时,泄露电流不足以使馈线开关保护动作、跳闸,较长时间不能正常放电,致使接触网支柱和隧道埋入杆零件烧毁,设备过热损坏.
⑤主导电回路不闭合、主导电通道迂回,站场中的接触网结构比较复杂,在进行电气连接时,由于种种原因造成主导电回路不闭合、主导电通道迂回,如将站场两端的股道电连接安装于信号机外侧、道岔电连接未安装或安装不到位等,引起分流严重而烧伤接触网零部件.
⑥有些站场由于馈电线只在1条股道上网未对同馈线的其他股道进行上网致使同馈线的其他股道以及相邻区间机车取流的电流都要通过其上网引起股道上网处局部温升过高,容易造成上网点处的电连接线夹、承力索、接触线断线事故.
⑦股道间电联接的设置远离软横跨,部分站场在设计、施工时,股道间电连接离此股道的软横跨定位较远.当电力机车在此道取流时,主供电电流通过与邻道相连的电连接器迂回流向电力机车,而由于此股道的软横跨位于电源侧故定位绳的分流比较大,该分流电流从邻道经定位绳、定位环线夹、到本道,而定位绳、等钢质器件的载流性能远不及电连接、承导线等铜质或铜合金材质的载流性能,且定位环线夹与间为非永久固定性连接.当电力机车通过时受电弓的抬升力使瞬时减载,导致与定位环线夹间松动两者接触电阻加大,分流电流流过时温升过高,时间一长便造成了定位环线夹与定位钩间的烧伤.在实践中可采用适当增加股道电连接的数量,来防止定位环线夹与定位钩间发生电气烧伤.
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