接触网常见故障分析

1接触网常见故障分析摘要：电气化铁道有着运营成本低，能合理、综合利用能源等优点。由于动车组结构、速度、动力特性需要，全部为电力驱动。在铁路电气化区段牵引供电系统已和信号系统、工务系统一同成为不可或缺的重要组成部分。尤其是动车组自身不带发电设备，车内各种工作和生活用电均直接从接触网上取电．一旦发生断电将会直接影响列车和旅客的工作生活。因此如何确保牵引供电设备的正常运行已成为牵引供电专业急需解决的问题。接触网是牵引供电系统中的重要组成部分，由于其设置的特殊性(机、电合一，露天设置，动态工作，没有备用)，所以一旦发生故障将会直接影响牵引供电系统的正常运行，严重时还会中断电气化铁路的行车功能。因此分析和研究其常见故障，制定切实可行的防范措施尤显重要。通过对电气化铁路及新增二线电气化铁路改造中出现的接触网弓网故障进行分析，从弓网关系入手，分析造成接触网事故产生的各种因素，并提出预防和减少接触网事故的措施。关键词：接触网，接触悬挂，补偿装置，弓网故障1弓网概述1.1接触网的组成一、组成部分1、接触悬挂：接触线、吊弦、承力索以及连接它们的零件组成。作用是将电能输送给电力机车。2、支持装置：腕臂、拉杆（压管）、定位装置等连接件组成。作用是用来悬吊和支持接触悬挂，并将负载传递给支柱或其它建筑物。3、支柱与基础：钢筋混凝土柱和基坑、钢柱和基础。作用是承受接触悬挂和支持装置的全部负载。二、悬挂分类接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。简单接触悬挂系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。国内外对简单悬挂做了不少研究和改进。我国现采用的带补偿装置的弹性简单悬挂系在接触线下锚处装设了张力补偿装置，以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装8～16m长的弹性吊索，通过弹性吊索悬挂接触线，这就减少了悬挂点处产生的硬点，改善了取流条件另外跨距适当缩小，增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。链形悬挂的接触线是通过吊弦悬挂在承力索上。承力索悬挂于支柱的支持装置上，使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，利用调整吊弦长度，使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。2三、供电方式接触网供电方式有单边、双边供电和越区供电。1、单边和双边供电为正常的供电方式。单边供电：供电臂只从一端的变电所取得电流的供电方式。双边供电：供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。2、越区供电是一种非正常供电方式（也称事故供电方式）。越区供电是当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所担负的供电臂，经开关设备成分区亭同相邻的供电臂接通，由相邻牵引变电所进行临时供电。复线区段的供电情况与上述类同，但牵引变电所馈出线有四条，分别向两侧上、下行接触网供电。牵引变电所同一侧上、下行实现并联供电，提高供电臂末端电压。越区供电时，通过分区亭内的开关设备去实现。四、接触网的特点及要求接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接触网提出以下要求：1、在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。2、接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量延长设备的使用年限。3、要求接触网对地绝缘好，安全可靠。4、设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在事故情况下，便于抢修和迅速恢复送电。5、尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。2弓网故障分析2．1接触网是一种机、电合一的特殊设备，既有机械方面的结构特点，也有电气方面的技术要求，相辅相成、缺一不可。接触网的常见故障主要表现在3个方面：空间结构尺寸方面；导电回路方面；绝缘方面一、空间结构尺寸方面故障接触网是一种特殊的供电设备，所谓特殊即其不仅要保障质量良好地向电力机车提供电流，而且还要保证接触悬挂能牢固地处在规定的空间几何位置上，保证受电弓能质量良好地、平滑地从接触线上取流。由于机车受电弓宽度有限，且机车运行速度愈来愈快。因此接触网的技术参数一旦发生变化或接触悬挂上零件一旦脱落，就会对电力机车或电动车的运行造成障碍，严重时还会造成弓网故障。1、故障现象(1)接触网参数变化。3(2)接触网线索、零部件脱落。(3)接触网零部件变形，脱落。2、原因分析(1)接触网部件变形或零部件脱落：由于接触网部件结构问题、长期运用过程中的振动疲劳或施工原因造成带病投入使用，都有可能造成接触网部件变形或零部件脱落。随着车速的提高，接触网部件成为接触网弹性的薄弱环节，即所谓的硬点。由于该处弓网压力加大，其各部螺栓更容易振动脱落引起弓网故障。(2)接触网结构不合理：由于施工或设计原因，接触网个别处所在结构上存在问题，当温度变化时由于接触悬挂的热胀冷缩致使相应的线索驰度发生变化(如悬挂间电连接线、中锚辅助绳、开关引线等)。当线索驰度过大时在动态情况下也易形成弓网故障。(3)接触网零部件本体和安装形式不合理：由于接触网个别零部件本体或安装形式不合理，在外界自然环境的影响下发生脱落变形，造成设备或弓网故障。如目前在接触悬挂上安装的各种标示牌，由于其面积较大，且用简易铁线固定，极易在风力作用下脱落，当位于受电弓范围内时即形成弓网故障(4)产品质量问题：由于接触网产品质量不合格，使零件在长期动态工作过程中疲劳损坏，或在外界力量的冲击下发生变形，进而使接触网参数或结构发生变化，形成弓网故障。(5)自然灾害：由于接触网漏天设置，受自然环境影响较大(如雨、雪风等恶劣天气条件下造成的塌方造成的支柱倾斜，接触网参数变形等)；同时由于设置位置限制还会由于外界动力机械的撞击造成接触网支柱及接触悬挂参数的变化等。3、采取措施(1)加强对接触网参数的监测：严格按照测量、巡视周期对接触网进行监测，掌握设备技术状态，发现问题及时处理。接触网参数测量主要对影响弓网取流的接触网参数进行测量：如线岔、锚段关节、分段、分相、中心锚结、接触线参数等。对测量后参数要进行综合分析，以发现和解决缺陷。(2)加强对接触网各部螺栓、螺母、弹垫、防松垫片的平推、检查：在设备投人时要对各部螺栓进行平推紧固，在此基础上通过抽查逐步摸索螺栓动态松动周期，及时进行紧固，确保各部参数处于标准范围。同时在有条件的情况下尽可能多地使用防松螺母及垫片(3)对不能适应列车运行条件的接触网部件和处所进行改造：如高速动车组运行区段的分段、分相和抬高受限处所。对容易脱落打弓的部件如“邻线有电牌”进行更换。(4)严格按照温度曲线安装、调整设备：保证设备不致因温度变化而产生卡滞、过紧、过松而使接触网参数发生变化。(5)加强设备抵抗自然灾害的能力：如给支柱修建护坡和设立防护桩等。二、电气联接方面故障接触网既然是机、电合一的特殊供电设备，因此在运行过程中不可避免发生电气方面的问题。电气方面故障虽数量不多，但一旦发生，则会造成严重影响，甚至造成塌网、断线故障。1、电气烧伤故障原因分析(1)在电气化设计中，虽对线路牵引运能的增加裕量有所考虑，但随着铁路4运输发展，现在牵引运能的增加已超出了裕量。原采用的一些线索因持续载流量偏小而承受不了大电流的长期运行，就发生了电气烧伤。(2)接触网主导电回路由馈电线、隔开、隔开引线、承力索、接触线、电联接器、吸变、吸变引线等组成。各部分间由各种线夹进行连接，使这一回路沿铁路延伸，满足向电力机车供电的需要。主导电回路必须良好，才能保证电流的畅通；若存有缺陷，将引起局部载流过大、零部件分流严重，从而烧伤接触网设备。(3)电气联接部分因连接不良或长时间运行松动等原因引起的电、化学腐蚀，造成主导电回路的截面（或当量截面积）不足，电气连接阻抗加大，从而导流不畅，烧伤接触网设备。如：将承力索纳入了电联接器电气导流的一部分；电联接线夹大小槽装反；线夹内有杂物；设备线夹间非面面接触等等。(4)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，引起分流严重而烧伤接触网零部件。(5)设计的接触网结构中某些不应有电流通过的地方，而由于某些条件的巧合通过了全部或部分牵引电流。由于这些地方没有保证牵引电流（或其分流）通过的必要的电气连接，所以烧伤了接触网设备。(6)立体交叉的线索、线索与支持装置间，由于线路阻抗的不同而形成电压差，在风力、温度变化、振动等因素的作用下，它们之间的距离不够，造成放电现象，放电电弧烧伤了接触网设备。(7)两端属同相而不同馈线供电的绝缘锚段关节、分段绝缘器，因供电臂的阻抗不同而形成电压差，当电力机车通过受电弓短接两供电臂瞬间，在短接点处产生电弧，造成设备的烧伤。(8)然而在施工时未严格执行有关标准，导致电联接器的结线不正确、线夹安装不标准。现行的检修规程中对电气联接的电气标准没有量化指标，使得供电部门在具体检修时“无章可循”。对电气联接缺乏行之有效的检测方法和手段，在具体检修中多是做些外观上的检查。工区存在“涂油”的认识误区。为防止设备检修质量验收时扣分，检修人员在平时检修时对接触网设备抹涂大量的黄油，致使设备的内部电气烧伤缺陷不能及时地被发现。如：为防止电联接散股扣分，在电联接表面抹涂上一层厚厚的黄油。对设备的巡视特别是夜巡工作执行不力。2、防治措施（1）在新建、大修接触网时，应按远期发展目标来选定各类线材。对既有的一些载流量偏小的线索进行技改。（2）在接触网上采用串联电容补偿装置以改善牵引网的电压水平；同时优化运输组织，避免大坡道区段有两台及以上重载列车在同一条供电臂上运行，以减小牵引电流。（3）在大电流（500A及以上）区段：①使横向电联接器的间距减至为100m；②隔开、吸变等引线安装为双引线；③站场两端咽喉区增设股道电联接；④采用整体吊弦、载流吊弦或对吊弦采取简单的绝缘措施（如在接触线吊弦线夹上增设一个绝缘环，使吊弦通过绝缘环与吊弦线夹相连接）[2]。（4）设计施工时采用面面接触的设备线夹；在安装设备线夹、电联接线夹时，要先对线夹内除杂物并涂导电膏。（5）安装电联接器时，电联接线夹的大小槽要安装正确；不要将绑扎线（防止电联接线散股）夹到线夹内；电联接线应全部夹入线夹槽内。（6）馈线上网多支悬挂处改单支上网为多支同时上网；在四跨锚段关节的主电联接器处、馈线上网处、跳线连结处等地方装设双线夹，以加强电流转换[3]。5（7）引线与所跨越的承力索间要保持300mm及以上的距离，对于已存在立体交叉而间距不够的线索要加装绝缘套管；施工时，若绝缘锚段关节为同向下锚，隔离开关应安装在两接触悬挂不交叉的转换柱上，以避免隔离开关引线与承力索立体交叉[4]。（8）将测温贴片贴在锚段关节、电联接器等有关部位，利用其色彩随温升而变化的特性来监测电气联接的性能和状态；加强夜巡工作，以便及时发现电气烧伤问题。（9）缩短电联接器的检修周期；同时优化检修计划，对电联接线夹进行打开检查（如每隔3年），打磨氧化层、涂导电膏。三、绝缘方面故障接触网作为特殊的高压供电设备，绝缘是其重要的技术指标之一。与地方供电线不同，接触网悬挂高度较低且距离机车较近，容易被环境和混合牵引的机车污染，因此其绝缘难度很大。按照绝缘介质，接触网的绝缘主要分为绝缘体绝缘和空气间隙绝缘，其两方面有一方发生放电都会影响接触网的正常运行。由于我国特殊的自然环境和设计方面的原因，绝缘方面的故障占整个故障比例较高、范围较广，对运输影响也较大，需要认真对待。1、故障现象(1)绝缘子闪烙放电乃至击穿。(2)接触网带电部分对接地体放电。(3)分段、分相等绝缘部件放电击穿。(4)因外界物体变化造成接触网对地放电。2、原因分析(1)绝缘子脏污：主要表现为清扫周期过长，周围环境污染严重，使绝缘子表面覆盖了较多的导电介质而放电击穿。(2)绝