关于高速电气化铁路电气连接方面的探讨.doc

1、关于高速电气化铁路电气连接方面的探讨摘要；随着电气化铁路迈入“高速时代”之后，列车的“运行安全”也受到了前所未有的重视。相对于普速铁路来说，高速电气化铁路对接触网设备的安装工艺和调整精度都提出了更加苛刻的要求如腕臂的工厂化预配、吊弦的不可调整性等。随着高速电气化铁路施工技术的不断革新与发展：无论是腕臂的安装工艺，还是吊弦的调整精度等都被电化人给克服了，各类计算软件的相继开发完成，就是一个很好的例子；但事实上却出人意外，在高速铁路投入运营之后，接触网设备出现问题较多的往往不是腕臂、吊弦这些支撑件，而是因各类辅助连接件造成的电气烧伤问题，这到底是怎么一回事呢？“小小的连接件”为何会造成那么多的“不

2、安全”因素呢？ 关键字运行安全；高速电气化铁路；电气烧伤；“不安全”因素 Abstract:With the electrification of the railway entered the “ fast times “, the “ running safety of train “ was also a hitherto unknown attention. Relative to general speed railway, high-speed electrified railway contact network equipment installation and adjust

3、ment technology of precision raise more slashing requirement - such as the wrist and arm factory provisioning, the hanger can not be adjusted. Along with the high speed electrified railway construction technology innovation and development: either wrist and arm of the installation process, or a hang

4、er adjustment precision were electrified to overcome, all kinds of calculation software development have been completed, is a very good example; but in fact it is beyond expectation, in high speed railway after the operation, the contact network of equipment problems more often than not arm, hanging

5、 the support, but because of various kinds of auxiliary connections caused by electrical burn, how is this a matter? “ Little connecting piece “ why would cause so much “ unsafe “ factors? Keywords:Safety operation; high-speed railway; electric burn; “ unsafe “ factorsSafety operation; high-speed ra

6、ilway; 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 1 引言 在如今：铁路建设规模日趋放缓的情况下，运行安全越来越被重视的压力下，铁路工程单位在施工过程中，在保证机械可靠性的前提下，如何保证接触网对电力机车的供电可靠性，如何优化和减少电气烧伤事故发生的概率，已成为供电段乃至铁路局评价施工单位优劣的一个标志性因素。本文先对电气烧伤产生的原因进行分析，再从宁杭客专如何在电气连接方面的优化进行举例论证，以理论和实践相联系。 2 电气烧伤事故产生的机理 电气连接件作为接触网设备的辅助设备，看似简单，却对列车运行安全起着举足轻重的作用。但由于设计、施工等诸多因素的影响，

7、 “电气连接效果”总不经如人意。 2.1 设计原因 在电气化铁路设计之初，受投资、环境等因素的影响，虽对铁路的扩能考虑了增加裕量，但随着国家经济的快速发展，当初预留的增加裕量可能已经偏小了，而又无法及时的对原先既有线线路进行设备的大面积更新换代。在这种情况下，原采用的一些线索设备因牵引负荷的剧烈增加而使线径载流量偏小，久而久之，在这种大电流的长期作用下，发生线索的电气烧伤，造成断线事故。如施工中，经常遇到的供电线烧伤或断线事故就是一个很好的例证。 2.2 施工原因 由于施工、技术人员的素质或责任心问题，在接触网施工过程中，按设计图纸施工，已成为一种惯例，往往只注意到锚段关节、线岔等位置的电气连

8、接问题，遇到站场咽喉区这些复杂的地方，没有甚至是没有概念去考虑增设电气连接设备，从而使电气连接效果大打折扣。 施工过程中，易导致接触网设备电气连接出现问题的主要有下列几个方面的原因：一是主导电回路导流不畅；二是导电回路互通性差；三是弓网波动下的零部件分流；四是同相而不同馈线的阻抗电压差等。 2.2.1 主导电回路导流不畅 概念：接触网主导电回路由供电线、隔离开关及其引线、承导线和电气连接线等组成，接触网设备之间由各种支撑件和线夹进行固定和连接，使这一回路沿铁路延伸，供电力机车取流运行。因此，主导电回路必须良好，才能保证电流的畅通；若导流不畅，将引起局部载流过大、零部件分流严重，从而烧伤接触网设

9、备等。 例如：在安装隔离开关引线和电气连接线时，施工过程就极容易造成主导电回路不畅。无论是隔离开关引线还是电气连接线，都是通过线夹将其固定在接触网上的，而这个线夹就是安装的关键。技术上，一直强调在安装线夹时，需要用钢丝刷或是细砂纸先打磨，再涂电力复合脂且涂抹要均匀；线夹内的电连接线不能散股且不能有绑扎线；线夹螺帽的力矩需拧固到位等要求。但是在施工过程中，或多或少都有各种各样的问题，从而导致主导电回路不畅，引起电气烧伤，造成事故。 2.2.2 导电回路互通性差 在车站施工中，导电回路本就可以通过线岔或是线岔电连接进行互通，那为何还需要安装股道电连接呢？这个股道电连接的安装就是为了使导电回路能够更

10、加良好的传递，形成互通式的闭合回路。下面通过几个例子，具体细说： （1）多股道供电线上网时，只对其中 1 条股道上的接触网供电上网 供电线多股道上网时（如图 1） ，只对正线 II 道进行上网连接。优先保证正线 II 道的供电可靠性，做法是对的，但电力机车在各自的接触网上取流（分别为 I1、I2、I3、I4）时，尤其在启动瞬间，电流很大，将引起 A 处的线夹局部温升很高，久而久之，将可能造成 A 处的承力索因烧伤而发生断线事故。对于上述问题：可以对 1、3、4 道进行补加设置，通常采用增设股道电连接（图 1 中的虚线部分）的方式，以使馈线同时对 4 条股道上网供电，减少电流对 A 点伤害。 供

11、电线上网安装的优化：施工安装过程中，为了进一步减小供电线上网电流对承力索的烧伤损害，减少大的事故发生的可能性。如在进行供电线“T 接”上网处，供电线可以不直接“T 接”在承力索上，而是并联在电连接线上。通过电连接线的转换，减少了承力索因大电流的长期通过而产生的电气烧伤事故等。优化之后，即使发生电连接线断线，也会大大降低抢修事故的时间，如图 2 所示。 （2）股道电连接没有安装或是位置不够准确 电力机车在站线停车后，再次启动时的冲击电流很大，这种频繁的启动冲击，对供电线上网处和周围的腕臂、吊弦等，都会产生很大的电流腐蚀，为了减少这种腐蚀电流引起的电气烧伤问题，在电力机车启动取流部位加设必要的股道

12、电连接等，一般是在指示信号机往电力机车停车方向 50 米处安装，安装位置太远或是太近，就大大降低了股道电连接的分流作用等（如图 3 所示） 。 如图 3：股道电连接安装现场图 2.2.3 弓网波动下的零部件分流 在接触网中，电气连接线的增加，将十分有效的减小零部件自身的分流，但是，电气连接数量再多，也不可能将零部件的分流减为零；有分流就会产生电气烧伤，尤其是对活动连接的部位危害性会更大。因为活动部位多为点线接触且活动铰结的活动量大，进而使这些活动部位的接触电阻加大，所以分流烧伤程度也会比较严重。下面举例说明： （1）软横跨充当了股道电连接的作用，引起零部件异常分流 通常情况下，虽说接触网零部件

13、的分流有其固然性，但也在其合理的范围内，但由于设计、施工或是其它原因，接触网零部件会有异常分流的存在。其中，软横跨充当股道电连接就是一个典型例子。 如图 4 所示：当电力机车在道 3#-5#间取流时，道的取流回路就要通过 3#、5#软横跨流向电力机车，再加上 3#、5#软横跨离供电上网侧较近，故软横跨的固定绳在此种情况下就充当了股道电连接的作用，零部件在电力机车取流时，分流较大，该分流电流从 II 道经固定绳、定位环线夹、定位器流向道。而定位环线夹与定位器间为活动性连接，当电力机车通过时，受电弓的抬升力使定位器瞬时减载，导致定位环线夹与定位器连接处松动，接触电阻变大，电流流过时，温升进一步升高

14、，时间一长便易造成：定位环线夹与定位器连接处的电气烧伤等问题。对于上述分流问题：可以在 3#软横跨附近补装一组股道电连接（如图 4 中的虚线 AB） ，也可以在定位环线夹与定位器连接处加装一根电气连接线。从电流的流向路径上，来防止电气烧伤发生的可能性。 （2）锚支卡子的间隙放电 下锚转换柱处，为了保证非支的抬高量，经常使用锚支卡子将下锚支固定在定位管上（如图 5） ，但由于下锚处的特殊结构，非支抬升受温度变化的量很大，久而久之就会因线索摩擦形成空气间隙，再加上弓网之间引起的线索波动，从而使锚支卡子与线索之间（两种不同的材质之间）的空气间隙放电，造成零部件的电气烧伤，进而造成接触网运行事故。 如

15、图 5：锚支卡子结构与现场示意图 2.2.4 同相而不同馈线的阻抗电压差 同相不同馈线的阻抗电压差所引起的电气烧伤，是最容易被忽视的问题，因为同相不同馈线的阻抗电压差有其客观性，如绝缘锚段关节、分段绝缘器等。上述同相不同馈线的接触网设备，因供电臂的阻抗不同等原因，会在绝缘关节或是分段绝缘器两端形成电位差，当电力机车通过时，受电弓会在瞬间短接两供电臂，在短接点处产生电弧，造成电气设备的烧伤。 对于上述各类电气烧伤问题，尤其是可以通过施工条件降低发生概率的问题，不能因为设计图纸上没有，就抱着施工中不管或是按图施工没有过错的思想。如果是这样的思维模式，何谈自身存在的价值，也更别指望施工企业能够又好又

16、快发展了。 3 高速铁路在电气连接方面的优化改进 宁杭客专是铁道部在“十二五”期间投资建设的一个重要工程，承载着体制转型的期望，因此，无论是在勘察设计、建设准备、项目施工，还是后期的竣工验收投产运行等阶段，规范实施、标准要求都近乎苛刻。由于高速电气化铁路接触网的自身特殊性，如集成化低，精细调整量繁杂等原因，为确保行车高效安全，宁杭客专在设计、施工甚至是运营上，从一开始的初步设计开始，每一个单位都在对每一个环节进行“卡控、分析” ，力求从细节上打造精品宁杭。这其中，电气连接方面就是一个重要环节。 3.1 设计方面的优化改进 接触网电气连接方面的改进，如线材、构件上的选择，轨道坡度的变化等方面，设

17、计单位起着非常重要的作用。宁杭客专在电气连接件上就做了诸多的优化改进，如性价比优良的高压电缆头、承导电气连接件等，例如： （1）下锚支转换柱处，用锚支定位线夹替代了原先的非支锚支卡子（如图 6） 。锚支卡子采用定位线夹替代了原先的“U 型卡环” ，结构上的改变也解决了原先非支锚支卡子间隙放电的问题，降低了事故发生率； 如图 6：锚支定位线夹及现场示意图 （2）电连接线连接处，用压接式线夹取代了普通并沟式线夹（如图7） ，电连接线夹工艺上的改变，虽给施工带来了麻烦，却大大降低了线夹的温升效应（压接式线夹压接一次成型，密贴性好且增加了线夹之间的接触面积；相较于并购式线夹，载重也相对减小，有利于保持

18、接触网的平滑性等） ，减少了因电连接线夹造成的电气烧伤事故。 如图 7：锚支定位线夹及现场示意图 上述结构上或是工艺上的优化改进，解决了电气连接件传统意义上不可改变的结构问题。减少了电气烧伤事故发生的概率，也就等于给行车安全增添了更大的保障。 3.2 施工方面的优化改进 宁杭客专是南方公司继郑西客专、石武客专之后的又一个运行速度目标值为 350km/h 的高速电气化铁路。由于接触网站线长，零部件多，以至于工艺卡控难度大，针对这样的问题：宁杭客专电气化项目部通过长期的施工摸索，敢于破除传统观念的束缚：先在别人面前亮出自己的不足，进而求的改进等方法，取得了良好的效果。具体方法有： （1）科学化的组

19、织管理 施工单位不仅要施工，更要懂施工，为此，宁杭客专电气化项目部花精力、花时间，邀请各方面的专家对施工进行培训，对技术进行讲解等，如在 2012 年 8 月 24 日，邀请集团公司张总对高速电气化铁路的施工要求和验收标准进行讲解，对竣工决算进行论述等，让大家明明白白做事，清清楚楚做人。 在电连接线夹施工过程中，设专人专组进行安装压接，并邀请供电段人员进行配合指导，为“一次成型安装”打破传统的束缚观念。在压接完毕后，拍照、签字作书面记录，防止因人为原因造成的施工工艺及压接质量的缺陷，确保接触网主导电回路电气连接的畅通性。 （2）细节化的工序管理 从数据采集到腕臂预配，再到吊弦的压接等，均要求保

20、留原始记录并签字留底（目的不是为了惩罚，而是在某个环节出现问题时，可以有所依据，分析产生的原因，进而采取措施针对解决） ；“强化现场管理不如从强化源头监督开始” ，这是项目经理毛伟经常告诫大家的一句话。源头好了，一次成型率也将大大提高，如吊弦数据采集不准，必然导致接触网调整返工量增多，这样势必会造成硬点的增加，进而导致运行中的拉链弧增长；时间一长，在硬点处的接触线当量截面积减小，电气连接阻抗加大，从而引起导流不畅，烧伤接触网设备。 接触网本身就是一个细节化要求很严的系统，看似简单，却步步为营。如今的接触网施工，比得不是轮廓而是细节，细节处理是否到位，将是接触网成败的关键所在。 （3）合作化的技

21、术管理 针对车站接触网集中性、复杂性的特点，为弥补技术人员个体上的差异性，技术人员“互相交替巡视” （即 A 负责的车站由 B 去巡视，反之，亦然）就是个不错的方法，即可以相互交流，又可以弥补不足。人的不可控因素很大， “百密一疏”就是这个道理；互相交替巡视，往往可以达到事半功倍的效果， “电气连接”由于自身的隐蔽性、概率性等特点，多人互相检查也是确保电气连接可靠性的一个好方法。 （4）人性化的施工管理 接触网是施工人员用千万颗汗珠浇筑而成的，用“非常”都不足以形容其辛苦性。再加上，以往的施工中，工期要求紧，根本就无暇顾及人性化管理，通常都是“5+2” 、 “白加黑”的施工模式。近两年，铁路建设逐渐进入理性发展阶段，开始有时间关注“以人为本”的思想，宁杭客专电气化项目部顺应历史潮流，出台了一系列人性化的施工管理模式在生活必需品上，如夏天的电风扇、蚊香等，项目部统一采购发放，