电气化铁路接触网故障及防护措施

电气化铁路接触网故障及防护措施

王永波 梁志强

济南铁路局（集团）济南供电段 山东泰安 271000

摘要：铁路工程项目在建设施工过程中涉及的内容相对比较复杂，尤其是电气化工程施工存在的问题和难点相对较多，其中铁路接触网经常会产生各种不同类型的故障问题，对铁路工程的正常运行工作造成了严重的影响。如果铁路接触网产生比较严重的故障问题，在修复工作过程中会存在较大的工作难度，同时接触网的故障问题影响范围相对较大，停电周期较长，因此会直接影响铁路项目工程的建设质量。本文对电气化铁路接触网故障及防护措施进行探讨。

关键词：电气化；铁路；接触网；故障；保护措施

1电气化铁路接触网的结构构成

接触网系统主要是由（通过）接触悬挂、支持装置、定位装置及支柱结构四个重要部分所构成。在接触网的运行工作中，可以实现将电能直接通过接触网和受电弓输送到列车上，为列车的运行提供充足的电力资源。对于接触网的供电方式而言，可以将其分为单边供电、越区供电及双边供电等不同形式，其中，单双边供电是接触网工作过程中比较常用的供电模式。对于越区供电方式而言，主要是在区域产生故障问题的情况下，采取紧急越区供电的方法来为列车提供相应的电力资源。接触网在运行工作过程中会受到多种外部环境因素的影响，导致接触网很容易产生各种不同类型的故障问题，影响列车的正常运行。因此必须在日常工作过程中对接触网进行针对性的防护处理，有效保障接触网的正常工作和运行，保证列车通行的安全性和稳定性。

2电气化铁路接触网主要故障原因分析

2.1弓网故障

在电气化铁路接触网中，弓网负责持续向电力机车提供电能，以单边供电、越区供电和双区供电方式为主。其中，单边供电是在各供电分区中以一端进行牵引变电，快速获取与提供电能。越区供电是在无法牵引变电的条件下而开展的供电工作，接入其他区域的牵引供电系统，向故障区域电力机车进行供电。而双区供电是从两个分区同时进行牵引供电，以此提高供电可靠性，在出现一端牵引变电故障问题时，不会中断供电作业。此外，弓网故障问题主要表现为接触网参数异常变化或零部件脱落，从而导致供电不稳，在问题严重时还将中断牵引供电。而弓网故障的主要产生原因及具体表现形式为：①部件脱落。在接触网运行中，部分部件结构受到自震与外部环境影响，偶尔出现动荡现象。随着时间推移，逐渐出现零部件脱落现象，进而影响到牵引供电系统运行状态。②随着科技水平的不断提高以及铁路列车平均行驶速度逐年提升，这在提高铁路运营效率的同时，使得弓网承受较大运行压力，动态抬升量与导线磨损量均出现明显提升，受到外部环境影响，螺栓等零件的脱落故障出现概率有所提高。同时，在受电弓运行期间，锚段关节以及线岔等部位容易出现刮弓故障。③在弓网安装质量不佳时，在接触网使用期间，有可能出现弓网故障与部件脱落问题，如螺栓等零部件安装偏差过大。④在恶劣气候下，有可能出现弓网故障。例如，在冻雨气候下，弓网表面附着低温雨水，由于温度条件过于恶劣，容易出现跨越电力线断线以及弓网放电故障。

2.2绝缘故障

接触网绝缘故障产生原因如下：①铁路路段长度较长，在日常维护检修工作开展中，受到人力资源与空间限制，无法高频率组织开展绝缘装置清扫作业，部分绝缘装置表面长时间覆盖导电物体与各类杂物。如此，在接触网运行期间，绝缘装置持续受到电流侵蚀，易出现绝缘击穿故障。②在电力列车驶过时，列车与接触网将在一定时间内保持摩擦状态，并在接触网表面产生沉积碳粉等物质，这将提高绝缘击穿故障的出现概率。③在暴风等气候条件下，由于风力强度较大，导致铁路接触网周边区域树木倾斜倒塌，从而撞断接触网线索，造成绝缘装置破损，从而出现漏放电故障。

2.3电气联结故障

在电气化铁路工程中，接触网作为机电合一的供电设备，在运行期间，由于牵引供电系统出现运行波动，随着实际牵引运能的持续增加以及接触网设备老化程度的加快，容易产生电气烧伤故障。同时，在出现电气烧伤等电气联结故障时，不但会影响接触网运行质量与牵引供电效率，在问题严重时，还将使得电力列车运行不稳定，产生安全隐患。

3电气化铁路接触网故障防护措施

3.1接触网质量控制

当前在部分电气化铁路工程中，由于接触网结构设计不合理，或是安装质量不佳，在长时间运行中，受到外部环境、牵引供电系统波动与自身老化磨损等因素影响，容易出现部件脱落、弓网放电、绝缘击穿等故障。因此，为预防和减少接触网故障问题的出现，在电气化铁路工程正式投运前，工作人员必须对接触网安装质量进行全面检查验收，及时发现并解决所存在的质量问题。首先，对零部件规格尺寸与安装位置进行检测，校正部件结构偏移位置，更换正确规格尺寸与外观结构完好的全新部件。其次，对接触网结构合理性进行论证，基于论证结果调整接触网结构，如在接触网曲线半径过小，且设置四跨绝缘锚段关节时，应预留适当余量，确保接触网稳定处于受电弓滑板工作范围以内。最后，对接触网开展调试运行试验，检查接触网在不同条件下的运行工况。

3.2加大接触网日常检修力度

①重点解决历史遗留问题。对原有资料数据进行梳理分析，了解并解决所存在的质量隐患，如更换老旧破损设备，加大对故障高发区域的维护检修工作力度，完善检修维护工作体系。②在出现各类接触网运行故障前，会显露出较为明显的前期征兆，如拉出值异常提升。因此，需要采取状态监测技术，在电气化铁路接触网中设置若干数量监测点，在监测到异常参数时，组织人员前往异常点进行维护检修，提前预防或及时处理接触网故障。③根据接触网实际运行情况，分析绝缘击穿等故障问题的出现概率，合理设定线路清扫等工作的开展频率，定期清除绝缘装置、线索与螺栓垫片等部件表面附着的灰尘污渍与导电物体，并对松动零部件进行紧固处理，以消除故障隐患。同时，如果存在部件松动现象，可选择额外设置防松垫片。而在气候条件较为复杂区域，提高螺栓等零部件的更换频率。④对于容易出现非正常过流现象的承力索导线，需要额外设置稳定电连接，确保电连接线夹设备安全稳定运行。

3.3弓网状态监测

为预防弓网故障出现，应依托计算机系统与信息化技术，构建弓网自动监控系统，在弓网中设置若干数量传感器装置，传感器持续向系统上传监测数据，工作人员对比监测数据与额定值，即可准确掌握弓网实时运行情况，发现故障问题，快速锁定故障点位与开展检修工作。例如，在某电气化铁路工程中，弓网主要监测项目包括接触线高度、拉出值、振动补偿值、双支接触线高度差、双支接触线横向距离。其中，拉出值测量范围为±625mm、分辨率为1mm、最大允许误差为±10mm。

3.4变压器瓦斯保护

对日常维护检修工作的开展以及对自动监控系统的搭建，虽然可以明显降低接触网运行故障的出现概率，但却无法彻底预防故障问题的出现。因此，为减小接触网故障所造成损失程度，控制故障实际影响范围，应引入变压器瓦斯保护机制，配置气体继电器以提供瓦斯保护，将其设置在变压器油箱与油枕间隔区域的联通管中。如此，在装置监测到变压器顶盖部位聚积气泡时，将快速执行瓦斯保护措施，以消除变压器油箱外侧套管与断路器连接线故障。

结束语

综上所述，电气化铁路接触网故障具有成因复杂与形式多样的特征，工作人员需要深入了解接触网故障问题的主要产生原因，综合采取上述故障防护措施，重点开展接触网日常维护检修与状态监测工作，有效预防与及时解决接触网故障问题，改善电气化铁路运输能力与接触网工作质量，推动中国铁路事业的健康发展。

参考文献

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