浅析动态验收中接触网燃弧原因及整改措施

浅析动态验收中接触网燃弧原因及整改措施

张琪

中国铁路上海局集团有限公司 江苏省徐州市 221000

摘要：高速铁路接触网在建设移交过程中，动态检测是确保接触网开通运营的重要环节。弓网受流过程是机械接触与电气连通的共同作用过程。动态验收阶段接触网的验收质量直接关系到后期接触网运行的安全性和稳定性。在接触网动态检测中，燃弧率是其中一项重要指标。由于接触网材料生产、安装过程中存在各种影响因素，导致弓网高速受流过程非常容易出现燃弧现象，从而加速受电弓和接触线的磨损，也增加了接触网运行的风险性，严重情况下，甚至会直接影响高速铁路的正常运行。通过对接触网燃弧进行检测，并分析燃弧产生的原因，从而制定针对性的整改措施，以有效减小或局部避免燃弧现象，确保弓网系统可靠运行。

关键词：接触网；动态检测；燃弧原因；整改措施

0 引言

目前，随着高速铁路运营里程不断增加，如何在接触网建设移交运营之前更好的控制、提高接触网运行质量，直接关系到各铁路局集团公司供电段运营维护工作的有序组织推进。高速铁路建设完成后，动态验收是投运前的最后一次综合性检测。接触网动态检测作为其中一项重要环节，需要对接触网各项参数、接触线平顺性以及动态性能等进行全面、系统的测试，用以评价接触网的整体性能，确保高铁开通后接触网的安全稳定。接触网动态检测方法是在综合检测列车受电弓处安装检测装置，对接触网进行弓网受流性能检测。在检测过程在，通过视频可以直观发现，接触网拉弧现象较为突出。本文对燃弧的危害及其产生原因进行分析，并建议采取对应整治措施。

1接触网动态检测

高速铁路接触网动态检测是为了保证动车组和电力机车的弓网受流性能，评价其弓网适应性，根据测试结果对接触网进行相应调整。测试内容包括弓网动态接触力测试、离线测定、硬点（受电弓所受的垂直方向加速度）、接触线动态高度、受电弓运行状态图像监视等内容。检测方法是在综合检测列车的检测受电弓上安装各种检测传感器、信号处理及传输装置，将检测信号引至综合检测列车内的数据采集系统中进行集中处理，在动车组运行时，检测弓网受流性能参数。受电弓安装测点示意图如下：

2燃弧及其的危害分析

接触网动态检测中，弓网受流性能检测数据的统计方法是以接触网的跨作为统计单位，在每一跨内，分析统计出弓网动态接触力的最大值、平均值、最小值、燃弧次数、燃弧率。弓网间燃弧指标如下：

① 最大燃弧时间： ；

② 燃弧率： ；

式中：

—单次燃弧持续时间大于5ms的燃弧时间总和；

－测量总时间。

③ 燃弧次数应小于1次/160m

机车高速运行时，受电弓与接触线间产生燃弧，瞬间能量集中，温度高，会熔蚀接触导线、受电弓滑板，加大受电弓碳滑板和接触线的磨耗，缩短其工作寿命。接触线和滑板不平整还容易引起电弧，形成恶性循环，严重时导致烧伤分段绝缘器、吊弦、电连接等设备，甚至造成接触线断线，引发接触网事故，危及动车组的安全运行。当弓网间接触压力减小时，容易发生离线，接触线与碳滑板间存在电压差。高速运行的受电弓与接触网间接触与离线不断交替，传输电流相应变化，容易在接触网上产生过电压，进而影响网上部件的绝缘性能，缩短使用寿命，导致闪络跳闸，影响供电可靠性。另外，燃弧产生同时伴随高次谐波，产生电磁辐射和电磁干扰，对沿线弱电设备，如无线通信及铁路信号系统设备可靠运行。

3燃弧产生原因分析

在受电弓滑动取流的过程中，由于受电弓与接触线产生离线，引起电压降，击穿空气，产生电弧；受电弓与接触线被电气隔离，产生电压差，瞬间击穿，也会产生电弧。具体原因分析如下：

3.1弓网接触压力

弓网受流质量与弓网间接触压力紧密相关。接触压力是一个动态值，接触压力大造成碳滑板磨耗严重，压力小容易造成离线从而引起燃弧。接触压力大小受接触线高度变化、线路状况、运行速度、静态抬升力、空气动力等影响。

弓网受流性能检测数据的统计方法是以接触网的跨作为统计单位，在每一跨内，分析统计出弓网动态接触力的最大值、平均值、最小值；燃弧次数、燃弧率。弓网受流性能检测数据见下表示例：

为掌握检测区段的弓网受流性能，下面给出综合检测列车检测速度350km/h下的弓网动态接触力曲线示意图。

3.2接触线硬点

接触线的表面不平顺，在受电弓高速滑过接触线时容易产生冲击，引起弓网震动，导致受流质量降低。接触网安装、调整过程中，由于操作不当引起的导线硬弯，接触线夹、分段、电连接线夹等大质量零部件，以及导线表面附着的粉尘、冰雪等，以及放线过程中成锚段导线平顺度不达标，均有可能产生硬点，受电弓高速通过时，受上述部位撞击造成受电弓离线，从而引起压降，产生电弧。接触线硬点评判标准为，受电弓滑板所受的垂直加速度最大值AV，即硬点，规定如下：

速度300≤V≤350km/h时，硬点AV<686m>。

硬点检测值超过标准值跨数应小于检测总跨数的0.5%。

3.3 关键设备

接触网锚段式电分相、锚段关节、车站道岔、分段绝缘器等关键设备在高速运行的弓网接触中燃弧率较其他区段更为严重，这些关键部位的接触线坡度安装调整如果不能达到技术要求，弓网间燃弧将更为严重

3.4环境因素

接触网沿线路架设，零部件均为金属材质并裸露于外部环境。由于特殊的运行工况，接触网需常年经受风、霜、雨、雪侵蚀，包括环境污染、潮湿、盐雾等因素。长时间通过大电流，极易在接触线表面形成氧化物，导致导电能力下降，引起受电弓燃弧。在工厂粉尘、隧道潮湿、临海盐雾等环境下，空气湿度较大，接触线表面污秽严重，气体中存在导电粒子，受电弓通过时产生电离作用，极易引发电弧。

4整改措施

4.1弓网接触压力检测

接触网动态检测中，在综合检测列车受电弓滑板底部与支持结构间安装4个应变式压力传感器，测量滑板支持结构对滑板的反作用力。在每个压力传感器上紧密粘贴一个加速度传感器，用于测量滑板垂直方向的加速度。通过传感器连接线将接触压力接入数据采集装置。通过对接触压力动态检测结果，从平均接触压力、最大接触压力、最新接触压力，及其与速度和检测里程的分布关系等进行评估，并根据检测结果对接触网进行调整。

4.2接触线平顺度检测

在综合检测列车的检测受电弓上安装各种检测传感器、信号处理及传输装置，将检测信号引至综合检测列车内的数据采集系统进行集中处理。在综合检测列车运行时，检测接触线平顺性指标。接触线平顺性检测数据的统计方法是以接触网的跨作为统计单位，在每一跨内，分析统计出硬点的基本分布区间及其最大值；接触线的最大动态高度、最小动态高度和动态高差等，并根据检测结果对接触网进行调整。

4.3接触线产品质量控制

接触线时接触网最重要的材料之一，接触线产品质量直接影响后期放线效果及运营中的弓网受流质量。接触线除了满足综合力学性能和电气性能要求外，接触线的生产加工过程应保证材质均匀，避免产品原有出现导线扭面、弯曲、表面不平整等问题，确保接触线质量满足安装及运行要求，如遇导线质量问题，应立即停止使用。项目物资采购部门应安排人员驻厂监造，确保供应厂商家严格控制生产工艺，从而保证线材质量。

4.4接触网精细化施工

接触网的硬点除了质量集中引起外，其余主要是因为施工中未严格执行放线工艺，或者安装调整过程中人为操作方法不争取造成。避免硬点产生需在施工过程中确保施工方法正确，应严格执行恒张力放线工艺，架线完成后即对接触线平直度进行检查。放线万抽，在接触网上部安装、调整作业过程中严禁踩踏接触线、定位装置等，造成接触线扭面、波浪湾等缺陷。

4.4改善外部影响因素

接触网弓网关系不仅取决于弓网，轨道平顺度未达到标准要求，也会反映到弓网接触，造成受电弓离线，在动态检测过程中，可结合弓网、轨道检测结果对比分析，如果是轨道原因，需其复测整改。另外，为防止机车通过时隧道内潮湿环境及施工粉尘导致电弧产生，在验收工作开始前，施工方必须完成隧道壁、地面清洗工作，长大隧道应采取通风等措施降低隧道内湿度影响，避免拉弧、闪络等情况发生。

4.5 关键设备整治

接触网关键设备如关节式电分相、锚段关节、道岔、分段绝缘器等位置在高速铁路正线中长度占比约为20%~25%，此类设备接触线高度变化较大，其弓网运行质量对机车运行影响较大。严格控制关键设备的安装、调整，对关键设备区段动态检测重点分析，并整改到位，可以很大程度上降低线路整体燃弧率，提高弓网受流质量。

结束语

我国高速铁路发展势头十分迅猛，每年均有新开通线路纳入路局维护，如何通过新线验收过程，进一步提高新线接触网运行的安全性和稳定性，降低运营维护工作量是很有必要开展的。通过对高速铁路接触网动态验收过程中燃弧现象进行研究，根据动态检测的结果分析燃弧产生的原因，并制定针对性的解决措施，以有效减小或局部避免燃弧现象，确保动车组和电力机车受流质量，提高接触网系统可靠性,以此来促进高速铁路的安全运行和繁荣发展。

参考文献

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作者简介：张琪.中国铁路上海局集团有限公司徐州供电段，工程师。

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