重载铁路接触网故障分析及防护措施

重载铁路接触网故障分析及防护措施

李彦勋

中铁电气化铁路运营管理有限公司大板供电维管段   赤峰市  025150

摘要：重载铁路是当前国民经济发展的大动脉，以大运量、大功率为特点的重载铁路对接触网的规格有着直接的影响，同时会造成针对重载铁路较为突出的接触网故障。文章从重载铁路接触网的特点出发，分析其容易发生的故障类型，并从技术角度提出相应的防护措施，以期对当前铁路供电系统运营管理提供参考。

关键词：接触网；防松动；重污染；防护

引言

随着我国社会经济的发展，煤炭、矿石等大质量、大体量的物资需求不断攀升，传统运输方式中，只有具备重载能力的电气化铁路能担负起该运输重任。为此，国家大力投资重载铁路建设，发挥电气化铁路重载运力。应该看，在重载铁路中接触网起到了关键性的作用，在国内一些特重型铁路，失去了接触网供电，往往存在救援困难的问题。而同时，重载铁路的特点，包括对接触网的磨耗、振动、污染等问题，也会加重接触网的故障发生。为此，研究重载型铁路接触网故障，需要针对重载铁路影响下容易发生的接触网故障类型进行分析，才能够提出针对性的防护措施。

1重载铁路接触故障分析

1.1 重载铁路的特点

根据国际重载铁路运输协会的定义，重载铁路需满足以下任意两项条件。列出牵引质量在8千吨以上；轴重27吨以上； 150km线路年运量累计40Mt遇上。显然，从这一定义可以看出，重载铁路具有运行质量大、运输密度高的特点。

从接触网运行的角度，列车运行重量大、编组密集度高，则意味着对几个方面的问题。一是振动大、持续时间长，这显然对于线路设备的防震、抗振动能力提出了挑战；二是重载铁路以煤炭、矿石为主要运输对象，相对于其他类型铁路，其对于线路的污染较为严重；三是重载铁路编组频繁，对接触线的磨耗也将增大。从接触网运营角度，重点需要考虑的是前两个方面，即振动影响和污染影响。

1.2 重载铁路接触网故障类型分析

在运营过程中，由于重载铁路对于接触网运营产生较为突出的振动和污染影响。为此，其故障发生的类型大都与此相关。总结其故障类型一般容易发生：

一是接触网零部件的松动，不仅在于与受电弓接触的接触线，包括接触网悬挂装置、支持装置，杆塔即补偿装置，尤其是一些重量较大部件，反而容易受振动影响产生谐振作用，并且在风力、偏移过程中产生严重的磨耗，如补偿轮偏磨问题，一旦发生补偿绳托槽就会造成严重的接触网自动调整的失效，进而引发弓网故障。

二是接触网绝缘子闪络。这是重载铁路较为严重的问题，由于重载铁路运输以煤炭及其他各种矿石为主，在运输振动作用下，扬尘严重，会给接触网带来严重污染，特别是在一些矿区、化工厂附近的铁路，以及隧道中，这种污染会更加严重。而煤灰、矿石等附着于绝缘子上，加之潮湿、雨天作用下，会形成短路情况，进而发生闪络现象，造成变电所跳闸，接触网失电。

2重载铁路接触网故障防护措施

2.1 零部件松动防护措施

零部件松动是重载铁路较为突出的故障类型，从故障类型来看，以悬挂装置和支撑装置上的较小零部件松动为主，从防护角度重点是采取防治松动的措施。

常见的防护措施是以防松动螺母为主。但在实际运用中，往往由于连接不够紧密，仅起到防脱落而不能防止松动。

2.1.1 防松螺母措施

一是采取加工方式。防松螺母止动部分与紧固件之间会出现小角度的圆角，这就使得贴合作用无法实现。为此，可以在连接时，注意连接方位，一种螺母是一面有圆弧角度，另一面为平面结构，需要将平面结构与构建紧密贴合；当防松螺母为两面圆角螺栓的结构，或者需要增加二次防护的防松螺母，则可以对螺母进行再加工，将贴合面用砂轮打磨平整，减少因圆角部位造成贴合接触面积不足、摩擦力不够的问题。

其二，采取嵌入件的方式进行锁紧。这主要是针对非金属构建的防松办法，但由于加工难度较高，且较为精细，对于M16螺栓不推荐，建议在M10/M14螺栓上进行使用。

其三，采取锁固胶的方式锁紧。这种方式易于后期检修拆卸、且更加经济，减少了再加工环节。其方式是在螺母和螺杆之间加特制凝固胶，需要注意必须按照凝固胶的使用说明进行，在特定时间内采取拧紧措施，能够起到紧固作用。经过试验，该种方式在后期拆卸时，采用3倍拧紧力矩的拆卸力可拆卸，远低于前者方法中需要破除螺栓更容易。且3倍力矩内的紧固程度，足够防止日常振动所造成的松动问题。

2.1.2 添加防松垫片措施

防松垫片是在防松螺母的基础上增加的机械固定措施，相比于单纯的锁紧螺母，其防松效果更好，但相对而言，其成本和安装程序更加精细，需要掌握安装方法。在安装时，需要在防松螺母与垫平间增加止动垫片，而止动垫平逆向旋转方向的凸起部分会与防松螺母凸出部分相互啮合，致使其在拧紧后不会发生倒退逆向旋转。也就达到了防止松动的目的。为此，安装时止动垫片、防松螺母的安装方向均必须准确，且相互匹配，使其一旦拧紧后不会产生逆向的松动转动，达到止动防松作用。由于止动垫片较为经济，尽管在拆卸时会造成破坏，但仍然是一种优秀的防松措施。

2.2 绝缘子污闪防护措施

由于绝缘子暴露于沿线污染环境中，从防护角度，更多的只能是加强绝缘子防污闪的等级，以及采取检测预警措施。

2.2.1 提高绝缘子防污闪能力

针对重载铁路，其绝缘子等级相应更高，特别是重污染区段。在绝缘子选型时，重点从两个方面进行选择。

其一，绝缘子爬电距离的选择。由于污染物存在于绝缘子表面，最主要的影响是使得表面绝缘性能降低，而增长爬电距离，可以有效延缓污染造成表面绝缘降低造成的影响。

其二，绝缘子类型的选择。当前应用于接触网支撑装置上的绝缘子材料以复合材料和陶瓷材料两种为主。陶瓷绝缘子具有良好的化学和热稳定性，抗老化能力强，机械性能、电气性能良好，是一般场合的主要绝缘材料，但其缺点是细微裂纹难以发现，且容易遭受雷击、粉尘污闪较严重。复合绝缘子以玻璃纤维环氧树脂、硅胶材料为主，在具有陶瓷绝缘子优点的同时，更具抗震性，且重量轻便，最重要的是防污性能十分优异。这对于重污染区段需要经常检修维护，以及防污染能力十分重要。为此，在重污染区段，首选复合材料绝缘子。

2.2.2 采取检测预警措施

加强重污染区段绝缘子污染程度的检测检测是另一重要的防护措施。重载铁路每100km不少于一个监测点；重污染区段则要加密监测点，最严重区域应每一供电臂设置监测点。当前监测点已经实现了实时在线采集检测功能，是电流检测设备、自动化系统以及信息化技术的结合。通过设置于绝缘子检测部位的在线泄露电流监测装置，将实时电流数据收集上传至调度集中检测系统，通过平台数据处理，选择每小时、每天进行分析和预警的措施，可以实现对泄漏电流的预警，进而反应出重污染程度。

3结束语

重载铁路对接触网设备运行有着直接的影响，频繁振动和重污染是其主要故障因素。为此，针对接触网零小部件的放松措施需要在现有技术基础上进行总结和改良；针对重污区段的管理，重点是加强技术检测，提高故障前的检测发现，从而实现对接触网故障的有效防护。

参考文献：

[1]甄云飞.重载铁路接触网故障分析及防护措施[J].设备管理与维修,2022(24):54-55.DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2022.12D.24.

[2]王思华,景弘.一种接触网绝缘子污闪预测方法的研究[J].铁道学报,2018,40(03):58-67.

[3]景弘. 接触网绝缘子污闪预测方法的研究[D].兰州交通大学,2017.

作者简介：李彦勋（1979-12）男 ，汉 族 ，大专学历，籍贯河北省深州市，助理工程师，中铁电气化铁路运营管理有限公司大板供电维管段