基于电气化的铁路接触网故障分析与防范研究

基于电气化的铁路接触网故障分析与防范研究

张聪

中铁建电气化局集团第三工程有限公司 河北 高碑店 074000

摘要：众所周知，随着我国经济的快速发展，铁路运输已经成为主要的形式之一。我国《铁路“十三五”发展规划》中指出，预计到2020年底，我国高速铁路里程将达到3万公里，其电气化比例也均达到70%，这将进一步提升我国铁路运输能力，使总运营里程突破15万公里，基本完成对我国各区域的覆盖，并构建起层次分明、安全高效的铁路网络。接触网系统作为现代铁路的关键组成，为动车组及电力机车提供着电能保障，其安全高效运行将事关全局，因此必须在接触网故障分析与防范能力，为电气化铁路提供不间断的能源支持，避免因接触网故障而引发的运行问题，真正凸显我国铁路运输网的规模优势。

关键词：电气化铁路；接触网故障；分析与防范

引言

目前，铁路牵引供电系统故障诊断系统采用继电保护方式，采取电抗法、上下行电流比法、吸上电流比法等进行故障测距，一般要求故障测距误差５００ｍ范围内，左右共计１　０００ｍ，抢修人员查找故障点困难，耗费天窗时间和人力较多，延误故障查找和应急处置。根据《铁路技术规程》（高速铁路）接触网跳闸重合闸成功后，后续首趟高铁列车在故标指示前后２ｋｍ范围内限速８０ｋｍ／ｈ运行，司机注意观察接触网情况，如果故标误差大于２ｋｍ，超过限速范围，对高速运行通过故障点的动车组带来巨大安全风险。研究分布式故障诊断技术，精准故障定位，精确故障性质，提高故障诊断针对性，指导安全生产，具有现实需求。

1电气化铁道接触网的特点

接触网指的是在露天架设、没有备用的户外供电装置，极易受各种外界自然因素的影响，在出现故障问题时，会威胁列车运行的稳定性。因此，电气化铁道接触网必须具备以下特点：（1）接触网悬挂弹性须均匀；（2）接触线坡度变化须平滑；（3）在受电弓压力和风力的作用下，接触网具备一定的稳定性；（4）接触网结构和零件需要轻巧、简单，具有一定的标准化；（5）接触网要具有抗腐蚀性和耐磨性；（6）接触网建设在满足各项性能的基础上，能节省更多的成本。

2电气化的铁路接触网故障分析

2.1弓网故障

此故障主要表现出接触网的参考数据改变、配件滑脱或变形等引发的接触网整体性能下降的故障。这主要由于在出现接触网配件结构不稳定问题时容易导致接触网长时间运行中造成滑脱或变形的问题。或者是在列车高速行驶过程中使得接触网配件位置成为弹性能力最差的位置，随着弓网压力的不断增加容易导致此位置螺栓的滑脱问题。此外，如果存在接触网结构设计不科学的问题而出现接触网中的温度差异较大也会导致此类故障。同时如果没有合理安装接触网配件主体，容易在运行中受到外部因素影响而导致安全问题的发生。

2.2绝缘故障

接触网属于高压供电设备，其具有一定的特殊性。绝缘是接触网中基本和重要的技术指标，但与地方供电线存在一定差异，接触网悬挂高度和列车比较近，极易被环境污染，在外界环境因素的影响下，为绝缘工作带来了一定的难度。绝缘材质、绝缘体和空气间隙会导致绝缘故障的出现，其主要表现出接触网带电部分对接触体放电，绝缘体部件会被击穿，出现接触网对地面放电的现象。造成绝缘故障的主要原因是清扫间距相对较长，周围环境污染问题比较严重，绝缘子表面会覆盖大量导电介质出现击穿现象；清扫工作不到位、周边出现化工污染问题时，绝缘子表面会覆盖大量导电介质被击穿；电气列车经过时，接触网和电气列车会长期处于摩擦运行状态，接触网表面出现一层碳粉，而碳粉会使电弧沿着表面出现击穿故障。另外，在铁路旁边会出现建筑物和自然植物，外界物体遇到自然灾害时会改变原有的状态。因此，在接触网和外界物体距离近的情况下，接触网会出现漏电故障。

2.3 电气联结故障

接触网属于机电融合的供电机械类型，在运行中也不可避免会出现电气故障，尤其是电气烧伤问题会造成较大危害。这主要由于在电气化设计中通常会全面考虑线路牵引运行的裕量，但是由于目前列车速度不断提高，导致列车实际牵引运行的正价超出上述设定的裕量，因此会造成电气烧伤问题.

3电气化铁路接触网故障的防范措施

3.1弓网故障的应对措施

为了有效地解决弓网故障，相关技术人员需要强化接触网参数监测工作。严格按照运行指标进行，定期监测接触网的各项参数，掌握设备的实际状态，在出现问题的情况下及时进行修正和更换。并强化接触网各个位置的螺栓、止动垫片、螺母等各项检查工作，在设备投入使用初期，需要做好各个部位螺栓和螺母加固工作，定期检查运行松动问题。除此之外，在各项条件允许的情况下，尽量使用防松螺母或其他防松措施。在实际的设备安装过程中，需要深入分析各个地区的气候条件、温度条件，做好自然灾害预防准备工作。

3.2注重日常检修与维护

日常检修与维护是接触网故障预防的关键所在，通过一系列的检修与维护手段，可以在一定程度上提升故障预防效果，使故障隐患得到早期排除，甚至可以解决施工遗留问题。因此，对于日常的检修与维护的实施，必须要形成有效的管理机制，特别是将日常检修与维护纳入到管理监督范畴，全面提升日常维护的质量。同时，针对接触网常见的故障问题，要注重实时分析与定期检查相结合，对频发、高发故障及路线进行全面维护，并深入分析故障原因，使故障隐患获得全面排除。事实上，日常检修与维护作为基础性工作，无论是管理者还是操作者，均应当树立强烈的责任意识，切实将管理深入到细微之处，确保各个环节紧密衔接，避免接触网故障的频繁发生，提升电气化铁路的稳定运行效率。

3.3电气联结故障的措施

在电气化铁路接触网中，电气联结故障的主要原因是运输过程中出现超负荷问题，相关人员需要采取相应的措施解决这一问题：（1）加大电气化铁路接触网的载流量，确保接触网载流量满足最大运输需求；（2）增设电气铁路和接触网，这样能够分担运输压力，减少电气联结故障的出现。

3.4优化外部环境的管理

从接触网的故障发生情况统计看，外部环境所引发的故障占据着极大比例，尤其是复杂环境下的接触网，极易产生故障问题。据此，对于接触网的防护与管理，应当切实依据实际情况加以优化。一方面，相关管理部门要对接触网周边环境进行巡查，对于可能引发接触网故障的隐患进行排除，如对周边的树枝、杂草进行清理，并跨越林区的路段进行彻底整治，对特殊地区进行详实的记录，以确保其外部环境的高效运行。另一方面，对于接触网本身也要加强管理，尤其是对设备污秽区实施绝缘清理，面对夏季的雷雨气候，应对接触网防雷装置进行检测，包括避雷器、接地保护设备等。而在冬季，则应做好建筑除冰等工作，及时发现设备故障隐患，避免引发更大范围的故障。

结语

目前，随着我国经济快速发展，我国的交通运输事业得以蓬勃发展，表现出铁路运输量的急剧增加，同时也基本普及了电气化铁路。对于普速铁路来说，传统的接触网结构已经逐渐无法适应现代化铁路运输要求，而且接触网在露天环境中容易由于人为和气候等因素而出现各种类型的故障，影响铁路列车的正常和安全运行。因此，本文针对普速铁路接触网运行中容易出现的弓网、绝缘和电气联结故障类型，综合接触网常见故障的原因，针对典型故障案例进行故障原因分析、检测和处理策略的研究，同时还要结合实际情况对检修方案进行调整和完善，保证检修工作的高效性，保证普速铁路的正常运行。

参考文献

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