高速鐵路正饋線故障搶修問題探討

李 銳

0 引言

AT供電制式具有牽引網(wǎng)阻抗小，電壓損失小，電能損耗低，供電距離長的特點。采用AT供電制式，牽引變電所和輸電線路的設(shè)計數(shù)量相對較少，可節(jié)約電力系統(tǒng)的投資；接觸網(wǎng)電分相數(shù)量的設(shè)置較少，更適合動車組的高速運行。因此，AT供電制式被廣泛應(yīng)用于高速電氣化鐵路供電系統(tǒng)。

但由于AT供電制式需沿接觸網(wǎng)線路架設(shè)正饋線，且正饋線對地電壓25 kV，電氣化鐵路設(shè)備維護工作量大大增大。特別是正饋線安裝高度較高（有時高達15 m），且位于支柱田野側(cè)，遠離線路，一旦發(fā)生故障，搶修極為困難。本文在既有京廣線鄭州—武昌段電氣化鐵路運營經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合徐蘭高速鐵路鄭州—西安段電氣化設(shè)備現(xiàn)狀，進一步對高速鐵路正饋線故障的搶修問題進行探討，并給出了一種簡單、快捷的故障搶修方案。

1 鄭西高鐵AT供電制式簡介

鄭西高鐵AT供電制式采用全并聯(lián)形式，如圖1所示。全并聯(lián)AT供電制式是在復線AT供電制式的基礎(chǔ)上，將上下行牽引網(wǎng)的接觸線、鋼軌和正饋線在牽引變電所出線處、AT所及分區(qū)所處均并聯(lián)起來。與不并聯(lián)的AT供電制式相比，在相同負載條件下，可以減少牽引網(wǎng)電力損失約10%；同時，由于在每個AT所都進行了并聯(lián)，負荷電流在上下行牽引網(wǎng)進行了均分，使得線路運行更加均衡，大大提高了供電的可靠性和帶負載能力。

圖1 全并聯(lián)復線AT供電制式示意圖

2 正饋線故障特點及分析

日常設(shè)備運營檢修中，因高速鐵路接觸網(wǎng)巡視方式多為添乘巡視，維修天窗多處于夜間，不易及時發(fā)現(xiàn)和消除正饋線設(shè)備隱患，故障幾率較高。

（1）由于正饋線安裝位置遠離鐵路線路，位于接觸網(wǎng)支柱外側(cè)，當大風等惡劣天氣情況下，因危樹和輕飄垃圾搭掛原因引發(fā)故障的情況較多。

（2）由于正饋線隨接觸網(wǎng)線路架設(shè)，范圍較廣，故障巡視查找面過大，且變電所、分區(qū)所出口部分多采用高壓電纜，埋設(shè)于地面以下，使故障位置確認相對困難。

（3）當正饋線斷線時，因其安裝位置較高，接續(xù)處理難度較大；當發(fā)生高壓電纜故障時，電纜頭制作工藝要求高，短時不易恢復。

3 正饋線故障搶修

3.1 正饋線故障一般搶修方案

（1）正饋線絕緣子故障，影響接觸網(wǎng)正常送電時，若屬絕緣子臟污造成的，則清掃臟污絕緣子；若屬絕緣子擊穿造成的，則更換故障絕緣子。

（2）正饋線斷線接地時，在接觸網(wǎng)作業(yè)車平臺上或拆除斷線處兩側(cè)5～6個正饋線懸掛點，將正饋線放至地面；使用緊線工具將2個斷頭緊至重合400～500 mm后進行接續(xù)，然后吊起正饋線恢復原安裝形式。當需截除受損的正饋線時，應(yīng)并接適當長度的同材質(zhì)輔助線索。

（3）正饋線燒傷需補強時，在接觸網(wǎng)作業(yè)車平臺上或拆除斷線處兩側(cè)5～6個正饋線懸掛點，將正饋線放至地面進行補強。

（4）該搶修方案僅適用于范圍較小且位置已確認的正饋線故障。

3.2 正饋線故障改進搶修方案

采用全并聯(lián)AT供電制式，因其上下行牽引網(wǎng)的接觸線、鋼軌和正饋線在牽引變電所出線處、AT所及分區(qū)所處均處于并聯(lián)狀態(tài)，當供電臂某一 AT段（相鄰變電所、分區(qū)所之間）正饋線回路不通，無接地故障時，負荷電流仍可通過相鄰的AT所或分區(qū)所流入另一行正饋線，回流至牽引變電所；當取消整個供電臂的正饋線運行，改為直接供電方式時，負荷電流可通過綜合接地線及大地回流至牽引變電所，發(fā)生該情況時應(yīng)將該區(qū)段運行列車追蹤間隔延長到7 min以上。基于以上分析，可采取如下改進搶修方案。

（1）當發(fā)生正饋線故障范圍較小且位置已確認時，采取將故障正饋線整錨段撤除運行的搶修方案。在故障正饋線錨段末端下錨處，分別斷開故障錨段與其相鄰錨段正饋線對向下錨間的連接線，使該錨段正饋線撤出運行。恢復送電時，故障供電臂范圍內(nèi)的AT所、分區(qū)所自耦變壓器投入運行。

（2）當發(fā)生正饋線大范圍故障或不能確認其故障位置時，應(yīng)將故障正饋線整個供電臂撤出運行，改為直接供電制式的搶修方案。實施步驟如下：

第1步，斷開正饋線與牽引變電所間的電氣連接。正饋線上網(wǎng)前設(shè)有單極隔離開關(guān)時，在故障供電臂停電條件下斷開該單極隔離開關(guān)。正饋線上網(wǎng)前未設(shè)單極隔離開關(guān)，但設(shè)有架空線與電纜過渡支柱時，可在故障供電臂停電條件下斷開過渡支柱處正饋線連接線；當牽引變電所正饋線采用電纜直接通過雙極隔離開關(guān)上網(wǎng)時，可在停電條件下拆除故障供電臂正饋線上網(wǎng)點處開關(guān)引線。

第2步，斷開正饋線與AT所、分區(qū)所間的電氣連接。斷開故障供電臂范圍的AT所、分區(qū)所內(nèi)相應(yīng)斷路器、隔離開關(guān)及相應(yīng)上網(wǎng)隔離開關(guān)（可遠動操作）；同時，確認牽引變電所出口處上下行并聯(lián)開關(guān)處于分位。

第3步。恢復送電時，只對故障供電臂接觸懸掛送電，故障供電臂供電制式改為直接供電制式。

該搶修方案適用于各類正饋線故障搶修，特別是在以下情況可以壓縮故障停時，快速搶通線路：雖判定為正饋線永久性接地故障（斷線或絕緣子擊穿等），但故障地點短時難以確認；雖正饋線斷線接地故障地點已被確認，但短時難以徹底恢復；正饋線絕緣子大面積污閃，清掃工作量大，用時較長。

4 結(jié)束語

（1）通過實施改進搶修方案，可迅速恢復供電，最大限度減少正饋線故障對運輸?shù)挠绊懀收显O(shè)備并未徹底恢復，因此，須及時利用天窗時間對故障設(shè)備復舊。

（2）實施改進搶修方案后，故障供電臂變?yōu)橹苯庸╇娭剖剑硪恍泄╇姳圩優(yōu)閱尉€AT供電，負荷電流也不能進行上下行均分，其均處于非正常運行狀態(tài)。此時，原有的保護不能準確動作，故障測距裝置也不能準確發(fā)揮作用，因此，非正常運行時間不宜過長，應(yīng)盡快恢復全并聯(lián)AT供電制式。

[1]顏文祝，石瑞霞，黃寶權(quán).全并聯(lián)AT供電網(wǎng)絡(luò)的電氣特性分析及其故障測距方法的研究[J].交通運輸工程與信息學報，2007（1）：14-21.

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