電氣化鐵路隧道接觸網跳閘及設備燒損原因與預防

喬利峰

（神華準格爾能源有限責任公司大準鐵路公司,010300）

電氣化鐵路隧道接觸網跳閘及設備燒損原因與預防

喬利峰

（神華準格爾能源有限責任公司大準鐵路公司,010300）

鐵路供電專業(yè)經常發(fā)生隧道接觸網跳閘故障，針對這一現(xiàn)象，本文分析其跳閘常見原因和附近設備燒損原因及相關預防措施。

隧道;跳閘;燒損;原因;預防

在電氣化鐵路中，鐵道供電專業(yè)經常發(fā)生接觸網跳閘引起停電的故障，而隧道內的接觸網跳閘故障發(fā)生后，往往伴隨接地不暢后導致附近鐵路設備燒損，針對這一現(xiàn)象，本文提出其跳閘常見原因和附近設備燒損原因及相關預防措施，與國內同行共勉。

首先，介紹大準鐵路在近期發(fā)生的兩起故障：

案例一、2015年5月16日9時29分，窯溝牽引變電所212、214號斷路器同時跳閘，214斷路器重合成功、212斷路器強送成功?，F(xiàn)場設備燒損情況是：清水河至老牛灣區(qū)間下行線的清水河隧道接觸網15號定位點的兩承力索絕緣子及定位器絕緣子被不同程度放電燒傷；絕緣子至隧道內的地線燒傷；附近的信號電纜燒壞一處。在故障現(xiàn)場，第一時間發(fā)現(xiàn)有一只燒死的烏鴉，烏鴉所處位置正上方的承力索棒式絕緣子上方的隧道壁有嚴重的燒后的黑色痕跡，因此推斷故障的原因是烏鴉飛落在承力索棒式絕緣子鐵錨壓板處，使得接觸網帶電部分與烏鴉以及隧道壁接地線絕緣距離不足，造成弧光短路隧道內15號定位點的接觸網設備、導致變電所跳閘。在跳閘瞬間強大的短路電流經大地返回窯溝牽引變電所的過程中，燒損接觸網定位棒瓶3個、絕緣子至隧道內的地線及附近的信號電纜。

案例二、2016年3月5日窯溝牽引變電所8時02分，過流跳閘，8時14分送電成功。行車調度通知電力調調：內燃司機反映K226+700公里（清水河至老牛灣下行線）處有線索從接觸網上垂下。電力調度隨即通知工區(qū)出動，到達現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)：言正子1號隧道內采用的是母線接地式：每個定位點拱頂?shù)鼐€接到沿隧道壁懸掛的母線地線上，兩端進行獨立接地極的形式，此時母線地線斷開4處，且有一根（5號定位點處）搭在鋼軌一端，5號定位點的絕緣子燒損2處，在其上部地線的端部形成很大的燒傷痕跡,3號、6號定位絕緣也有燒損。工區(qū)搶修人員利用軌道車照明再次細致檢查，對掉落的地線臨時用石頭等壓在隧道排水溝步行板上，檢查不影響行車后報告電力調度聯(lián)系行車調度。本次故障燒損設備情況：言正子1號隧道架空地線燒損約100米；隧道照明燈及控制箱和變臺低壓配電箱燒損；接觸網定位棒瓶燒傷3個；信號電纜一處。后經大準鐵路公司相關部門會同第五設計院共同分析后確定原因為：8時02分清水河至老牛灣下行線言正子1號隧道05號接觸網定位絕緣子處于隧道內因春融加上該隧道多處漏水導致空氣潮濕、又因隧道內污染大，當達到絕緣子閃絡的臨界狀態(tài)時，造成該絕緣子閃絡，短路電流達到2750A,在短路電流經大地返回窯溝牽引變電所的過程中，燒損上述設備。

通過以上兩個案例，我們可以看出，在電氣化鐵路中，牽引供電系統(tǒng)中，隧道接觸網設備經常會發(fā)生跳閘現(xiàn)象，形成接觸網故障，經過本人研究發(fā)現(xiàn)，其形成的原因主要有以下幾個方面：

(1)接觸網絕緣部件老化。由于經過多年的運行，隧道內絕緣部件未有計劃逐步更換，達到絕緣臨界狀態(tài)時，造成該絕緣子閃絡，導致接觸網跳閘。

(2)檢修人員造成的責任故障。檢修人員對設備檢修、巡視不到位，造成隧道內接觸網設備運行狀態(tài)不良。例如隧道拱頂?shù)鼐€脫落搭接在帶電設備上，造成跳閘；隧道內煤塵污染嚴重，在絕緣部件上堆積嚴重，長期不清掃后形成的閃絡短路跳閘。

(3)隧道內接觸網零部件材質問題。例如隧道內投入使用的零部件內部有沙眼或不是有廠標的合格產品，在使用中斷裂后脫落，造成跳閘。

(4)環(huán)境的原因。例如隧道內在接觸網懸掛點上方漏水嚴重，導致絕緣部件絕緣性能下降，達到臨界值后發(fā)生跳閘。

(5)自然災害的原因。例如有體積較大的鳥類（例如烏鴉、貓頭鷹等）飛入隧道內，在絕緣部件上休息，導致絕緣距離不足發(fā)生跳閘故障。

(6)人為破壞的原因。例如經過隧道的小孩將鐵絲等異物拋向接觸網形成的短路跳閘。

下面，我們再來研究為什么接觸網發(fā)生跳閘后能燒損隧道內接觸網地線、電力設備、隧道照明設備以及通信、信號設備。

當接觸網在隧道內通過懸掛點發(fā)生短路接地跳閘時，電流的路徑是：接觸網帶電部分——絕緣子——隧道懸掛點金具——隧道拱頂?shù)鼐€——架空地線或附近隧道照明燈具回路——大地——軌回流或地回流——牽引變電所。當接觸網發(fā)生短路跳閘時，瞬時的短路電流值較大，此時，在短路電流經過的地方，對其附近的地表及地中的其它接地電阻值小的鐵路設備擊穿其絕緣間隙，從而燒損其設備后經大地流走。在生產現(xiàn)場，例如信號設備的接地電阻值有的能在1歐姆以下，從而構成了良好的電流通道。在上述的兩個案例中，對被燒損的設備進行現(xiàn)場排查后發(fā)現(xiàn)：接觸網地線被燒斷的地點均是因其處于大電流通過時導流不暢的節(jié)點處；隧道內外的電力設備及電力地線、通信、信號電纜均是不同程度的與接觸網地線靠近交叉，使得短路電流有了新的通道，從而發(fā)生大電流燒損設備的故障。

為了較好地防止隧道接觸網跳閘，可以從以下幾個方面予以加強：

(1)針對接觸網絕緣部件老化這一問題，可對經過多年運行的隧道內絕緣部件有計劃的逐年進行改造更換，考慮一次性更換為帶雙重絕緣的隧道專用絕緣子，采用回流接地跳線與回流線連接，在發(fā)生隧道接觸網跳閘時，能新增：接觸網帶電部分——絕緣子——接地跳線——回流線——軌回流——牽引變電所這一良好的泄流回路。

(2)關于檢修人員造成的責任故障，反映出車間、班組管理有漏洞，責任落實不到位，檢查考核不力。須進一步落實記名檢修、記名巡視制度，加強考核，杜絕漏巡、漏檢漏修現(xiàn)象，保證檢修質量。對于隧道絕緣子，要制定定期清掃制度，做到每年最少清掃一次，當不能滿足停電清掃時，可考慮購進接觸網絕緣子清洗車，利用列車間隙進行不停電對污染嚴重的隧道接觸網絕緣子進行清洗。

(3)針對隧道內接觸網零部件材質問題，建議采購正規(guī)廠家材料，同時把好材料質量驗收關，對于施工單位的用料要在施工現(xiàn)場檢查，堅決杜絕不合格材料、零部件投入使用。各維護單位對于已經在用的不合格材料、零部件要及時安排更換，確保設備安全運行。積極采用性能好的新型設備、材料來代替現(xiàn)有的易受氣候影響的設備、材料。

(4)關于隧道環(huán)境的原因造成的隧道接觸網跳閘，可以考慮進行隧道病害整治，及時治理隧道漏水問題，減少接觸網設備受環(huán)境影響的程度，保證安全供電。在冬季，接觸網設備維護單位要及時安排隧道內冬季打冰作業(yè)，對于隧道漏水較嚴重的地段，冬季要提高隧道打冰作業(yè)的頻次，確保隧道內有效的絕緣距離。

(5)對于自然災害的原因，可以考慮具體原因采取具體防護措施。為了防止有體積較大的鳥類（例如烏鴉、貓頭鷹等）飛入隧道內，可在隧道兩端安裝驅鳥設備或其它針對措施，例如安裝驅鳥器。

(6)為了有效防止人為破壞，可采取以下措施：

1)在鐵路外加強鐵路相關知識宣傳活動，使鐵路途徑區(qū)域人民得到相關知識教育，有效避免破會鐵路。

2)鐵路隧道看護人員和鐵路巡視、檢修、檢查人員加強對途徑隧道的人員的觀察和提醒，從而避免人員對鐵路的破壞。

3)鐵路施工、維護、作業(yè)人員對于施工的廢舊材料、鐵絲等物品，要及時回收，做到現(xiàn)場無遺留，避免人員有破壞鐵路的物品而進行的無意有意動作。

針對接觸網隧道內跳閘燒損其它鐵路設備的問題，我們可以從以下幾個方面采取應對措施：

(1)若鐵路規(guī)格高，資金充足，考慮上電氣化鐵路綜合接地系統(tǒng)，即鐵路設備公用一個接地銅網，利用等電位原理，將鐵路線路上的所有設備經過計算電阻值后按相關的要求連接上去，在連接可靠的情況下，不會發(fā)生跳閘后燒損其它鐵路設備的故障。

(2)改造接觸網接地系統(tǒng)，將原來的接觸網絕緣子單一接地模式改造為絕緣子雙重接地系統(tǒng)，同時加以架空地線來聯(lián)合實現(xiàn)跳閘保護，以便發(fā)生隧道絕緣子閃絡或擊穿故障時，為短路電流提供兩條通道，減少短路電流的傷害能量。

(3)對于未上綜合接地系統(tǒng)地電氣化鐵路，要對隧道區(qū)段的接觸網設備接地線、電力設備接地線、通信設備接地線、信號設備接地線分別進行梳理，要各自擁有獨立的接地系統(tǒng)，接地電阻值要符合各自的要求，地線系統(tǒng)中各連接點必須連接牢固可靠，且各自的接地系統(tǒng)保持20米以上的距離。

通過本文的預防措施的實施后，能有效應對短路電流的沖擊，保護供電、通信、信號設備不受燒損，確保行車安全。每避免一次行車事故，挽回的經濟損高達幾百萬，成效非常顯著。能為鐵路實際運營維護的人身、設備帶來安全，更好地為鐵路企業(yè)服務。

[1]楊玉菲.《電氣化鐵道供電系統(tǒng)》1版[M]. 中國鐵道出版社,2007.

[2]于萬聚.《高速電氣化鐵路接觸網》1版[M].西南交通大學出版社,2002.

[3] 吉鵬霄《接觸網》1版[M].化學工業(yè)出版社.2006

[4] 鐵道部勞動和衛(wèi)生司 鐵道部運輸局 《接觸網工》1版[M].中國鐵道出版社.2005

Electrified railway tunnel contact the reason and prevention of tripping and burning of network equipment

Qiao Lifeng
(Shenhua Zhungeer energy limited liability company, Ltd., 010300)

The railway power supply professional frequent tunnel trip contact network,in response to this phenomenon,analysis of its causes and tripping equipment near the burning reasons and preventive measures related to this article.

Tunnel;trip;loss;reason;prevention