接觸網三斷口式電分相在廣深線的應用與改進

趙紫興

接觸網三斷口式電分相在廣深線的應用與改進

趙紫興

介紹了廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網器件式電分相的運行情況和改造的必要，論證了三斷口式電分相工程應用的合理性，并提出一種適應現(xiàn)場的技術改進方案。

三斷口式電分相；廣深鐵路；設計；改進

0 引言

廣深鐵路Ⅲ、Ⅳ線初始設計、規(guī)劃主要以運行貨物列車和長途普通旅客列車為主，接觸網電分相裝置也設計采用了無電區(qū)段緊湊、結構簡單、安裝方便、運營維護相對容易的器件式電分相設備。

近年來，隨著珠三角地區(qū)經濟的不斷快速發(fā)展，廣深鐵路的客運壓力越來越大，廣深Ⅰ、Ⅱ線城際列車的行車組織已呈飽和狀態(tài)，亟待向Ⅲ、Ⅳ線進行分流，同時港九直通車Ktt也部分換道Ⅲ、Ⅳ線運行。在此運輸條件下，既有器件式電分相裝置已不能滿足多類別機車高速運行通過的弓網關系要求。2013年2月，廣深鐵路股份有限公司設立專項研究對Ⅲ、Ⅳ線接觸網電分相裝置進行技術改造，以期改良和提升接觸網系統(tǒng)的整體牽引供電性能。

1 廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網器件式電分相狀況

廣深鐵路自廣州東站起，至深圳站止，正線長度147 km，是國內外少有的長距四線并行鐵路。廣深Ⅲ線接觸網建成于2000年9月，并受隨后廣深Ⅳ線接觸網工程影響對部分區(qū)段進行了改造；廣深Ⅳ線接觸網建成于2007年4月，所采用的技術標準與廣深Ⅲ線接觸網相一致。設計之初結合廣深Ⅲ、Ⅳ線在本地區(qū)路網中的運輸定位，為有效控制工程投資，降低施工難度，特別是考慮到四線并行區(qū)段接觸網絕緣錨段關節(jié)布置相互干擾和制約，給日后供電管理部門的維護檢修帶來不便，因此確定廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網采用器件式電分相裝置。

廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網既有器件式電分相全線共計11處，其中下元站牽引變電所的2處電分相均設置在四線并行的接觸網單支柱區(qū)段；茶山站牽引變電所的2處電分相均設置在四線并行的接觸網硬橫梁區(qū)段；平湖站牽引變電所的3處電分相有2處設置在兩線并行的單支柱區(qū)段，1處設置在三線并行的硬橫梁區(qū)段；仙村站和樟木頭站分區(qū)所的2處電分相都是在四線并行的單支柱和硬橫梁區(qū)段各設1處。這種被稱為器件式電分相的裝置采用的是由4組獨立絕緣元件串接在一起形成電氣上絕緣分開、機械上連續(xù)無間隔的鏈狀結構。與更為常見的由三組菱形絕緣元件串接的電分相結構相比較，增加一組絕緣元件可以增加絕緣可靠性，延長中性區(qū)的有效長度，能更好適應新型電力機車運行的需要。在廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網建成投運后的數(shù)年時間里，器件式電分相基本滿足了電力機車正常運行的弓網要求。

2 接觸網適應性改造對電分相的技術要求

根據(jù)鐵路科研院所和工程單位多平臺弓網模擬試驗的結論，以及鐵路局供電段定期大范圍對接觸網進行動態(tài)檢測和監(jiān)控的結果可知，電力機車在普速行駛（通常泛指低于120 km/h的行駛速度）和高速行駛環(huán)境條件下，接觸網呈現(xiàn)出的工況存在著較大的差異。普速運行的機車其負荷主要是牽引負載和克服線路阻力所需動力，牽引特性表現(xiàn)為負荷小和非均勻性，受電弓取流過程對弓網關系擬合度的敏感性略低，受電弓離線率和拉弧現(xiàn)象也相對較少。而高速運行的機車牽引負荷除了牽引負載和克服線路阻力所需動力外，更大占比的是為克服高速行駛下空氣阻力所需要的動力消耗，因此如何保證受電弓由接觸網持續(xù)的、穩(wěn)定的、大流量的獲取牽引電流成為衡量接觸網系統(tǒng)性能的首要指標。在此技術約束條件下，器件式電分相裝置的不足就凸顯出來，接觸網斷口安裝、荷載集中、彈性變差、硬點不可消除、離線率偏高、易發(fā)生閃絡等不利因素都成為了安全隱患。

近年來，隨著廣深Ⅲ、Ⅳ線的動車組等客運列車行車對數(shù)持續(xù)增加，廣深Ⅲ、Ⅳ線既有接觸網多點、局部的適應性技術改造也逐項展開。采用何種型式的錨段關節(jié)電分相替代既有的器件式電分相，既能夠實現(xiàn)接觸網少硬點、無硬點平滑過渡，又可以有效控制改造工程的投資規(guī)模和影響范圍，成為設計單位必須深入研究的技術課題。

3 三斷口式電分相方案的設計選用和改進

為了解決廣深Ⅲ、Ⅳ線運行港九Ktt列車和內地16輛編組旅客列車的雙受電弓同時取流問題，對既有器件式電分相裝置的技術改造有2種方案可供選擇，其一是拆除器件式電分相位置鄰近的接觸網支柱和接觸懸掛，改建為運輸局曾發(fā)文規(guī)定的中性段長度不大于190 m、由2個絕緣錨段關節(jié)相重疊的兩斷口式電分相；其二是保留既有的接觸網硬橫梁和單支柱不變化，在原器件式電分相位置前后通過新設下錨安裝、拆改腕臂裝配和接觸懸掛、調整錨段關節(jié)平面布置、加設絕緣子串等，改造出包含有3個斷口和2個中性段的絕緣錨段關節(jié)式電分相。

前文中提到，廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網的11處電分相均分布于鐵路四線并行區(qū)段，其中5處電分相還設置在硬橫梁合架范圍以內。在這種特殊鐵路地理條件下，如果再考慮廣深線日均220對以上行車密度的施工環(huán)境，改建小跨距絕緣錨段關節(jié)電分相的方案顯然不具有任何技術經濟比較優(yōu)勢，因此工程設計最終確定選用三斷口絕緣錨段關節(jié)電分相的改造方案。

三斷口式電分相的技術方案根據(jù)其2個中性段是否單獨設立錨段，可以細分為中性段采用獨立錨段的四跨絕緣關節(jié)疊加的10跨電分相和五跨絕緣關節(jié)疊加的13跨電分相，以及中性段不采用獨立錨段的四跨絕緣關節(jié)疊加的八跨電分相和五跨絕緣關節(jié)疊加的11跨電分相。這總計4種解決方案的三斷口式電分相目前都得到了廣泛的工程應用，但在廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網器件式電分相技改設計中受既有線路和設備條件約束，實施起來比較困難，為此設計部門提出了更緊湊的改進型三斷口式絕緣關節(jié)電分相方案，如圖1所示。

圖1 三斷口式七跨絕緣錨段關節(jié)電分相示意圖

為滿足廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網工程現(xiàn)場實際需求，改進后的三斷口式電分相2個中性段不采用獨立錨段形式，將理論上的四跨+三跨+四跨3個絕緣錨段關節(jié)疊加后形成七跨絕緣關節(jié)式電分相，從而有效縮減電分相裝置順線路布置的長度。由圖1可知，對于Ktt等旅客列車的雙受電弓獨立取流，無論受電弓間距如何設定，兩架受電弓都不會將3個斷口同時短接，從而確保了接觸網電分相兩側異相供電的安全性。為了縮短機車在電分相中性段區(qū)域因誤操作失電的救援時間，該方案在機車前進方向還設置了接觸網救援開關，倒車方向設置了反行救援開關。

4 工程實施情況和設計應用建議

廣深Ⅲ、Ⅳ線接觸網器件式電分相技改工程經過項目前期的流程后，于2014年下半年進入正式施工階段，由中鐵電氣化局第三工程有限公司承擔建設任務。到目前為止，全線11處器件式電分相基本上改造完畢。供電段接觸網檢測車的弓網檢測結果顯示，改造后的電分相裝置滿足硬點值低于50g的相關評定標準，弓網關系得到明顯改善，整體上達到了該項工程的預期效果。

針對器件式電分相改造為中性段不采用獨立錨段的七跨絕緣關節(jié)的三斷口式電分相，設計應用有如下幾點建議：

（1）設計利舊使用原接觸網硬橫梁或單支柱時，應重新核算支柱需求容量，并充分考慮支柱類型、安裝方式、基礎沉降狀況、支柱容量折損等現(xiàn)場實情因素，必要時增設個別支柱。

（2）中間兩根轉換柱的絕緣子串間接觸網非支懸掛與相鄰的工支懸掛間應安裝關節(jié)電連接；電分相中心的三跨絕緣關節(jié)三角區(qū)高度應盡量調整控制在40～60 mm之間。

（3）在任何情況下，電分相的救援開關和反行救援開關絕對不允許同時閉合；開關電連接安裝時要避免短接電分相的中性段。

5 結語

改進后的三斷口式電分相裝置型式簡單，造價低廉，施工方便，能適應多種機車編組方式和客貨混跑運輸環(huán)境，在既有電氣化鐵路接觸網改造工程中具有廣泛的應用前景。

[1] 丁為民.三斷口式接觸網電分相裝置原理及其應用[J].電氣化鐵道，2007 （4）：21-22.

The paper introduces the operation status and reconstruction necessity for phase break with three insulated overlaps in overhead contact system on Guangzhou-Shenzhen railway line 3 and line 4, illustrates the rationality of phase break with three insulated overlaps applied in the engineering, and puts forward a technical improving scheme adaptable to the site conditions.

Phase break with three insulated overlaps; Guangzhou-Shenzhen railway; design; improvement

U225.4

：B

：1007-936X(2016)03-0019-03

2016-02-25

趙紫興. 中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司，高級工程師，電話：13011330998。