電氣化鐵道接觸網關節式分相過電壓技術重點探析

摘要：電分相是接觸網中非常重要的結構，由于電氣化鐵道牽引變電所對接觸網進行供電的饋線是存在差異的，需要在不同相供電臂基礎網相交的位置布置絕緣結構。在鐵路運營中，電力機車通過關節式分相裝置時會產生較高過電壓，造成牽引變電所頻繁跳閘，甚至燒損接觸網設備，影響鐵路運營安全。文章對電氣化鐵道接觸網關節式分相過電壓技術進行了探析。

關鍵詞：電氣化鐵道；接觸網；隧道關節；分相；過電壓 文獻標識碼：A

中圖分類號：U225 文章編號：1009-2374（2016）23-0100-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.048

1 工程概況

改建鐵路成昆線廣通至昆明段擴能改造工程中老東山隧道、秀良村隧道上下行內共計4組7跨關節式電分相，無過電壓保護器，電力機車過分相時造成牽引變電所跳閘頻繁，影響機車、牽引設備正常運行，昆明鐵路局要求治理。增設過電壓抑制器，為了便于設備檢修，在每臺過電壓抑制器引線上加裝隔離開關。本工程的主要工作量為安裝12臺過電壓抑制器、12臺單極手動隔離開關、4km架空地線及4組接地極，同時進行4處上網點整治工作。

2 鐵道接觸網關節式分相安裝技術

2.1 施工測量

施工測量流程圖如圖1所示：

在進行施工操作時，需要根據施工設計圖上的過電壓抑制器、隔離開關、設備參數等將打孔的位置定位出來，保證安裝好設備后電氣距離和對地的安全距離。使用10m卷尺進行測量，并按照設計標準確定縱向距離，對于受到影響的地方要及時進行調整。垂直線路施工時要在保證接觸網安全距離的同時，保證設備限界，不對車輛的安全行駛造成影響。

2.2 隧道內上網點整治

隧道內上網點整治施工流程如圖2所示：

操作要點：

第一步：將電纜過渡上網安裝好。

第二步：將原來的底座和隔離開關拆除，然后進行對新隔離開關安裝造成影響的化學錨栓施工。

第三步：在安裝隔離開關時，將開關方向搞清楚。

第三步：調整好隔離開關。

第五步：在安裝過程中，如果上網電纜為三根，要按照圖3安裝：

圖3 三根上網電纜的安裝

當上網電纜為兩根時，需要將圖中的兩根電聯變換成一根，然后進行上網點安裝。

第六步：進行底座接地的安裝。將施工按照技術記錄填寫好，并聘請監理工程師檢查施工質量。

2.3 安裝隧道內過電壓抑制器

安裝要領：第一，要根據設計土質做好電壓抑制器的定位工作，并將上網路徑布置好；第二，進行化學錨栓孔打孔種植；第三，將過電壓抑制器安裝好；第四，做好過電壓抑制器的上網安裝，如圖4所示。然后進行設備接地安裝，將施工安裝技術記錄工作做好，并安排監理工程師檢查施工質量，并做好質量檢測工作。

2.4 安裝隧道外供電線和接觸網隔離開關

操作流程，在進行施工時，要先安裝好電纜固定底座和隔離開關底座，將隔離開關安裝好，確保隔離開關可以達到電器距離和限界要求。隔離開關安裝施工流程圖如圖5所示：

開關安裝前必須進行電氣試驗，合格后方可安裝，把設備本身的缺陷解決在安裝前；隔離開關安裝前應進行外觀檢查，絕緣瓷柱應光潔，無裂紋、破損等；鐵件防腐層完好，無銹蝕，零配件齊全。

安裝、調試方法及步驟符合產品說明書，安裝尺寸符合設計圖；所有各連接部件緊固，各轉動部分靈活，并涂以適合當地氣候的潤滑脂；檢查各傳動部件安裝位置正確，固定牢靠，傳動齒輪咬合準確，傳動操作輕便靈活；確認電動隔離開關電動機轉向正確；機械傳動系統潤滑良好，動作平穩、噪音小、無卡阻、沖擊等異常情況；機構的分、合閘指示與開關的實際分、合閘位置相符；隔離開關合閘后觸頭間的相對位置、備用行程、分閘狀態時觸頭間的凈距或拉開角度，符合產品的技術規定；檢查隔離開關的閉鎖裝置動作靈活，準確可靠；帶有接地刀的隔離開關，確認接地刀與主觸頭間的機械或電氣閉鎖準確、可靠。

安裝好后將供電直線聯到兩臺隔離開關上，利用引線將電纜和隔離開關的另一側連接到一起，要求達到電氣絕緣距離的要求，提高運營安全性，最后對供電線路、新設備、電纜連接的可靠性進行了確認。檢查后證明，設備的安全距離可以達到要求。施工完成后，填寫施工安裝技術記錄，由監理工程師檢查施工質量，并簽字確認。

3 過電壓防護效果

由于關節式分相中性段的導線會產生電容效應，當電力機車從中性段過渡區域通過時會產生電磁震蕩，受弓網作用的影響，會產生電弧和工頻過電壓，導致運營過程中產生牽引變電所跳閘的情況。在運營過程中，受電弓進出關節式電分相斷口分合閘操作不合理也會出現過電壓，這些都會擾動牽引供電系統內部的電壓。過關節式分相產生的過電壓沒有規律性，過電壓的大小和相位角、網壓、中性段長度、環境、行車密度等均有比較大的聯系。一般來說，過電壓可以達到95～130kV。當瞬時幅值大于機車放電間隙的擊穿電壓時，就會擊穿放電間隙并造成變電所跳閘，甚至燒損接觸網設備，為了避免機車從關節式分相經過時牽引變電所出現頻繁跳閘，在安裝過電壓抑制設備后，設備依據過電壓產生的機理，充分利用電容的吸收特性和頻率特性，治理操作過電壓的高幅值和高陡度，同時從根源上消除暫時過電壓，達到限幅降頻、保護高壓設備的目的。試驗證明，列車經過時產生的過電壓最大值為70.2kV，暫時過電壓消除。而沒有安裝過電壓抑制設備時，列車經過時產生的過電壓最大值為86.3kV，持續時間會超過6.8s。過電壓抑制設備在廣昆鐵路應用后，經過一段時間的運行，對隧道關節式電分相過電壓有明顯抑制作用，過電壓造成機車放電間隙擊穿的幾率有效減少，有效地保證電氣設備及電氣化鐵路供電系統正常運行的安全性及可

靠性。

4 結語

本文以實際工程為例，分析了隧道內分相過電壓抑制器及相關設備配套改造施工方案，并分析了關節式分相技術的過電壓防護措施后取得的效果，運用數據對比進行了闡述，值得類似工程借鑒參考。

參考文獻

[1] 關于規范客運專線接觸網錨段關節電分相設置的通知（鐵集成函[2010]474號）[S].2010.

[2] 中鐵第一勘察設計院集團有限公司.電力機車通過關節式分相過電壓研究[S].2007.

[3] 鐵路客運專線技術管理辦法（試行）（200～250km/部分）（鐵科技[2009]116）[S].2009.

作者簡介：韓小平（1984-），男，內蒙古豐鎮人，中鐵電氣化局集團第一工程有限公司工程師，研究方向：工程管理。

（責任編輯：王 波）