接觸網(wǎng)主導電分流回路的危害及對策

章來勝　上海鐵路局供電處

1　引言

接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設的向電力機車、動車組供電的特殊形式的輸電線路，它既要滿足高速受電弓取流的電特性，又要具備大張力的機械性能。接觸網(wǎng)設計、運營維護管理時，注重接觸網(wǎng)的機械、結構、主導電方面功能，極力采取措施防止接觸網(wǎng)發(fā)生“松、脫、卡、磨、斷、裂、銹、動態(tài)距離不足、主導電回路不暢”等故障，對主導電回路分流問題關注較少。在設計、施工和靜態(tài)驗收、動態(tài)試驗（聯(lián)調(diào)聯(lián)試）階段，接觸網(wǎng)主導電回路分流問題并不顯現(xiàn)，當接觸網(wǎng)運營一段時間后，接觸網(wǎng)主導電分流回路隱患逐漸顯露出來，直接危及接觸網(wǎng)運行安全。分析研究接觸網(wǎng)主導電分流回路，采取針對性的整治措施，對接觸網(wǎng)安全運行具有重要作用。

2　主導電分流回路的概念

2.1　主導電回路

由供電線、接觸線、承力索及相互聯(lián)結用的電連接線、開關、引線、線夾等構成的，為電力機車、動車組輸送電能的主要電回路稱為接觸網(wǎng)主導電回路。接觸網(wǎng)設計時充分考慮主導電回路載流能力滿足電力機車、動車組最大功率和行車密度要求，從而根據(jù)計算的額定載流量，對供電線、接觸線、承力索及相關連接零部件進行選型。

2.2　主導電分流回路

當電力機車、動車組運行在特定區(qū)段時，與主導電回路形成并聯(lián)回路，承載部分牽引電流，共同為電力機車、動車組輸送電能的接觸網(wǎng)結構稱為接觸網(wǎng)主導電分流回路。接觸網(wǎng)設計時一般不考慮主導電分流回路的載流能力，只考慮接觸網(wǎng)帶電體之間的等電位問題，采取按安裝電氣連接線等措施消除帶電體間的電位差，解決電蝕問題。

3　主導電分流回路危害

由于主導電分流回路零部件不能承載牽引電流，零部件間接觸電阻較大，長期運行發(fā)熱燒傷；受電弓通過時，接觸網(wǎng)震動影響零部件連接狀態(tài)，產(chǎn)生間隙放電，加劇零部件連接處損傷，在拉力下斷裂，發(fā)生弓網(wǎng)故障，影響接觸網(wǎng)和列車運行安全。

3.1　燒斷定位環(huán)線夾

2013年7月31日，京滬高鐵徐州東站319#支柱軟索式硬橫梁節(jié)點5處的定位環(huán)線夾因長期承載牽引分流燒斷（見圖1），定位器鉤從定位環(huán)線夾脫離、下垂，侵入受電弓動態(tài)包絡線，與運行通過的G61次高鐵列車受電弓碰撞，發(fā)生弓網(wǎng)故障，定位器被受電弓擊打后尾部纏繞在軟索式硬橫梁上下部固定繩間的電連接上（見圖2）。

圖1　燒損的定位環(huán)線夾及定位器鉤

圖2　弓網(wǎng)故障現(xiàn)場照片--319#節(jié)點5的安裝圖

3.2　定位支座燒斷

2017年7月12日，寧西線六安聯(lián)絡上行線357#支柱軟橫跨定位支座鉤環(huán)因長期承載牽引分流燒斷，定位器鉤從定位支座鉤環(huán)中脫出、下垂，侵入受電弓動態(tài)包絡線（見圖3），與運行通過的K8364次列車受電弓碰撞，發(fā)生弓網(wǎng)故障。

圖3　弓網(wǎng)故障現(xiàn)場照片

4　主導電分流回路原因分析

主導電分流回路主要在軟橫跨、軟索式硬橫梁等處形成，當電力機車、動車組運行到距離道岔電連接、股道電連接遠處時，并聯(lián)股道的承導、上下部固定繩與所在股道的定位裝置形成牽引分流回路，隨著取流點遠離電連接線、靠近軟橫跨（軟索式硬橫梁）定位點，分流回路承載牽引電流逐漸增大。

4.1　軟索式硬橫梁分流回路

以京滬高鐵徐州東站11道發(fā)車為例，通過徐州東站機車取流示意圖可以看出，當動車組停靠在11道啟動發(fā)車取流的時候，電流通過159#上網(wǎng)隔開（751供電單元），再經(jīng)過13道與11道之間的股道電連接給動車組供電，此時供電與下行正線（703供電單元）關聯(lián)較小，動車組電能由主導電回路提供。當動車組通過分段絕緣器后，取流方式改變，正常情況下電流應通過下行正線經(jīng)過22#、24#、20#道岔電連接給機車供電，由于319#-354#軟索式硬橫梁比22#、20#道岔更靠近車站，電流走捷徑，下行正線一部分電流通過319#-354#軟索式硬橫梁固定繩環(huán)流到319#定位點接觸線上，動車組電能由主導電回路和分流回路共同提供。

圖4　徐州東站主導電分流回路示意圖

4.2　軟橫跨分流回路

寧西線六安上行聯(lián)絡線上網(wǎng)點設置在六安聯(lián)絡上行線452#支柱，道岔電聯(lián)結安裝于355#-356#支柱間，使得更靠近上網(wǎng)點側的357#支柱軟橫跨因寧西線機車取流出現(xiàn)分流。電流由供電線、上行聯(lián)絡線承導線、357#支柱軟橫跨上線部固定繩、定位器連接定位支座連通寧西線，導致定位器與定位支座連接形成分流路徑（見圖5。

圖5　六安上行聯(lián)絡線主導電分流回路示意圖

5　隱患整治方案

5.1　隔斷分流回路

由于主導電分流回路的線索、零部件均不能承載較大電流，或長期承載牽引電流，接觸網(wǎng)平面布置設計時應避免形成主導電分流回路，軟橫跨（軟索式硬橫梁）等處股道間設置絕緣子節(jié)點，隔斷分流回路。

隔斷分流回路是徹底消除分流回路的措施，然而由于站場股道數(shù)量多、咽喉布置復雜等諸多原因，導致設置絕緣子節(jié)點將接觸網(wǎng)設備復雜化，不符合接觸網(wǎng)簡化設計原則。

5.2　補強分流回路

在分流回路靠近電源側安裝并聯(lián)的電連接線，使得并聯(lián)電連接線承載絕大部分牽引分電流，最大限度減少分流回路電流；定位器與定位支座或定位環(huán)之間安裝電氣連接線等分流回路連接處并聯(lián)安裝電氣連接線等方法補強分流回路。

5.3　優(yōu)化供電線上網(wǎng)點

上網(wǎng)點選在牽引電流較大的線路上，減少分流影響。如正線與聯(lián)絡線處上網(wǎng)點應選在正線上網(wǎng)，股道數(shù)量較多的站場可設置多個上網(wǎng)點分束供電。

5.4　整治方案實例

寧西線六安聯(lián)絡線分流回路整治方案。

方案一：在六安聯(lián)絡上行線與寧西上行線間增設股道電連接，位置如圖6。當電力機車在寧西上行線運行時，大部分牽引回流通過股道電聯(lián)接回路及355#道岔電連接回路回變電所，有效降低357#軟橫跨回路的分流作用。

圖6　電連接位置示意圖

圖7　節(jié)點8位置示意圖　

方案二：356#、357#軟橫跨增設8#節(jié)點(如圖7),增設股道電連接（如圖6）。該方案使六安聯(lián)絡上行線與寧西上行線間橫承力索、上下部定位繩絕緣，避免軟橫跨形成分流回路。

6　結束語

接觸網(wǎng)主導電分流回路是由接觸網(wǎng)平面布置形式?jīng)Q定的，減少軟索式硬橫梁、軟橫跨等安裝形式 ，可以最大限度避免牽引分流對接觸網(wǎng)運行的影響。在設計階段，不僅要考慮接觸網(wǎng)主導電回路可靠性，也要注意分流回路性能。在運營維護階段，不僅要檢查主導電回路設備，也要對零部件間電蝕、燒傷現(xiàn)象引起重視，排查分流回路隱患，確保接觸網(wǎng)安全運行。

[1]高速鐵路設計規(guī)范[M].中國鐵道出版社,中華人民共和國國家鐵路局,2015.

[2]鐵路電力牽引供電設計規(guī)范[M].中國鐵道出版社,中華人民共和國國家鐵路局,2016.

[3]接觸網(wǎng)設計及檢測原理[M].中國鐵道出版社,于萬聚主編,1991.

[4]受電弓/接觸網(wǎng)系統(tǒng)動力學模型及特性[J].梅桂明,張衛(wèi)華. 交通運輸工程學報.2002(01).

[5]高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].西南交通大學出版社,于萬聚著,2003.

[6]電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M].中國鐵道出版社,楊玉菲主編,2005.