新型智能化接觸網專用隔離開關的設計分析

程寧

[摘? ? 要]為更好地保障鐵路接觸網隔離開關的安全穩定運行，基于鐵路接觸網隔離開關應用現狀，分析了接觸網隔離開關日常應用中存在的主要問題，提出了一種新型接觸網專用隔離開關的設計方法。通過應用新型接觸網專用隔離開關，可顯著提高鐵路接觸網供電的安全性和可靠性，保障鐵路安全運行。

[關鍵詞]鐵路;接觸網;隔離開關

[中圖分類號]TM564.1 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）10–00–03

Design and Analysis of New Type Intelligent Disconnect Switch for Catenary

Cheng Ning

[Abstract]In order to better ensure the safe and stable operation of the railway catenary disconnector，this article analyzes the main problems in the daily application of the catenary disconnector based on the current application status of the railway catenary disconnector.In response to these problems，a new type is proposed The design method of the catenary special isolating switch，through the application of this new type of catenary special isolating switch，can significantly improve the safety and reliability of the railway catenary power supply，and better guarantee the safe operation of the railway.

[Keywords]railway;catenary;isolating switch

我國在搭建高鐵項目時，特別注意供電系統接觸網的建設。在接觸網中隔離開關具有非常重要的作用，是一個具有較多技術含量的設備。在設計時按照設計院的圖紙與廠家提供的技術與會審圖紙，進而選擇制造廠家進行監制，然后驗收成品，在現場調解時，需要綜合測試。經過長時間的實踐發現，接觸網隔離開關是出現故障率最多的設備。由于隔離開關安全、調試以及運營3個方面都是由不同的單位完成，因此其一旦出現問題，那么將會在短時間內不能正常工作，需要3個單位共同參與才可以找到問題，因此隔離開關的檢修較為困難。因此，供電公司要想有效地保證供電電車的可靠性與安全性，必須監控接觸網開關并優化接觸網開關的性能。

1 現狀情況分析

1.1 現場情況

不管是鐵路還是地鐵，在接觸網上設置的隔離開關都會存在各種形式的隱患。例如，電動隔離開關在遠動與電動作業的過程中分合閘不到位和上網線燒損等問題，在手動操作隔離開關時，人力費力、分合閘不及時以及極易形成拉弧等現象。最近幾年，我國在科技人員培訓方面比較重視隔離開關的設計與相應電路的優化，但往往忽略了施工過程和運行效率是否符合條件。

經過統計隔離開關設備發現，其故障問題往往在底座與操作桿位置。廠家一線技術人員僅僅懂得繪圖或者原理，并不具備一線現場工作經驗。依據隔離開關不同位置設計出來的零部件與安裝圖往往與現場安裝不符合，此外現場施工人員多為勞務工，缺乏相應的技能，因此底座和操作桿的安裝總是達不到要求。

1.2 影響因素

經過6個月跟蹤分析某條線路設置的隔離開關故障問題，發現其故障趨勢情況如圖1所示。分析隔離開關現場故障發現開關存在操作手柄卡滯、轉芯偏移、合閘不到位以及遠動控制失效等方面的問題。

1.3 接觸網隔離開關操作桿材質分析

隔離開關操作桿材質是33.37×3.2的Q235熱鍍鋅鋼管。由于鋅屬于藍白色的金屬，其密度達到了7.14 g/cm3。通常鍍鋅層厚度為單位面積上的質量與密度之間的比值，該工藝要求鍍鋅面密度達到50 g/m2，緊定螺釘選用45號鋼[1]。

2 隔離開關工作原理

當接觸網處于無負荷的情況下，將需要切斷或者供電設備。該系統以及相應的監控系統都設置在主控單元中，進而可以借助電子控制實現遠程開關的控制，不僅反映迅速，而且能夠適應不同供電分期接觸網的工作情況。與此同時，能夠實時對監控隔離開關的工作情況進行檢測，有效地降低事故率以及能夠及時發現故障。圖2表示相應的隔離開工作原理。

通常在隔離開關箱內設置有3種回路：電機回路、控制回路、加熱回路。通常將電機回路以及相應的控制回路設置成為110 V，而加熱電路可以選用220 V交流電。圖3表示相應的結構向接線原理圖。其中，HJ，HQ表示合閘繼電器，FJ，TQ表示相應的分閘繼電器，RJ表示相應的熱繼電器[3]。

3 研發設想

現在，接觸網隔離開關不管是何種形式的運動方式，都需要有操作桿進行作業，初步的構想如下：

為了能夠有效地提高施工技術標準，通常可以在隔離開關底座與操作桿上加裝質量標準控制器。隔離開關的具體操作過程如下：

借助操作搖把可以隔離操作桿，同時開關本體轉軸連接位置使用自動化形式進行控制，能夠保證其與隔離開關轉軸之間的保持牢固的結合，最后使用手動作業操作。電動操作隔離開關使用與開關本體附近的電機實現近距離操作。進而有效地避免由于操作桿問題導致的故障問題。手動隔離開關必須實現手動遙控的動作。同時，必須設置現場監控的能力，進而實現信息的交互。

當前隔離開關的開合方式都是使用上下或者左右打開的形式，因此在安裝的過程中必須考慮本體高度以及相應的絕緣距離空間，當其動作的過程中，動刀閘具有相應的動作慣性，將會對本體質量產生影響。因此可以開發平行打開的形式，表現為一端靜止端，一端為動觸端。

在對接觸網隔離開關的運行情況進行分析，對隔離開關設備進行統計發現，質量問題主要表現在底座以及操作桿方面，基于此開發了智能化接觸網專用隔離開關裝置，其具有安裝簡單、集成電路以及智能監控的特點。經過工程實踐發現其具有接觸網供電可靠性以及安全性的特點。

4 隔離開關常見故障及處理措施

4.1 隔離開關常見機械故障及處理措施

4.1.1 隔離開關刀閘觸點燒損故障

經過對觸電燒壞的原因進行觀察發現，主要是由于觸電過渡電阻過大導致的隔離開關刀閘觸電燒壞。假如機車電流相對較大時，同時觸電位置的過度電阻過大，那么將引發跳閘位置出現發熱的現象。同時可能出現網壓波動的現象，更有甚者將會導致出現燒壞開關刀閘的現象。

相應的解決措施：鑒于該情況，可以在現場把開關的兩個接頭拆除，同時選用與引線具有相同規格的線，將其在絕緣位置添加兩短引線進行短接，可以有效地滿足后期的維護。

4.1.2 隔離開關支撐絕緣子破損或臟污

由于隔離開關支撐絕緣子位置處出現破損或者相應的臟污時，將會引起擊穿的現象，從而可以引發接觸網對地出現短路的現象，最終引起變電所出現跳閘的現象，對于部分區段而言，當接觸網出現失電的現象時，將會導致列車出現停運的現象。

相應的解決辦法：相關工作人員必須更換破損的絕緣子。與此同時對上網電纜進行檢查。假如由于工況條件所致不能進行及時的更換，通常可以臨時把上網電纜出線側到觸頭位置，同時閉合越區開關，與此同時可以把斷開故障隔離開關的斷路器，便于后臺開關退出。

4.1.3 隔離開關接地刀閘故障

對于設置有接地開關的隔離開關而言，由于當其接地不達標，往往極易出現頻繁開合閘的現象，在不斷合閘的過程中往往導致接地刀閘絕緣棒斷裂，在傳動單元位置出現失效的現象，最終會出現隔離開關閉合對地位置出現短路現象，從而導致跳閘的現象。

相應的處理方法：當處于運營的過程中，可以臨時拆除故障開關得接地刀閘以及相應的聯動單元，進而當列車停車之后，可以更換有問題的開關接地刀閘。

4.1.4 上網電纜脫落侵入限界引發的弓網故障

由于在上網電纜連接線接頭位置存在導流不通暢的情況，引發大火或者發熱問題，進而燒毀接線線夾，以及最終出現受電弓網故障問題。

相應的解決辦法：在檢查上網電纜狀態時通常依據“先通后復”的原則，當出現問題時拆除相應的受損脫落電纜。與此同時，保持區段列車限速情況，以及當列車停運時可以將其更換。

4.2 隔離開關常見箱體內故障及處理措施

4.2.1 對應故障報文信息的故障

以通力隔離開關為例子，通常可以借助點調遠控SCADA屏對故障信息進行故障報文信息顯示諸如：第一，控制回路斷線;第二，加熱回路斷線;第三，電機過載。進而可以依據報文信息檢查元件是否存在損壞、松動、斷線等現象。

4.2.2 隔離開關“未定義”狀態

當在點調端設置的SCADA屏報文顯示隔離開關中出現“未定義”的現象時，同時依據可實現正常開合，這時可以認為遙控回路不存在異常現象。由于在通力隔離開關位置處設置的信號為單點遙信，也就是說分合閘指示信號僅僅選用一個輔助觸點，首先需要檢測遙信回路是否存在電壓輸出，最后對信號回路中的各個端子接線以及是否存在松動進行檢查。

4.2.3 隔離開關誤動或拒動

假如隔離開關存在誤動的現象時，可將遠程操作判定為指令錯誤的現象。在維護時可以將隔離開關設置在接地位置，假如操作電動開關并不能實現動作，那么需要對HQ，TQ進行檢查。與此同時，檢查控制回路的中是否存在虛接以及相應斷線現象。

5 結論

該新型智能化的接觸網專用隔離開關具有安裝方便、集成電路、可靠性運行以及智能監控等方面的特點，經過工程實踐發現不僅可以有效地減少是公共安裝強度，而且能夠在運行的過程中表現出較好穩定性，極大地提高鐵路運行的安全性。

參考文獻

[1] 周少喻，陳紅英.高鐵接觸網遠動隔離開關誤動原因分析及對策[J].鐵道機車車輛，2018（4）：71-74.