高速鐵路電連接的安裝對接觸網安全性能的影響

宋建卿

（中鐵建電氣化局集團第三工程有限公司，河北 高碑店 074000）

1 工程概述

京沈客專是新建北京至沈陽鐵路客運專線，位于華北和東北兩大經濟區之間，是溝通東北、華北、華東、中南等地區的重要通道，亦是連接華北、華東、中南與東北經濟區的紐帶，其地理位置十分重要。

北京至沈陽客專專線地處華北地區的北京市、河北省和東北地區遼寧省。線路自北京星火站開始，向東北延伸，線路全長696.797 km。本客運專線設計最高速度350 km/h，其中承德南至沈陽管段自2018 年12月25 日送電開通，正式交付有關部門使用，全線計劃于2020 年底送電開通[1-2]。

2 電連接在接觸網中的作用及主要形式

接觸網作為鐵路電氣工程中主構架為電力機車提供動力通道。而電連接是接觸網獨立的錨段單元連接在一起，形成接觸網的電氣導通的一個重要接續環節。在電氣化施工過程中，為導通電流、消除接觸懸掛之間的電位差，在錨段關節、線岔、饋線上網點、電氣設備安裝點、在流截面積突變點均需要安裝電連接線。

電連接由電連接線和電連接線夾組成。電連接線一般采用95～150 mm2的軟銅絞線，電連接線夾的材質和規格需與線材設計型號匹配一致。常見的電連接主要有關節電連接、股道電連接、隔離開關刀閘引線及避雷器引線。

3 電連接安裝不到位易引發安全事故

在接觸網中，牽引電流通道由起功率輸送作用的饋電線、隔離開關、開關引線、接觸網、電連接組成，我們稱之為主導電徑路。在主導電徑路中電氣連接是接觸網的薄弱環節，特別是位于每個錨段搭接轉換關節及道岔交叉處安裝的電連接線，受機械外力和強電流的雙重沖擊作用要遠遠高于其他接觸網受電設備零部件，所以需提高電連接的安裝質量來大大提高接觸網的安全性能。

3.1 電連接受到機械外力造成接觸網不安全狀態

高速鐵路接觸網中電連接的安裝是通過專用電動液壓設備，一般要求液壓泵壓力表指針指到70 Mpa，保壓5 s。壓接完成后的電連接線要求留有一定的線余量，防止受到其他外力作用。電連接受到的機械外力主要是由于機車高速運行產生的波動沖擊力以及線索受環境溫度變化引起自身延展帶來的相互摩擦拉力。主要是由于安裝標準不到位、安裝參數不明確，使電連接長期受到這些機械外力的作用，這會引起電連接脫落，當高速列車通過時將會造成打弓或者鉆弓，引起弓網事故[3]。

根據電連接安裝不當分析其引起承受機械外力的產生原因，安裝時需要結合現場施工考慮如下3個方面。

（1）因承導線隨溫度變化發生伸縮帶來安裝的電連接相對位置發生位移。電連接預留尺度不足，造成電連接受到接觸網相對位移帶來的拉力。

（2）安裝時，電連接正常位置時兩承力索電連接線夾空間距離的選定。高速鐵路的接觸網每個錨段兩端下錨采用配重補償方式，錨段中間安裝中錨繩可防止接觸網竄動，因此線材將會由下錨端向中錨處隨溫度變化延伸。根據電連接安裝曲線表，要正確確定線夾的安裝位置。

圖1 為電連接線夾安裝曲線。圖1中，縱軸Δt為安裝時環境溫度與電連接正常位置溫度差值；橫軸S為兩支懸掛電連接線夾投影距離，電連接線夾更靠近本支懸掛時為正，反之為負；D為兩支接觸懸掛中心錨結距離。

（3）電連接安裝帶來接觸網的集中負荷，易造成高速列車的沖擊硬點。

3.2 電連接受強電流沖擊引起接觸網電氣燒傷

電連接作為接觸網主導電徑路的一部分，需要滿足為電力機車提供一定的功率的所需電流流經通道。但是在實際運行中，發生接觸網電氣設備燒傷安全事故往往是電連接線夾處電流過大引起的。從安裝工藝方面分析主要有如下3 個原因。

（1）電連接安裝位置不正確或安裝數量不足易引起接觸網設備的電氣燒傷。當接觸網突然接入機車負載時，瞬間產生的啟動電流往往較大，如果不能及時導通電流，接觸網受到的大電流沖擊將作用于某一處會造設備的電氣燒傷。所以在機車經常啟停的地方增加股道電連接，在分相關節的地方加裝關節電連接，通過電連接的并聯分流降低大電流對某點的沖擊，提高接觸網的受載能力。（2）電連接安裝時，由于壓接磨具與線型不符或者壓接裝置壓接偏斜導致壓接線夾與接觸網接觸面不足或者在電連接線夾內部形成空隙，增加電連接線夾處阻值，引起線夾處發熱燒傷設備。

（3）電連接線夾壓接在承力索、接觸線上，銅氧化層的處理不到位也是導致安裝的電連接導流效果不好，接觸網阻值增加的一個重要方面。高速鐵路接觸網承導線線材采用強度更強、耐軟化性更好的銅鎂合金材質，由于鎂是一種活潑易氧化元素，接觸網架設一段時間后就會在其表面形成一種氧化層（即銅銹），銅銹會增加接觸網與線夾的連接處的阻值，使線夾發熱而燒傷線索，嚴重情況下燒斷線索。

4 電連接安裝注意事項

電連接作為接觸網主導徑路的必不可少重要部分，也是最薄弱的易發生事故的環節。本文只是從受力情況和受電角度簡單分析了一些因安裝不到位易引發安全事故的原因，但是接觸網是一個相對動態的高頻次的使用高壓傳輸大功率系統設備，影響電連接安全有效的因素還有很多。“欲筑室者，先治其基”，電氣化施工建設是為了運營使用，安裝質量有保障，運行使用才安全。因此，對京沈高速鐵路開通段在電連接的安裝方面的一些注意事項做一些總結。

4.1 嚴格設計標準，確保線型選擇和安裝位置無偏差

高速鐵路電氣化中電連接安裝原則如下。

（1）每處道岔處電連接一般在岔尖側設置雙根95 mm2的軟銅絞線。

（2）非絕緣錨段關節內設置電連接，錨段關節的開口側安裝2 根95 mm2的軟銅絞線，交叉側安裝1 根95 mm2的軟銅絞線。絕緣錨段關節內設置電連接，開關處安裝3 根95 mm2的軟銅絞線電連接引線兼做電連接線，另一側安裝1 根95 mm2的軟銅絞線。

（3）開關電連接引線安裝開關兩端各采用3 根95 mm2軟銅絞線。

（4）避雷器處電連接設置單根95 mm2的軟銅絞線。

4.2 專業化人員管理，嚴格安裝工序，精準安裝工藝

電連接作為接觸網施工中的重要環節，需要配備專業安裝小組，并對相關人員從施工工序、施工工藝方面進行專業化的培訓練習。高速鐵路中電連接是通過液壓泵壓接銅線夾將電連接線與接觸網連在一起的，需要一次安裝到位，安裝不到位只能將線夾切割，導致裁好的電連接線材也會變短，會造成材料的浪費，同時存在碰傷接觸網的風險。專業人員進行安裝時不但要保證電連接的電氣特征達標，還要考慮電連接在動態運行環境中不能承受機械外力。這里主要還是考慮兩個因素，一個是保證壓接好的電連接阻值滿足標準，另一個是電連接壓接時要計算預留合適的線材馳度。

圖1 電連接線夾安裝曲線

4.3 科學施工，增加阻值檢測，確保電連接一次安裝到位

配備專業化的微電阻測試儀，壓接前將連通的電連接進行阻值測試，以便檢查接觸網打磨銅銹是否干凈，導電膏涂抹是否到位，進一步保證電連接壓接電氣性能滿足標準。

按照安裝標準要求，專用于線索電連接零件和接觸線接頭線夾、載流承力索接頭線夾及載流整體吊弦的電氣接觸性能應符合下列規定。

（1）線索接續處兩測點之間的電阻不應大于同等長度被連接線索的電阻。

（2）零部件的溫升不應大于別接續線索的溫升。

（3）承受電氣接續的所有零件，其載流量不應小于被連接線索的載流量

4.4 張貼高溫感應標示，加強過程監督，杜絕隱患積累

電連接作為承力索、接觸線的并連線，為更好導通電流，壓接后在電連接線夾處的電阻值要小于承力索、接觸導線自身的阻值。但是壓接處理不到位就會在線夾處形成大的阻抗，造成沖擊電流變大，這也是電連接線夾發生電氣燒傷的一個原因。線夾處長期處于電氣燒傷的作用下，如果不能及時發現線夾燒傷情況，就會造成線夾處線路燒斷引發安全事故。鑒于此，在電連接線夾處粘貼高溫感應貼，利用其色彩隨溫升變化的特性來過程監督電連接的安全狀態，便于提前發現電連接設備受熱發紅、過流放電的隱患，及時更換不良線夾避免安全事故的發生。

5 結論

在高速鐵路的電氣化建設中，接觸網設施的安全性對整個高速列車的安全運行有著直接的影響，而電連接作為接觸網中一個薄弱環節，它安裝的可靠性高可以大大減少接觸網故障和事故的發生。因此，分析研究電連接安裝工藝質量具有積極意義。