淺析豐沙大線過負荷跳閘成因及解決辦法

金智杰

（中鐵建軌道運營有限公司，河北 唐山 064000）

豐沙大線為西北地區與華北、東北地區客貨運交流的主要通道，在全國鐵路路網布局占有重要的地位。中國鐵路北京局集團有限公司管內豐沙大線復線電氣化改造于1984年12月開通。隨著豐沙大線運量的逐年提高，牽引定數增加及追蹤間隔的縮短，導致列車緊密追蹤時過負荷跳閘嚴重，牽引供電系統已超負荷運行。本文對既有牽引供電設備情況介紹，簡述設備增容改造、運輸調整等解決方案，通過對比，滿足了牽引供電運行條件，達到了鐵路增噸重載的要求。

1 既有豐沙大線設備情況

1.1 線路運量顯著提高、車流排放密集

既有豐沙大線為雙線電氣化鐵路，直供加回流供電方式，牽引供電系統設計能力為年輸送能力7000萬t、貨車70對、客車18對，貨物列車牽引定數上行3800t，下行3300t，超軸上行5000t、下行3500t。采用自動閉塞行車方式，列車最小追蹤間隔為7min。

1.2 接觸網承力索、接觸線載流量不足

接觸懸掛采用全補償簡單鏈型懸掛，上行隧道內為簡單懸掛。其中，既有承力索為TJ-95、GJ-70型非載流承力索，上行隧道內接觸線為CTAH-120型、站線CTAH-85型。隧道、站線內接觸線已經不能滿足載流要求。

1.3 變電所設備老化嚴重、容量不足

管內設有6座變電所、6座分區所、1開閉所。其中，最早投入運行的西八里變電所牽引變壓器為1994年制造，設備老化嚴重，變壓器容量已不能滿足供電能力要求。如表1所示。

1.4 新型機車額定功率增大

重載牽引機車為雙機牽引HXD2B型，機車額定功率高達19200kW。客車牽引機車單機牽引為HXD3C型。交流傳動機車采用四相限整流，使電流波形逼近正弦波，且電流與電壓的相位基本同步。所以，交直交型電力機車的諧波含量很小、功率因數可高達0.97，使得牽引網阻抗引起的損失及變壓器損失均大幅下降，通常牽引網末端電壓水平較高。由于牽引質量的增大，使得牽引負荷成倍增大，機車帶電電流最大達860A，對接觸網的載流能力提出更高的要求。因此，牽引網載流能力成為控制電氣化鐵路設計的關鍵技術指標。

1.5 過負荷跳閘增多

2015年，豐沙大線共發生過負荷跳閘36起，重合成功26起，下行重合閘撤除造成中斷供電10起，停時81分。下行過負荷跳閘數量占總數94.4%，如圖1所示。

圖1 2015年過負荷跳閘分布圖

分析：每次跳閘，供電臂內均有雙機牽引重載列車運行（4200噸以上），以及其他客車或單機貨車運行，共不少于4臺電力機車牽引，各變電所饋線保護整定值均調整為1000A，接觸線長期載流量應不超過600A。豐沙大線下行為較大上坡，下行供電臂內電力機車集中上坡同時取流，造成瞬間電流超過變電所整定值，引起跳閘。

2 解決辦法

2.1 供電設備改造

（1）接觸網。更換既有站線及隧道內接觸線、承力索、回流線。站線接觸懸掛改造標準與正線一致。增大接觸線的橫截面積，可以有效提高拉斷力、增大載流量，降低升溫，避免載流量過大影響機械強度。我國規定接觸線工作溫度為95℃，允許最高工作溫度為150℃。以隧道內更換后導線溫度在150℃時為例，載流量達到800A，可以滿足機車牽引5000t時取流的需求。

（2）變電所。更換豐臺西、西八里、官廳西、宣化變電所既有變壓器。對高壓室母線進行改造，更換高壓室穿墻套管及支持絕緣子，對所內架空導線進行改造。各所設置集中接地箱，采用電纜集中回流方式。對既有無10kV自用電變壓器的變電所設置一臺10/0.4kV三相自用電變壓器，電源由所外電力貫通線接引。有10kV自用電變壓器的變電所電源改造為由所外電力貫通線提供，以提高供電質量和可靠性。更新改造的主變壓器、無功補償等設備基礎根據設備情況進行相應改造。

2.2 定期進行主導電回路測溫

加強牽引供電設備主導電回路測溫工作，對周邊設備環境溫度進行分析。及時發現設備隱患。主導電回路關鍵設備包括：供電線上網點、饋線設備線夾及供電線接續點、錨段關節電聯接、電纜頭、線岔電聯接、股道電聯接、開關設備（包括設備線夾、觸點及電聯接線夾）、供電加強線線夾、吸上線及回流線接續點等。

測溫時，必須在被測點有最大（或較大）持續負荷電流時進行，以保證真實反應被測點的載流能力。最大（或較大）持續負荷電流，一是變電所饋線控制盤負荷電流大于200A時獲得；二是區間測量時，有雙機牽引大列或一個供電臂通過多趟電力機車時獲得。

2.3 車流調整

根據數據分析及運行情況經驗，對豐沙大線下行車流情況進行調整，具體如下：

（1）供電臂內有客車運行情況下，此供電臂內不安排4200t以上重載列車運行；（2）在正常運行情況下，建議少于等于3臺電力機車牽引，在上述供電臂內運行（單機除外）；（3）在上行作業時，分區亭解環、下行重合閘撤除情況下，下行供電臂內如有4200t以上雙機牽引電力機車運行時，不安排其他電力機車運行；如無4200t以上雙機牽引重載列車運行，限制重車不超過2列。

3 結語

2019年通過對豐沙大線運輸調整和牽引供電系統增容改造完成等措施，過負荷跳閘已經大幅度減少，全年僅發生3起，與2015年相比降低88.5%，使得豐沙大線牽引供電能力大大提升，滿足其開行和諧號大功率機車重載運輸的要求，進而提高了豐沙大線的運能、運量，確保了豐沙大線運輸暢通。