關于新型智能化接觸網專用隔離開關研發的思考

陳 亮，武玉傳

(1.石家莊開發區新導配電自動化有限公司，石家莊 051230；2.中鐵電氣化局集團有限公司，鄭州 450041)

0 引言

在高鐵工程建設中，尤其是供電系統工程接觸網專業領域，隔離開關是一個關鍵設備，是接觸專業中具有技術含量的設備，因此在施工中尤為重要。其安裝流程一般要經過設計院出圖，廠家根據設計技術標準和現場情況出具零部件圖，召開圖紙會審，廠家監造,進場驗收報驗，現場安裝，手動調試(廠家配合)、電動調試(廠家配合)、綜合聯調(廠家配合)等環節。從多年施工經驗來看，每條線路在開通送電運營后，接觸網隔離開關都是發生問題最多的一個設備。由于施工單位負責安裝，廠家負責調試，運營負責維護，這一明確分工使得隔離開關在運營后，一旦設備發生故障，無法在短期內恢復，因為施工單位和運營單位對隔離開關原理并不清晰，廠家技術人員雖然了解，但是無法在現場做出指導，而接觸網開關監控系統能夠實現對接觸網隔離開關的集中監控及遠程操作。研究基礎網開關監控系統對于提高接觸網的供電可靠性和安全性具有重要的現實意義和實用價值，它運轉狀態是否良好，直接影響了提供電客車可靠電源的質量和安全。

1 現狀情況分析

1.1 現場情況

無論是鐵路還是地鐵，接觸網所用的隔離開關在開通運營后，均會出現不同程度的質量隱患，諸如電動隔離開關在遠動、電動作業時的分合刀閘不到位，電機空轉，拉弧、上網線(電纜)燒損等。手動隔離開關的人力操作吃力，分合刀閘不及時，形成拉弧，極易造成上網線(電纜)燒損等現象，由此給運營行車安全和維護人員人身安全帶來極大的安全隱患。近年來，我國科技人員關注了隔離開關內部設計及電路優化方案，但是忽略了施工安裝這個環節，是否安裝簡單便利、運營后設備運轉是否良好。

隔離開關設備發生的大多數質量問題都在底座和操作桿，由于大多數廠家的一線技術人員只懂繪圖和原理，不懂施工，沒有一線現場經驗，根據隔離開關安裝的位置、地方不同，設計出來的零部件安裝圖往往與一線現場安裝不符，加上現場施工人員為勞務工，本身技能比較欠缺，所以安裝后的底座不能達到橫平豎直，操作桿安裝后不順直，這就造成隔離開關設備在運轉時發生空轉、分合刀閘不到位不及時等現象。

1.2 影響因素

跟蹤某條線送電開通以后在6個月的時間里對隔離開關故障問題進行分析。

圖1 隔離開關故障趨勢圖Tab.1 Tendency chart of disconnector malfunction

隔離開關故障現象有：隔離開關操作手柄卡滯、轉芯偏移、隔離開關合閘不到位、隔離開關遠動控制失效，該類故障有起伏趨勢，整體趨于下降態勢。

1.3 接觸網隔離開關操作桿材質分析

接觸網隔離開關操作桿材質采用33.37×3.2的Q 235熱鍍鋅鋼管。鋅是一種籃白色金屬，密度為7.14 g/cm3(即7.14 t/m3，熔點為419.5℃)。鍍鋅層厚度等于單位面積上的重量除以密度，鍍鋅含量要求50 g/m2，其厚度是50/7.14/1 000 000=7.003(μm),鍍鋅厚度≤80 μm，緊定螺釘采用45號鋼。

1.4 隔離開關操作桿運轉分析

隔離開關的分合閘是通過操縱桿實現分合的，而在隧道或者場段庫房預留混凝土柱的特殊區域，由于受地形限制，隔離開關安裝底座與隧道壁(或柱體表面)存在一定斜度，造成操作桿安裝時很難達到橫平豎直，即使能把操作桿調整到橫平豎直，可有些加長操作桿不是整體，在中部還保留一個連接加強部件，加上操作桿與隔離開關操作機構連接是銷釘加墊片的連接方式，運營在后期設備維保期間，由于該處開口銷斷裂，引起銷釘脫落，致使隔離開關刀閘分合不到位。

1.5 國內現有設備狀況

縱觀國內在鐵路供電系統工程接觸網專業領域內生產隔離開關的廠家設備質量現狀，無論是國內獨立公司還是合資公司，在隔離開關設備投入運營使用后，設備運轉總是存在著一些問題。運營維保技術人員把接觸網專業隔離開關的日常維保工作作為重中之重，科研技術人員應對傳統型隔離開關的設計原理進行優化，聯合設計、施工、運營等多家單位技術人員系統地跟蹤接觸網專業隔離開關在前期設計、施工安裝、調試階段、投入使用等環節，并對其中發現的技術問題分門別類進行統計和技術分析，做出一些積極的、有益的科研項目研發，已經刻不容緩。

2 研發設想

目前，接觸網隔離開關無論是手動還是電動(遠動)的，均需通過操作桿進行作業，初步構思如下：

需在隔離開關底座、操作桿上加裝“質量標準控制器”，確保一線施工符合技術標準。

保留隔離開關的操作桿，該操作桿與隔離開關本體轉軸連接部位有個位移差，在遠動、電動、手動(具有遙控工功能)均無法操作時方可使用，具體使用辦法是：通過操作搖把，先把操作桿進行隔離，開關本體轉軸連接處利用機械自動化，使其與隔離開關轉軸結合牢固，再進行手動作業。電動(遠動)操作隔離開關均不通過操作桿作業，將電機部分上移至隔離開關本體附近，通過連接進行近距離操作。減少由于操作桿長度不順直造成的質量問題。手動隔離開關需具備手動遙控功能。需有現場監控之功能，可實時傳送影像資料。

隔離開關是否可以考慮改變刀閘開合打開方式。現有的方式是上下或左右打開，所以現場安裝需考慮本體高度和絕緣距離的空間(尤其是隧道內)，在動作時，動刀閘帶有動力慣性，長期重復運作，對本體質量會有影響。建議研發一種平行打開方式，一端是靜止端，一端是動觸端。這些需要專業結構、材料、電氣等方面專家進行共同探討。

3 結語

以安裝簡便、集成電路、可靠運行、智能監控的理論原則，研發一種新型智能化接觸網專用隔離開關裝置是很有必要的，不但可以減小施工安裝工作強度，減小調試批次，還能為運營后設備的正常運行提供可靠的技術保障。