高鐵附加導線動態間距不足的隱患分析和改進措施

馬時達 中國鐵路上海局集團有限公司杭州供電段

AT供電方式具有供電電壓高、供電臂距離長、適應大功率動車組運行等優點。因此，高速鐵路牽引供電系統普遍采用該供電方式[1]。高速鐵路AT區段附加導線包括正饋線（AF線）、保護線（PW線）、避雷線等，主要作用為組成完整的高鐵AT供電電路、提升高速鐵路供電能力、降低雷擊過電壓造成的牽引供電設備故障率以及減少高鐵沿線電磁干擾等。設備運行過程中發現，在大風天氣下存在附加導線動態絕緣距離不足引起短路跳閘的情況。

本文先是針對滬昆高鐵在大風天氣下附加導線動態絕緣距離不足引起短路跳閘案例進行技術分析，列出附加導線動態絕緣距離的相關技術標準，接著針對不同類型的動態距離不足情況提出相應改進措施，最后從科學的源頭設計、規范的運行維護角度給出建議，確保高速鐵路的安全可靠供電。

1 附加導線動態間距不足跳閘原因的技術分析

1.1 隧道口附近正饋線與避雷線之間

（1）故障概況

2020年3月21日，滬昆高鐵諸暨杭長場至杭州南杭長線路所上行942#-940#跨中AF線與避雷線放電引起跳閘。現場天氣為雷雨大風。

（2）跳閘原因分析

杭州南至諸暨上行940#-942#（K216+296-K216+339）為曲線區段，曲線半徑7005m，鄰近東山崗隧道。

940#為非絕緣關節錨柱、942#為隧道口2#柱，944#為隧道口1#柱，其中AF線940#安裝在柱頂水平肩架田野側（設計肩架長1 500 mm）、942#安裝在柱頂針式絕緣子上，避雷線940#安裝在桿頂肩架上（設計肩架高1 350 mm）、942#支柱下錨。940#支柱避雷線高于AF線、942#支柱避雷線低于AF線，940#-942#間跨中AF線與PW線形成立體交叉（圖1）。

圖1 940#-942#跨中放電示意圖

綜上所述本次跳閘原因在6-11級大風的作用下，AF線與避雷線發生對舞現象，在舞動過程中因暴雨天氣下空氣濕度極大，導致兩線跨中交叉處空氣絕緣距離不足放電，引起短路跳閘。

1.2 電纜上網隔離開關處正饋線（引線）與電纜爬架之間

（1）故障概況

2020年3月21日，滬昆高鐵諸暨杭長場至杭州南杭長線路所1118#（K220+922）AF線引線與電纜爬架放電引起跳閘。現場天氣為雷雨大風。

（2）跳閘原因分析

諸暨杭長場至杭州南杭長線路所1118#（K220+922）支柱為滬昆高鐵910供電單元AF線上網點，架空AF線與隔開由引線連接，AF線肩架設計長度1 250 mm，現場實際為1 350 mm。實測引線與電纜爬架靜態距離1 050 mm（圖2）。

綜上所述本次跳閘原因為6-11級大風暴雨強對流天氣下空氣濕度極大，AF線（懸瓷安裝）擺動后帶動引線與電纜爬架空氣絕緣距離不足放電，引起短路跳閘。

1.3 絕緣關節隔離開關兩側正饋線與保護線之間

（1）故障概況

2020年3月22日，滬昆高鐵線義烏杭長場至塘雅線路所上行1206#-1204#跨中AF線與PW線絕緣距離不足放電，引起跳閘。現場天氣為雷雨大風。

（2）跳閘原因分析

義烏至塘雅上行1206#-1204#（K302+711-K302+760）為曲線區段，曲線半徑6 995 m。

1206#為絕緣錨段關節轉換柱、1204#為絕緣錨段關節錨柱，其中AF線、PW線在1204#柱頂平肩架田野側同架安裝，AF線低于PW線（設計AF線線夾距支柱1 500 mm，PW線線夾距支柱650 mm）；1206#支柱AF線安裝在柱頂平肩架田野側（設計肩架長1 250 mm）、PW線安裝在斜腕臂根部的田野側支座上，AF線高于PW線。1206#-1204#跨中AF線與PW線立體交叉處靜態測量距離1 000 mm（圖3）。

圖2 1118#放電示意圖

圖3 1206#-1204#跨中放電示意圖

綜上所述本次跳閘原因為，在局部大風及雷雨天氣的作用下，AF線與PW線發生對舞現象，舞動過程中導致兩線交叉處空氣絕緣距離不足放電，引起短路跳閘。

2 附加導線絕緣距離相關技術標準

《高速鐵路接觸網運行維修規則》（TG/GD124-2015）第一百二十七條規定：當接觸懸掛受溫度變化偏移時，隔離開關引線的長度應保證有一定的活動余量并不得侵入限界，引線擺動到極限位置對接地體的距離不小于350 mm。

3 附加導線動態距離不足原因分析

3.1 設計源頭上先天不足導致新線施工安裝遺留隱患

一是PW線在AF線肩架頂部的安裝方式不合理。PW線安裝在AF線間架的頂部，在PW線對向下錨、穿越開關桿和車站咽喉處支柱與硬橫梁轉換等容易產生跨中交叉、動態絕緣間距不足隱患。

二是特殊部位AF線懸瓷安裝方式不合理。大風天氣AF線懸瓷安裝方式擺動幅度相對較大，特別是隔開桿處的AF引線隨著AF線擺動量和自身的余量疊加更容易與電纜支架產生動態絕緣間距不足隱患。

三是避雷線隧道內落錨過渡安裝方式不合理。避雷線隧道外柱頂增高肩架懸掛、隧道內落錨方式，容易產生隧道口跨中交叉過渡，引起動態絕緣間距不足隱患。

3.2 運行檢修中對動態距離的檢測手段缺乏未能及時發現隱患

附加導線目前只能精確測量靜態間距，動態絕緣距離缺少統一、標準的測量儀器、測量方法，導致新線驗收接管、設備運行檢修很難及時發現潛在安全隱患問題。

集大成是研究復雜性問題的基本要求，也是研究會數十年堅持的工作方式。研究會在組織建設、學術交流及科研活動管理，在社會經濟系統工程理論方法探索和創新，在面向現實問題系統工程研究及應用實踐中，都把集大成創智慧作為基本工作模式。

4 附加導線動態絕緣距離不足改進措施

本文從避免不同附加導線跨中水平交叉和減少附加導線風偏兩方面考慮，制定如下改進措施。

4.1 隧道口附近正饋線與避雷線之間

改進措施如下：調整隧道口附近避雷線落錨位置，提前下錨縮短避雷線架設范圍，避免避雷線與正饋線之間存在水平交叉點。

4.2 電纜上網隔離開關處正饋線（引線）與電纜爬架之間

改進措施：在電纜上網正饋線引線側支柱上改進正饋線固定懸掛點，采用支柱絕緣子固定正饋線，避免開關柱處正饋線因風擺動，同時在滿足各點絕緣距離的情況下，調整正饋線引線的長度，盡量縮短引線長度，并對兩根引線適當進行兩兩綁扎。正饋線安裝方案見圖4。

圖4 正饋線安裝方案

4.3 絕緣關節隔離開關兩側正饋線與保護線之間

改進措施：將隔離開關柱兩側支柱的PW線調整至下底座安裝，保留原開關柱上PW線下底座處安裝，調整過程中注意PW線滿足安裝曲線要求。具體安裝方案見圖5。

圖5 PW線安裝方案

5 科學運行維護

5.1 強化設備質量源頭控制

在設計圖審查階段，要求設計盡量避免或減少附加導線出現立體交叉情況。建議將正饋線安裝在斜腕臂根部；在隧道口可單獨設立硬橫梁，使正饋線從硬橫梁門型框架中穿過，以增大正饋線與PW線、避雷線之間的距離。避雷線不應在隧道口內下錨，進隧道時應選擇容量符合要求的支柱提前下錨，以避免避雷線和正饋線出現水平交叉點的情況。

在新線介入階段，要核對附加導線是否有設計安裝圖，杜絕無設計施工。平推驗收要重點關注附加導線的安全距離問題，檢查驗收附加導線的懸掛點安裝位置、線索馳度是否符合設計圖要求，附加導線跨中動靜態距離是否符合規范；上網檢查附加導線在隧道口、車站咽喉處、對錨處、上網點、隔開柱等特殊處所的線索間動靜態距離是否規范。

5.2 加強設備隱患排查和整治

要結合2C巡視、步行巡視、登乘巡視、視頻回放等方式開展排查，對重點處所的動態風偏距離要上網檢查測量。針對附加導線(供電線、AF線、PW線、避雷線等)安全距離不足的隱患，包括靜態距離和動態風偏距離，凡是附加導線對接地體或其他線索靜態距離不足2 m的處所，必須上網測量風偏動態距離是否符合要求。

二是附加導線之間的安全距離，指高壓附加導線（供電線、AF線）對PW線、避雷線、接觸網的安全距離是否滿足規范要求。

三是排查重點處所必須全面覆蓋，包括接觸網供電線上網處的線索、引線對接地體動態距離，隔離開關引線、正饋線跳線對接地體動態距離，車站、隧道口AF線與避雷線、承力索交叉處動態距離，供電線轉角桿跳線對接地體距離，上跨橋、鄰近橋墩處的AF線跨中對接地體動態距離。

5.3 明確既有運行設備的動態間距標準

附加導線含引線（供電線、AF線）帶電部分對固定接地體距離滿足動態極限大于350 mm的距離要求。

附加導線（供電線、AF線）帶電部分與跨線建筑物距離滿足動態極限大于500 mm的距離要求。

AF線與接觸網距離滿足動態極限大于540 mm的距離要求。

跨中交叉處帶電附加導線（供電線、AF線）與PW線、避雷線距離滿足動態極限大于350 mm的距離要求。

5.4 研制線索動態間距測量儀器

為方便作業人員現場檢測線索動態間距數據，根據設計最大風速模擬最惡劣情況下線索動態對舞時的張力，研制空間立體交叉線索動態距離測量儀，科學、直觀檢測線索動態絕緣間距。

6 結束語

（1）高速鐵路AT區段由于增加了正饋線，對線索間、線與固定接地體間的絕緣距離提出了更高的要求。

（2）新線設計時，在隧道口附近避雷線應提前下錨，避免在隧道內下錨造成正饋線與避雷線跨中存在交叉。

（3）在正饋線固定點處適當采用支撐絕緣子，可減少正饋線因大風造成的擺動量。

（4）應避免正饋線與PW線在跨中的交叉，新線設計時，應考慮正饋線與PW線保持一定的高差，必須交叉時交叉等高處應設計為導線固定點。

（5）施工階段，應從嚴控制好開關引線的弛度，避免弛度過松造成因風擺過大。

本文針對滬昆高鐵在大風天氣下附加導線動態絕緣距離不足引起短路跳閘原因進行了技術分析，并根據不同類型的動態絕緣距離不足案例提出改進措施，最后從科學運行維護的角度給出建議，以期能提高對高速鐵路牽引供電的安全可靠性。