高速鐵路站內軌道電路機械絕緣節燒損處理和優化建議

任 峰 中國鐵路上海局集團有限公司上海鐵路軌道交通開發有限公司

1 情況調查

2019年3月、4月京滬高鐵XX東站5G、9G絕緣燒損共發生5次，XX電務段積極聯合工務、維管供電部門，利用夜間天窗修對相關設備進行了全面檢查處置，電務部工程師指導并參加了夜間檢查處置。

（1）聯合工務分解更換了5G/33DG東股膠結絕緣，更換后測試良好。

（2）聯合維管對牽引回流圖進行了分析，經分析，牽引回流圖中的吸上線及橫向連接線設置能滿足牽引回流要求，并按照牽引回流圖進行了全面檢查，經檢查各部吸上線（8處）、完全橫向連接（3處）良好。

（3）檢查全站扼流變中心連接板（線）及各部等阻線連接良好。

（4）組織現場車間、工區對全站各部軌道絕緣進行了阻抗測試，測試良好。

2 原因分析

5G/33DG軌道絕緣曾于2019年1月31日因動車過接觸網絕緣關節產生巨大火球，受牽引電流沖擊，5G/33DG絕緣燒損嚴重，工務重新進行了膠結。

9G/29DG軌道絕緣曾于2019年3月19日因接觸網遭遇雷害，大電流沖擊造成9G/29DG絕緣燒損嚴重，工務重新進行了膠結。由于“4.10”調圖影響，5G接北來西去的列車數量增加，5G接北來列車后改為西去發車，發車牽引回流較大，加劇了絕緣傷損程度。

另現場檢查5G/33DG、9G/29DG處絕緣軌縫相比其他切斷點絕緣軌縫偏大，其軌面灼傷痕跡明顯；絕緣軌縫較小處所軌面灼傷痕跡不明顯，個別處所沒有灼傷痕跡，原因可能為輪對越過絕緣軌縫時，輪對可以同時接觸兩端軌面，即使有拉弧打火情況，可能電弧只存在于鋼軌和輪對之間，對絕緣節的燒熔損傷較小。在車站單端“一頭堵”的回流設計原則下，車站存在回流切斷點不可避免，建議組織進一步分析回流切斷點處絕緣節軌縫大小與電弧燒損絕緣程度的關系，以增加相應的防范應對措施。

現場測量XX東站全站所有切斷點處絕緣軌縫數據見表1:

表1 XX東站全站所有切斷點處絕緣軌縫數據

圖1 機械絕緣節構造原理圖

絕緣節兩側的一端鋼軌被其中一塊夾板連通后，軌端由于回流引起的壓差施加在另一側軌端與夾板 間，導致之間絕緣出現擊穿，引起絕緣節被連通，出現絕緣破損情況。絕緣節破損后，回流通過破損處被連通，使線路出現回流不平衡情況，導致軌間工頻電壓差增大，進而施加在軌道電路設備上，形成工頻電流，沖開斷路器，引起軌道電路紅光帶，嚴重時可能燒損設備（機械絕緣節構造原理見圖1）。

3 防范措施

（1）經檢查，XX東站牽引回流圖中吸上線及橫向連接線設置能夠滿足牽引回流要求。建議設計優化縮短5G、7G、9G、11G、13G的回流路徑，側線股道5G、7G、9G、11G、13G內牽引電流需流經上行咽喉（上海端）相關道岔區段，經側線3G及下行咽喉（北京端）相關區段至XZ信號機處接入吸上線返回XX東牽引變電所，牽引電流返回路徑迂回、較長，建議采取在16/18#道岔渡線絕緣節兩側分別增加BES（K），并將渡線絕緣節兩側的BES（K）采用中心連接板連接；或在SHN進站信號機處絕緣節兩側的BES（K）中心連接板上增加吸上線。具體見圖2。

圖2 現場情況

（2）聯合工務對新膠結的絕緣性能進行分析，在牽引回流路徑優化前將5G、7G、9G回流切斷位置的軌道電路絕緣改為加強型非膠結絕緣。目前已聯系工務全部更換完畢。

（3）膠結絕緣應按照標準組裝，否則可能造成信號設備損壞，軌端絕緣不允許加厚或者采用雙軌端。在進行更換膠結絕緣時，要嚴格按照技術標準，嚴格執行施工工藝流程和標準，尤其膠結時的溫度。較寬的軌縫加大了列車泄流輪對跨壓在絕緣節兩側軌頭上的幾率，導致在股道回流斷開處的扼流變壓器出現大電流，嚴重時，燒損扼流變壓器。高鐵“接斷發連”整治后，對電弧灼傷軌頭的情況基本得到控制。但由于股道一端切斷點的存在，該處膠結絕緣故障率較高。回流切斷點處，由于牽引電流回歸，在絕緣節兩端存在較高電壓。回流連通處由扼流變壓器連通，絕緣節兩端電壓低，因此未見絕緣損壞情況。

4 解決方案

（1）可以嘗試采用東北瓦房店生產的膠結絕緣，經了解，德州東站采用，效果較好。

（2）由于XX東站連接徐蘭客專和京滬高鐵，目前雙端接發車頻次較高，尤其是5、7、9、11G.這四個股道絕緣節每日檢查測試，發現不良，立即利用天窗點進行更換。

（3）在股道回流切斷點處絕緣節兩端的扼流變壓器增設回流電抗器設備。利用回流電抗器設備對工頻呈現低阻，可使牽引回流從股道兩端回歸，減少每端流經電流大小，降低絕緣節兩端電壓。利用回流電抗器設備對移頻呈現高阻，可使切斷點連通后滿足信號迂回長度，避免“第三軌”的形成。

根據分析，在采用了回流電抗器連通雙向回流通道后，在其他條件不變的情況下，由于過絕緣節產生的回歸通道能量切換降低到原來的4%，能較為徹底的解決問題。

（4）日常利用信號集中監測設備，加強瀏覽分析和軌道電路絕緣測試，發現設備曲線不良及時啟動應急預案，聯合工務等部門立即處置，確保設備良好運用。