電氣化鐵路接觸網故障原因及其防護措施分析

賈永翔

（國能包神鐵路有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

引言

如今鐵路運輸業為社會經濟的發展提供了源源不斷的動力。在各大城市當中的鐵路交通安全受到了社會各界的廣泛關注。在鐵路交通當中，供電系統是其中最為重要的部分，而接觸網又是供電系統的關鍵所在，該設施是鐵路列車接受電力輸送的重要環節接口，并且接觸網也是全鐵路路段鋪設。因此，接觸網的可靠性關乎著城市的運轉狀態。但就目前很多城市的鐵路交通運行狀態來看，接觸網由于所處的環境和條件也是出現故障最為頻繁的一處，該處出現故障會給普速鐵路帶來嚴重的影響。并且再鐵路交通當中，由于接觸網與列車的特殊接觸模式，導致了接觸網無法像其他設備一樣準備一套備件。因此，如何提高接觸網的安全性和可靠性對于相關部門和企業是最為重要的研究課題。

一、電氣化鐵路接觸網故障原因

（一）普速鐵路接觸網接觸線類型故障分析

接觸線類故障也是接觸網經常性發生故障種類之一。接觸線作為剛性接觸網的重要組成部分，一旦接觸線出現問題難免會對接觸網造成不利影響。當前接觸線類故障主要包括拉弧燒損、接觸線磨損、接觸線面放電痕跡三種故障。1.拉弧燒損故障。拉弧燒損故障造成的原因有很多，受電弓位置不平滑、或發生變形、磨損嚴重，定位線夾設計不夠科學等都可能導致剛性接觸網出現拉弧燒損故障。2.接觸線磨損。地鐵在運行中難免會出現磨損情況，磨損達到一定程度時就會影響剛性接觸網的正常使用，產生接觸線磨損故障。一般接觸線磨損故障多發生于錨段關節、分段絕緣器接頭線夾，定位點出及分相絕緣器等關鍵部位。3.接觸線面放電痕跡故障。由于地鐵速度較快，加之剛性接觸網彈性有限，可能導致特殊區域參數變化幅度大，電弓受到強有力的磨損，導致接線面出現發電痕跡故障。

（二）普速鐵路接觸網分段絕緣器故障問題分析

現場出現的分段絕緣器故障主要是絕緣部件故障，根據表現形式可以分為顯性故障和隱性故障。

1.顯性故障可以明顯看到絕緣器構架遭到破壞：通常為一根主絕緣板斷裂，絕緣器被拉直，有時橋式絕緣子被燒損變形、甚至在一側斷裂；

2.絕緣器的隱性故障則表現出架構完整，有時只能在特定環境下才能構成故障，主要是：絕緣強度降低，絕緣滑道底部爬弧嚴重，停電線路有網壓，甚至惡劣天氣造成絕緣滑道擊穿，引起跳閘。表現為（1）絕緣滑道被電弧灼傷碳化，（2）絕緣污染引發的故障、（3）分段絕緣器消弧導角撞擊、折斷，（4）絕緣滑到出現樹枝狀碳化通道。

從分段絕緣器的工作要求和工作現狀可以看出，分段絕緣器工作在不利的環境中，其工作現狀并不能滿足工作要求的條件是造成分段絕緣器故障的主要原因。從故障產生的機理來分析：絕緣原件的機電性能保證了其正常工作的狀態，由于分段絕緣器故障主要是絕緣部件故障，所以造成分段絕緣器故障的主要原因是破壞了其具有的機電性能。主要表現在（1）絕緣滑板受到受電弓炭滑板磨損和炭粉附著，惡劣天氣條件下閃絡擊穿。（2）受電弓在分段絕緣器壓差較大情況下慢速的大取流燒斷絕緣滑板。（3）機車帶電闖分段。（4）混合牽引和環境污染的影響。

（三）普速鐵路接觸網支持裝置故障問題分析

鐵路接觸網的支持裝置對于接觸網的運行工作穩定性所產生的影響非常明顯，在鐵路接觸網的使用工作中，支持裝置也會出現一些比較常見的故障問題。比如，支持裝置的表面彎曲、裝置定位夾出現開裂和破損，同時管道被腐蝕和絕緣子產生閃落等都是其中比較常見的故障現象。在支持裝置中的平腕臂或者斜腕臂結構部分很有可能產生斷裂彎曲、燒傷偏移等各種故障問題，其中最常見的故障問題表現為腕臂的彎曲和斷裂，并且這一故障問題對鐵路接觸網的工作運行安全性所產生的影響尤為明顯。造成接觸網絕緣子的故障問題和外部環境氣候之間有著密切的關聯，主要是因為受到雷擊、臟污及覆冰所造成的各種沿面放電故障。因此，在雷雨季節條件下，需要對絕緣子部分展開重點檢查，避免產生雷擊故障問題；在非雷雨天氣環境下，則需要有效做好接觸網絕緣子的防污處理工作，在積雪天氣環境下需要充分做好絕緣子表面的浮冰積雪處理工作。在接觸網的支持裝置定位器中，存在的主要故障表現為脫落問題，產生這一問題的主要原因是受電弓產生故障或者接觸網中的定位線夾功能失效，而受電弓所產生的主要故障問題表現為腕臂斷裂和變形兩種問題。

二、電氣化鐵路接觸網故障防護措施

（一）故障搶修

針對接觸網供電故障的處理應遵循“先通后復”的原則。若故障發生在車場，場調應與指揮部人員溝通，做好交接工作，以便搶修工作可順利開展。在故障發生后，要組織救援人員有序進場，在明確現場情況后制定初步救援方案。在方案的落實過程中應積極疏導乘客，減小影響范圍，切實保證運輸安全。若因弓網故障導致結構或相關設施系統受損，將加大故障搶修的難度，因此，需要先根據受損結構或設施的實際情況采取處置措施，為正式搶修工作創造安全的環境。現場負責人組織人員進入現場，根據救援方案的要求展開搶修工作。現場人員需要精準劃定搶修區域，任何與搶修作業無關的人員均不可進入現場。為提高救援效率，各專業搶修隊伍在做好自身專業工作的同時應加強配合、協同作業，打通信息溝通渠道，縮短故障搶修的時間，恢復正常運營狀態。

（二）弓網狀態監測

為預防弓網故障出現，應依托計算機系統與信息化技術，構建弓網自動監控系統，在弓網中設置若干數量傳感器裝置，傳感器持續向系統上傳監測數據，工作人員對比監測數據與額定值，即可準確掌握弓網實時運行情況，發現故障問題，快速鎖定故障點與開展檢修工作。例如，在某電氣化鐵路工程中，弓網主要監測項目包括接觸線高度、拉出值、振動補償值、雙支接觸線高度差、雙支接觸線橫向距離。其中，拉出值測量范圍為±625mm、分辨率為1mm、最大允許誤差為±10mm。大大降低了弓網故障的發生率。

（三）接觸網故障防護措施

首先，需要基于接觸網工作區域的地理條件和氣候環境條件進行針對性防控和處理。在接觸網故障防護處理工作中，受雷電天氣和各種自然災害因素的影響，對鐵路接觸網所產生的干擾相對較大，同時所形成的破壞性存在一定的隨機現象。因此，在工程設計防護工作過程中必須充分考慮到外部天氣環境因素對接觸網的運行工作狀態所產生的干擾。尤其在一些雷雨天氣頻發的地區，可以在鐵路沿線部分增加避雷器設備數量，同時架設避雷線。避雷線需要直接安裝在接觸網鋼柱的頂部區域，同時通過采取綜合接地處理工作方法，接地極和地面之間的接觸電阻大小設計方面必須符合接觸網的防護工作要求，當接地極達到運行工作期限和條件之后，則需要對接地電阻進行有效檢測，觀察接觸網的運行數據情況是否保持正常。

（四）完善接觸線類故障防范機制

1.避免拉弧燒損

在避免拉弧燒損方面相關人員可以從拉弧燒損原因入手，阻斷其發生的源頭，為接觸網質量提升提供支持。相關人員需要及時加強受電弓監測力度，一旦發現其發生變形要第一時間進行更換。剛性定位線夾設計方面，可采用專業BIM 技術，反復對設計進行模擬，提升剛性接觸網質量。相關工作人員在日常監測中要關注受電弓位置的變化，一旦發現其不平滑要及時進行處理，阻斷拉弧燒損出現的原因。

2.加強接觸線動態監測

相關人員可以利用先進技術，對剛性接觸網中接觸線進行動態監測，及時對受損的接觸線進行處理，且在監測中需要注重監測錨段關節、分相絕緣器接頭、整備線隔離開關等接觸線常發故障部位。

（五）創建高素質的應急指揮中心

接觸網停電后現場負責人應及時感知情況，并與調度指揮中心取得聯系，加強信息反饋，通過多方協作確認故障信息，確保信息無誤后向值班調度報告。在故障處理過程中，調度指揮中心主要負責前期的應急指揮，根據現場情況生成預案后交給現場應急指揮部，合理調度專業人員。現場指揮期間根據弓網故障的實際情況采取相適應的組織規劃，若故障發生在車場，前期由場調指揮；若故障發生于正線，應由值班站長統籌規劃，指揮故障處理工作。

結語

綜上所述，電氣化鐵路接觸網故障具有成因復雜與形式多樣的特征，工作人員需要深入了解接觸網故障問題的主要產生原因，綜合采取上述故障防護措施，重點開展接觸網日常維護檢修與狀態監測工作，有效預防與及時解決接觸網故障問題，改善電氣化鐵路運輸能力與接觸網工作質量，推動中國鐵路事業的健康發展。