接觸網主導電分流回路的危害和應對策略分析

董 宇

（中國鐵路上海局集團有限公司徐州供電段）

0 引言

在我國鐵路交通事業不斷發展的當下，鐵路交通技術管理工作水平不斷提升。接觸網是指與鐵路線平行的上方架設的線路及設備，主要包括主站和輔助系統。接觸線是由導體與電流通過過渡區、絕緣子和接地端之間所形成的中間線路。通過電流互感線圈將電壓信號傳送給驅動設備，接觸線的電阻比較小，接觸網是一種特殊的輸電形式。電力輸送應該確保接觸網既可以滿足高速受電弓取流特點，還應該保障大張力機械性能，切實確保電力資源傳輸的安全與穩定性。當前我國鐵路交通管理制度不斷完善，對于供電段接觸網設備質量管控逐步提升，目前已經對接觸網具有良好的管控技術，保障接觸網穩定運行。但是從客觀層次上來看，當前社會對鐵路的運輸需求不斷增大，負荷逐漸增大，行車密度增加，進而導致接觸網運行時長加長，其安全問題成為鐵路交通管理工作的重點難點，主導電分流回路是導致接觸網安全隱患的主要原因之一，為此必須要對主導電分流回路問題進行嚴格把控，制定出科學合理的安全隱患解決辦法，確保我國鐵路交通安全、穩定運行。本文將對接觸網主導電分流回路的危害和辦法相關內容進行詳細分析。

1 主導電分流回路內涵概述

1.1 主導電回路

接觸網主要是沿電氣化線路不間斷為電力機車輸送電能，在設備結構中增加提升整體鐵路工程接觸網導電性能的組件，主導電回路的主要功能便是實現導電功能，主要由回饋電線、隔離開關、開關引線、接觸線、電連接器等組成。針對主導電回路來說，各個結構之間為了使得主導電回路在線路上延伸由各種線夾連接而成，從而確保鐵路工程接觸網的高質量應用。線夾的分類主要有供電線夾、電連接線夾、導線接頭等。主導電回路當中電氣聯結必須要具備穩定性、高效性，確保主導電回路不會出現阻斷情況。其中一部分的功能結構設計為完成必要的機械性能，比如支撐，定位，以及懸掛的作用，通常由軟橫跨、吊弦、支柱、承力索等構成。這些部件雖然在設計時不考慮具備載流功能，但實際運行中通常處于帶電狀態，如下圖所示。

圖 主導電回路運作結構圖

1.2 主導電分流回路

接觸網中牽引電流大部分是通過主導回路中接觸線、開關以及電連接器流過。實際事故案例中出現定位器脫落，垂下，定位環線夾燒傷，斷裂等現象，交叉線索在交叉處電燒傷等等，甚至有些場站區段出現弓網故障。主導電回路受阻之后，還有可能導致吊弦電腐蝕嚴重，改善措施為在適當位置裝設電連接，比如承力索與接觸線之間，這樣有效減少電流對吊弦的腐蝕。為有效解決鉸接處電位差電弧燒傷問題，可加裝電位線，使用限位定位器，阻止出現主導電分流回路問題［1］。

2 接觸網主導電分流回路原因

2.1 設計施工隱患

在我國電氣化鐵路事業不斷發展的當下，電氣化鐵路的覆蓋規模不斷增大。據調查，截至2020年，中國電氣化鐵路運營里程達到10.9萬公里，預計到2026年，我國鐵路電氣化率達到89%，促使接觸網的規模不斷增大。我國幅員遼闊，地理環境非常復雜，為接觸網設計帶來了一定難度。在開展接觸網設計的過程中，重點考慮線路持續載流量設計，滿足大負荷機車以及重載機車運量，尤其注意對于一些存在坡度較大的站場，在各類終端設備連接處要考慮實際荷載容量，比如線夾容量偏小時，當機車提速以及連續運行時，就會導致電氣燒傷，甚至出現斷線等安全事故，為軌道交通安全運行帶來不良影響。另對于一些場站多股道結構，接觸網往往較為復雜，線索縱橫交錯，在獨立的分段處，對施工安裝要求較高。比如吊弦、定位器以及腕臂等部位，偏移量要嚴格控制，不能超過允許偏差范圍，承力索以及接觸線的張力偏差也必須控制在允許偏差范圍。錨段關節是處于兩個相鄰錨段的銜接部位，對于絕緣錨段關節還具有同相電分段功能，要能夠保障在機車通過時，受電弓能進行平滑過渡。

受外界環境、風力等諸多因素影響，線索絕緣不滿足時，很容易導致弧光放電，造成設備電燒傷。施工時必須保障連接處的線夾使用同一材質，如不滿足則會在實際運行中導致接觸點阻抗較大，造成線索線夾損壞。

2.2 主導電回路未閉環、導電通道曲折

因為接觸網自身結構非常復雜，在進行電氣聯結過程中，在多種因素的影響下，導致主導電回路導電通道受阻，很容易引起分流。在進行接觸網設計中，承力索、吊弦等部件僅僅起到機械支撐作用，并不承擔牽引電流的功能。但是針對該結構中，與主導電回路之間以及相互之間的連接不具備導通牽引電流的條件。對非載流承力索來說，承力索與接觸線被點連接線連接成同一回路，所以雖然設計不要求承擔導流任務，從實際并聯回路導流原理來看承力索中具備一定牽引電流，此種情況在接觸網中屬于正常現象，有研究表明當電流為全部牽電流的10%是正常的，若超過此數值便可以判定為主導電回路導流不暢通。吊弦在接觸網中的主要作用是保持線路形成一定的弧度以及均勻彈性，其環節式并不是導流作用，而是保證受電弓運行過程中形成柔性接觸。吊弦出現不正常的原因也可能是由于主導電回路出現了問題，應該及時進行查找。針對定位器與腕臂來說，主要功能是支撐機械作用，并不具備牽引電流的功能，當出現發熱現場時，應該及時進行檢查和處理［2］。

2.3 股道間電連接設置遠離軟橫跨

針對一些站場來說，在進行設計、施工的過程中，場站股道之間的電連接長度較長，距離軟橫跨定位距離遠，致使定位繩分流較大。分流電流路徑就會從相鄰股道途徑定位繩、線夾以及定位器等支撐結構牽引電流到該股道中來。當機車經過時受力原因導致定位器與定位線夾松動導致接觸面變小，瞬時電阻值增高，局部溫升增大極易導致定位鉤電燒傷，距離股道電連接越遠，在長時間運行情況下燒傷事故就越嚴重［3］。

2.4 零部件分流

接觸網當中零部件分流產生的危害也比較常見，比如電流分布不均產生熱應力以及機械損傷等，在分流的部位就會對零件產生電氣燒傷。接觸網中電氣連接的好壞、質量性能決定了對其他零部件分流影響就會越小。但由于接觸網結構設計的影響，分流回路無法避免，零部件中分流的現象在所難免，會產生電灼傷的危害隱患。尤其是鉸鏈等活動位置，電弧燒傷比較嚴重。比如在檢修時發現，在電氣連接正常的情況下，吊弦線夾內彎曲處出現斷裂，燒傷情況出現，特別是場站有大坡區間，這種現象會更加明顯［4］。

3 接觸網主導電分流回路的危害

3.1 燒斷定位環線夾

接觸網主導電分流回路的危害之一，便是燒斷定位環線夾情況。結合實際案例來看，2013年7月13日，京滬高鐵某變電所跳閘，跳閘的同時，另一車次動車組從徐州東站段出站，某一車廂受電弓碳滑板斷裂，直接導致弓網故障，出現緊急停車。經事故檢查發現，徐州東站下行出站側接觸網部件型號參數為定位器G3型1200mm，定位鉤及定位環線夾材質一致。通過工區天窗點對故障位置檢測，出現定位環線夾以及定位鉤發生嚴重電燒斷問題，定位器出現脫落，并且纏繞在上下部固定繩電連接線上。事故原因分析為定位器與定位環線之間不存在電氣連接線，在另外一輛機車出站時，弓網的動態振動導致兩個部件接觸不良，造成局部拉弧放電，連接處電燒傷。通過分析車站機車取流過程，正常運行電流應該經由下行正線岔電連接給電力機車供能，而當實際出現更近的電流通道時，電流會選擇更近的路徑，穿過導電薄弱位置即出現放電燒傷，導致接觸網事故［5］。

3.2 定位器脫落

接觸網主導電分流回路的另一方面危害便是定位器脫落。結合實際案例來看，2014年3月31日，某動車段出現接觸網軟橫跨節點零部件脫落事故，現場巡檢員發現是由于鋁合金定位器從定位支座脫落垂于定位繩下方，這種情況非常危險，如果此時段有鐵路機車通行，將會造成嚴重事故。機車車段內供電臂內股段電連接不正常，導致主導電分流回路，定位繩將正線電流分流到側線。通過分析車站機車取流過程，正常運行電流應該經A道接觸線為機車供能，實際上還有部分電流從鄰近接觸線經過軟橫跨選擇更近的路徑，流經定位繩再環流回去，穿過導電薄弱環節時即出現放電燒傷，導致接觸網事故。原因分析后發現，定位器與定位支座未安裝電氣連接線，而兩個部件為非永久固定性連接，無法實現等電位作用［6］。

4 接觸網主導電分流回路危害的解決辦法

4.1 隔斷分流回路

隔斷分流回路是解決接觸網主導電分流回路危害最為有效的方式之一，能夠彌補主導電分流回路線索以及設備載流量不夠的情況，避免長時間處于過載運行狀態。接觸網平面布置設計的過程中，應該杜絕形成接觸網主導電分流回路情況。軟橫跨等位置股道之間應該科學合理設置絕緣子節點，有效隔斷分流回路。隔斷分流回路也是消除接觸網主導電分流回路危害的主要思路，但是在我國鐵路事業快速發展的當下，站場股道數量相對較多，并且咽喉布置復雜等諸多特點，直接會造成設置絕緣子節點困難，若強行進行絕緣子節點設計，很容易導致整個接觸網設計不合理，為此必須要在確保基礎網設計合理的情況下，最大程度確保隔斷分流回路［7］。

4.2 強補分流回路

分流回路靠近電源側安裝并聯的電接線情況下，在進行接觸網主導電分流回路危害防治時，可以借助強補分流回路的方式進行處理。借助強補分流技術，能夠將電源側并聯的電接線分配較大電流，從而防止分流回路長時間載流量超限。在機車經常啟動處的股道間，增加必要的電連接，線索交叉跨越處，按照規定距離裝設等位線。另一方面做好接觸網零部件絕緣措施，也能夠有效阻止分流回路，比如在吊弦、腕臂、定位繩、定位環線夾處設計絕緣墊。采取新型設備，比如接觸網限位定位器，有效降低接觸電阻［8］。

4.3 合理確定供電線索及設備

隨著鐵路挖潛擴能，在目前的運行方面，主導電回路很多設備及參數已經達到上限，甚至超過設計時裕量，需要增加新設備或者改變舊設備原有結構或材質。比如線路優化，在進行網點布局時，需要考慮其供電半徑、負荷等級以及用電能力等因素，合理確定供電線路。由于不同類型設備之間存在著一定差異性，實際設計中應當根據遠期容量與鐵路運量目標來選定主導電回路中的設備及線索，通過對不同類型負荷負載率曲線來分析各電壓等級配比，結合接觸網實際運行狀態選擇合適的主導電回路容量，確保額定載流量大于實際載流量，確保可承受電流長時間運行，保證接觸網運行安全可靠［9］。

4.4 及時進行檢修巡視

為了避免接觸網主導電分流回路危害，檢修人員要按照規定的標準對接觸網當中的設備、線路以及相關參數進行檢查，并能夠根據實際情況及時調整工作計劃，以保證系統運行穩定。有些零部件長時間運轉而使其性能下降，因此可以借助日常監督管理，定期對主導電回路巡檢。比如發現錯誤接線、零部件發生彎曲、折斷或者變形等，不同錨段線索之間立體交叉的垂直距離發生變化，定位器或者定位線夾彎曲處有電腐蝕情況，非正常電流轉換的跡象等。這些情況都可能導致整個接觸網出現斷裂或卡阻現象。檢修巡查工作是一項技術要求較高的工作，需要具有一定經驗以及接觸網技術水平的人員參加，根據現場情況判斷事故發生原因，找出故障點，并能夠與設計要求對照，及時發現潛在的主導電分流回路問題，保障接觸網安全通暢［10］。

5 結束語

總而言之，為了避免接觸網主導電分流回路對鐵路交通安全帶來威脅，應該制定預防措施。為此，探討接觸網主導電分流回路觸發要素，及時發現問題并解決問題。結合實際情況，做好隔斷措施，借助強補分流回路的方式進行處理。在運行過程中，要加強對工作人員操作規范和安全意識的培訓。定期開展對相關人員思想道德素質、專業技能水平以及技術能力的培訓提升，同時也應該注意對一些重點崗位落實責任人制度，根據實際情況采取相應措施進行有效預防或控制危害的發生。定期及時進行檢修巡視，確保主導電回路的導線質量，確保我國鐵路交通接觸網管控質量。