(天津南环铁路电务有限责任公司 天津西青区 300381)
摘要:接触网是电气化铁路供电系统的重要组成部分,沿铁路轨道两旁架设,通过受电弓向电力机车提供电力。接触网由悬挂机构、定位机构、支撑机构构成。接触网所处环境经常发生变化,从而导致其经常出现故障。因此,分析接触网病害现象及产生原因,对接触网的检测检查就显得非常必要。本文对接触网病害现象及产生原因进行探讨。
关键词:接触网;病害现象;产生原因
1病害现象
1.1接触线断裂、零部件烧损
断裂通常包括附加悬挂线索断线,接触导线断裂,接触网各个零部件变形、扭曲,脱落等;接触网带电部分对地放电,电线连接部位过热导致与其接触部位损坏;接触线、承力索、供电线等电气线路烧断或断线;设备连接零部件、电线连接和固定部分烧伤、烧损;承力索悬吊处或定位器钩处烧伤损害,绝缘子放电甚至被击穿等。
1.2接触线磨耗
根据调查表明,刚性接触网接触线平均磨耗比柔性接触网接触线平均磨耗大很多。刚性接触网接触线及悬挂磨耗比较严重,在机车运营多年后受电弓会接触汇流排。如果受电弓与接触线之间接触压力过大,将会加快接触线的磨损,降低接触网的寿命。受电弓随机车运动过程中一直与接触线接触,因此受电弓滑板和接触线之间的磨损是一直存在的,随着磨损的不断加大,最终可能导致断网这样的严重事故。
1.3受电弓磨耗
电力机车受电弓碳滑板的磨损并非均布的,对地铁线路运行的调查中发现,接触网弓网磨耗程度十分严重,主要原因在于受电弓在于接触网接触过程中,工作面不是均匀的接触,从而导致接触线损耗不均匀。另外接触网的维修检查工作不到位的情况下,也会造成部分隐患未及时发现,从而导致安全事故的发生。刚性接触网弓网磨耗问题经常出现,它们之间的磨耗主要分为波浪型磨耗、中心偏磨型磨耗、裂缝型磨耗等。受电弓的不规则磨耗导致了接触线的偏磨。接触线偏磨又加剧了受电弓的不规则磨耗,因此在它们之间形成磨耗的恶性循环。在列车运动过程中,受电弓凹陷部位与接触网不断撞击,导致受电弓不规则磨耗进一步加大加深,凹槽的加大加深,导致弓网接触应力的加大,进一步加剧接触线的磨损,导致弓网关系的不断恶化。
1.4接触网遭受雷击
接触网的雷击包括直击雷击、雷电反击和感应雷击过电压。对于接触网遭受雷击形成过电压危害的情况又分为3种情况:在接触网线附近的地方出现雷击,导致接触网出现感应过电压;接触线直接遭受雷击,从而导致接触网上有过电压生成;接触网支柱遭受雷击,在接触网支柱上产生过电压,导致绝缘子的雷电反击。依据接触网安装方式,雷电过电压导致接触网绝缘子的绝缘部位击穿,最终造成接触网线路失去电压。
1.5覆冰灾害
接触网覆冰受季节、气候、地形、温度、湿度及风速等因素影响,在高湿低温、高海拔地区更容易发生覆冰积雪现象。按照对接触网的危害程度,覆冰现象可分为雾凇、积雪、霜、冰冻等现象,在列车的运行过程中,接触网导线有电流通过,所以接触导线不易结冰。但比较寒冷地方上的列车,由于列车需要在夜晚进行综合检修,或者由于线路需要维修,在开天窗这段时间内,如果气温较低,都会导致接触网上生成覆冰。接触线覆冰会造成电力机车从接触网上取电困难,产生电弧、燃弧。另外接触导线上的覆冰导致受电弓过多的磨耗,损害弓网关系,严重时列车会得不到运行电力,从而导致列车晚点和影响列车正常运行。
1.6绝缘子污秽、污闪和松脱
绝缘子是悬挂和支撑各种导线,并使带电导体和接地体之间保持足够距离和绝缘的零部件。绝缘子作为电气化铁路接触网中数量大、种类多的零部件,对整个铁路供电系统的正常运行显得十分重要。它起着支撑导体和绝缘体,以及隔绝导体之间、导体与大地之间电流的作用。由于绝缘子所处室外环境,需要面对风、沙、雨、雪、雾、冰、微尘、鸟粪等各种环境的侵害,其表面会积聚一些不溶性电解质及不溶物(统称为污秽物)。
绝缘子污秽时,在恶劣的外部环境影响下,绝缘子表面污染程度逐步加深,绝缘子绝缘能力明显下降,局部电场较集中,易发生污闪,出现强烈的电弧放电现象。绝缘子污闪发生会导致所在线路电力中断,列车停止运行等事故发生,铁路安全运行受到影响
1.7接触网硬点危害
列车在运行中,受电弓与接触导线之间不断产生摩擦,为了获得列车运行需要的工作电流,受电弓与接触线之间需要存在一定的压力,但是由于其它原因导致弓网之间出现相对位置、压力和速度的突变,引起弓网之间出现瞬态变化,通常称引起机车受电弓与接触线的接触力变化的地方为接触硬点。硬点危害主要有三个方面:一是受电弓和接触导线产生的水平方向和竖直方向震动,增加了接触导线与受电弓之间磨耗,长时间会导致接触网磨损加快、直至断线及受电弓断裂。二是导致受电弓和接触网在瞬间发生脱离,我们通常称之为“离线”,离线发生时,经常会有产生火花或电弧,烧伤受电弓滑板和接触线表面,对机车电气系统及供电系统造成伤害。
2病害产生原因分析
2.1施工原因
接触导线在放线过程中没有采用恒张力放线车放线,接触网其它零部件在安装调试过程中,没有严格按照施工工艺施工,导致各个零部件在长时间运行后,出现松动、脱落、偏离原来的位置。接触网连接用的螺栓螺母等紧固件没有严格按照规定扭矩拧紧,造成紧固件在受电弓与接触网相对运动过程中松动、脱落。另外接触网零部件在生产过程中存在的质量隐患,都可能造成接触网故障。
2.2接触网应力应变
接触网在长期运行过程中的产生的疲劳破坏、在施工过程中存在质量隐患问题导致带病作业,都有可能造成接触网部件发生形变。随着车速的提高,接触线与受电弓之间的接触应力变大,造成接触网上形成较大的应力,导致接触网零部件震动和变形,长时间的应力应变导致螺栓和零部件松动、脱落。
2.3接触网设计不合理
由于设计存在缺陷,接触网部分零部件存在一定的安全隐患,当温度发生变化,接触网固定部分零部件的热胀冷缩导致与之连接的接触导线也出现变化,当导线松弛度过大时,在机车运行过程中会产生接触网故障。
2.4零部件本身质量缺陷
接触网零部件本体质量不合格,在外界自然环境发生变化的情况下,导致接触网本身零部件性能发生变化,满足不了极限状况下的工作性能要求;另外接触线在长期动态接触工作过程中发生疲劳损伤,在这种状况下,零部件会过早的变形或脱落,引起设备或弓网故障。
2.5绝缘子本身问题
绝缘子污秽长时间未清扫,所处环境恶劣,绝缘子上覆盖一层杂质,从而导致绝缘子被击穿。绝缘子的绝缘性能不能适应恶劣的工作环境,例如由于处于化工污染的环境中,即使绝缘子本身没有过多污秽,也会发生放电击穿现象。
2.6自然环境因素
柔性接触网处于露天的工作环境当中,受环境因素影响很大(如雨、雪、风、沙、冻等恶劣天气导致接触网性能发生变化,或者轨道、路基等因素导致支柱倾斜倒塌等),同时遭受外界因素意外撞击造成接触网支柱及接触悬挂参数的变化等。
结束语
以上论述分析了接触网病害的一般现象,并对接触网病害现象产生的原因做出了分析,提出了接触网病害的一般检测方法,为后续接触网病害问题的预防和解决提供了一定的理论依据。通过分析提高了对接触网病害的认识,为接触网的检查维修以及轨道的维修工作提供理论支撑。
参考文献
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[2]接触网张力检测系统研究与设计[J].谭平,李裕智,刘志健,Ahmed Raza,李增勤.电气化铁道.2020(01)