高速铁路牵引供电常见故障分析

任 亮

上海高铁维修段，江苏杭州 310016

0 引言

沪杭高铁地处高度发达地区，客流量极大，自2010 年10月1 日开通一年多以来，在各方面努力及配合下，平稳的度过了过渡期，目前供电设备运用状况良好，运输秩序井然，特别是正常运营的情况下没有发生严重的牵引供电和弓网事故。本文从供电部门角度对沪杭高铁路开通初期及运营中供电方面常见故障作些分析及总结。

1 沪杭高铁供电常见故障原因分析及处理办法

1.1 牵引变电相关故障

牵引变电所最常见的故障是牵引变电所跳闸，牵引变电所跳闸绝大多数情况不是牵引变电所内的故障而是牵引所以外的设备出现问题后引起的。

1.1.1 故障原因分析

在牵引所故障中断路器跳闸是最常见故障，沪杭高铁在近一年多共计各类跳闸几十次，跳闸的主要原因主要有以下几个方面：1）雷击引起牵引所跳闸；2）机车自身原因引起牵引所跳闸；3）过负荷引起牵引所跳闸；4）外界环境引起牵引所跳闸。

1.1.2 故障处理及应对办法

应对以上牵引所跳闸主要从以下几个方面：1）沪杭高铁处于雷暴区不可能消除雷雨天气，在每年的雷雨季节来临前对管内的避雷设施及接地系统进行全面检查。检查内容主要包括牵引所、AT 所、分区所处的避雷针及上网点处的避雷器及其引线等，保证这些避雷设备设施符合要求，以限制雷电波的幅值，从而减少跳闸次数。一旦雷击引起跳闸后要按要求去故障点巡视，要找出雷击点并检查设备损坏程度，进行相应处理；2）对于机车自身原因引起的跳闸作为设备管理单位加强与机务部门的联系来获得更多的信息，在确认为机车原因跳闸时对牵引所跳闸时机车所在位置进行检查，避免因机车故障对接触网设备造成损坏；3）对于过负荷引起的跳闸在沪杭高铁出现过多次，特别是许村牵引所213、214 断路器在2012 年3 月至5 月频繁的出现跳闸现象。 要解决这种问题从两个方面入手。首先，从牵引所的整定值入手，只要稍微调高牵引所的整定值即可解决。因为这种现象不是每天都发生，而是间隔的发生，说明最大负荷时刚好与牵引所的整定值相差不多。其次，延长该供电臂区间的列车追踪间隔或者降低该区段的列车速度(限制列车取流)；4）对于外部环境引起的牵引所跳闸如异物、鸟巢、树木、绝缘子污闪、临近线路施工等，最有效手段就是利用监控系统尽早发现并处理，防止事态扩大。

1.2 接触悬挂及接触网相关的故障

接触悬挂及接触网设备故障最常见的就是线间距及零部件松脱。接触悬挂线索与线索间以及线索与腕臂零部件间都会产生摩擦，特别是受温度变化的影响可能导致某些线索与设备间距不足，从而导致不同设备间摩擦或电气烧伤等一系列问题。

1.2.1 故障原因分析

接触悬挂及接触网常见的问题主要是关节及线岔处线间距不足，主要发生在承力索、接触线、弹性吊索、吊弦及接触悬挂设备之间。对照沪杭高铁接触网主要技术标准，在正常情况下不会出现故障，但在随着外部环境的变化特别是温度的变化会导致线索发生物理变化。物理变化常见就是线索的热胀冷缩，线索一旦发生这种变化原先接触网静态参数也会发生相应的变化，这样就会导致故障的发生。另外，施工过程中的疏忽也会导致接触网故障的发生，如电连接压接不规范。

1.2.2 故障处理及应对办法

本着“精检慎修”的原则，发现线间距不足的处所能够满足静态标准不能满足动态标准时，主要采用在线索上加装绝缘护线条和加装等位线的方法处理，并定期对所加的绝缘护线条进行监测。静态标准难以满足且已经相磨的处所，制定方案对接触悬挂进行调整。对线索间距的变化规律还处在摸索阶段，在掌握了变化规律后再进行调整，这样不会因反复调整对设备造成损害。另外，对于线岔及关节式分相定期测量，一旦发现静态数据发生明显变化就要重点对该部位进行全面检查。

1.3 隔离开关相关的故障

隔离开关牵引供电系统中重要设备之一，设置隔离开关的目的主要有：1）通过隔离开关的开合将需要停电的设备或线路与电源可靠的隔离，以保证检修等工作的安排。2）当线路出现故障时改变供电方式，如越区供电、迂回供电等。一旦隔离开关出现故障以上功能将不能实现。

1.3.1 故障原因分析

隔开开关常见的故障有以下几个方面：1）机械方面故障要是隔离开关的刀闸的开合角不到位以、电机及整理部件损坏、螺栓力矩不够造成虚接导致电气烧伤；2）远动方面故障主要表现在本地与电调综自系统显示不一致或非远动分合闸及远动无法操作，其主要原因是综自系统故障；3）电气方面故障主要表现为因铜铝过渡处没有按要求使用铜铝过渡板造成化学腐蚀；4）隔离开关附属设备故障主要是固定在隔离开关支柱上的附加设备，如PVC 管等脱落造成故障。

1.3.2 故障处理及应对办法

针对隔离开关常见故障处理方法为：1）机械方面的故障是对烧损的静触头进行了更换。并定期检查隔离开关操作设备及分合角，通过红外、紫外等先进设备进行监测以及测温片等手段加强监测；2）远动方面的故障要求厂家定期对相应的数据采集模块进行检测，发现问题进行更换；3）对于因施工造成未安装铜铝过渡的处理办法要求施工单位对没有安装处所全部重新安装。4、隔离开关上附属设备脱落主要是固定附属设备时使用了塑料的绑扎带，经长期日晒雨淋老化断裂，造成附属设备脱落，处理方法是用不锈钢丝固定并利用各种巡视方式加强监测。

1.4 分段绝缘器故障

本线采用的是吴江天龙DXF—(1.6)Ⅱ分段绝缘器，这种分段以可靠性高被高速铁路广泛使用。

1.4.1 分段绝缘器故障

分段绝缘器故障有：1、绝缘滑道被打坏。2、销弧角断裂。3、本体电弧灼伤。4、表面碳粉堆积。

1.4.2 故障处理及应对办法

分段绝缘器主要布置在站场及线路所附近，因此监测、检查稍微方便一些。在安装分段绝缘器前仔细检查分段绝缘器外观确保安装上去是个合格的分段绝缘器，安装时严格安装标准安装，然后安装一年两次检查基本能保证分段绝缘器正常使用。很多出现问题的分段绝缘器都是安装时存在一定问题，使用很短一段时间后就暴露出了。对于使用频繁的分段绝缘器减少检测、检修间隔，并清扫表面堆积的碳粉，保证分段绝缘器绝缘性能良好。

1.5 避雷器

金属氧化物避雷器优点是产品体积小、重量轻、不易破损、运输安装方便，因此避雷器本身很少出现问题。

1.5.1 避雷器常见故障

避雷器相关问题有：1、避雷器爆裂。2、避雷器脱离器损坏。3、计数器避雷器失效。4、避雷器接地极损坏或电阻过大。

1.5.2 故障处理及应对办法

避雷器一般安装在牵引所、AT 所、分区所上网点上，因此在监测、检测、检查这些重要部位的同时对应对避雷器进行同步进行状态确认。首先，实验合格的避雷器不易发生爆裂，在安装前确认检验合格，正确的运输及储存，定期对避雷器脱离器、计数器、接地极检查，并对接地电阻进行测量，发现问题及时处理。每年雷雨季节来临前全部检查到位，做好相应的台账记录。

1.6 弓网故障

容易发生弓网故障的地方是线岔、电分相、曲线段及各类线夹处，设计存在缺陷或者检修存在缺陷都会导致弓网故障。弓网故障是个综合性的故障，接触网或受电弓出现问题都会造成弓网故障。这里仅对因接触网方面产生的弓网故障分析。

1.6.1 常见弓网故障

随着速度的提高，高速接触网的动态变化显著增大，受电弓与接触网之间会出现离线现象，受电弓会因为磨损等产生划痕甚至损坏。常见弓网故障都是受电弓和接触网关系不良引起，主要有：1）脱弓、打弓、钻弓、抬弓；2）机车自动降弓；3、拉弧。

1.6.2 故障处理及应对办法

消除弓网故障主要是做好接触网全面检查工作，杜绝因失修造成接触网参数变化，具体做法：

1）加强对接触网设备的监测、检测、检修。对重点设备做好数据记录及分析，各部螺栓的紧固达到要求力矩；

2）严格按温度曲线安装、调整接触网设备，保证补偿装置、支持装置、定位器、开关引线、电连接线在温度变化时不致影响受电弓取流或参数发生较大变化；

3）加强外部环境的监管。做好线路添乘及巡视，对上跨桥、上跨线、附近广告牌、塑料布、节庆气球等及时发现及时处理，防止落到接触网上造成弓网故障；

4）对下发的动检数据应足够重视，仔细检查认真复测。

2 结论

高铁是近几年发展迅速，没有一套成熟的运行检修模式，高铁的运行检修都还处于摸索阶段。探索出一条既安全又高效的设备养修体现十分重要。为保障人身和设备安全，设备管理单位采取了加强措施，确保高铁接触网供电系统的安全稳定运行是我们努力的方向。

[1]刘启明.最新电气化铁道接触网规划、设计、施工实用全书.1版，中国电力出版社，2004，11.

[2]于万聚，高速电气化铁路接触网. 成都西南交通大学出版社，2003.

[3]李群湛，贺建闽.牵引供电系统分析.1版，西南交通大学出版社出版发行社，2007，9.

[4]高速铁路接触网运行检修暂行规程.中国铁道出版社出版发行，2011，3.

[5]上海铁路局沪杭高速铁路技术规章文件汇编.上海铁路局总工程师室，2010，10.

[6]沪杭甬客专沪杭段技术交底说明书.中铁第四勘察设计院集团有限公司，2010，3.