高速电气化铁路常见接触网故障分析与处理

费盛涛

【摘 要】通过对故障现象应采取措施的研究，有助于加强对故障本源的认识，促使人们提高对接触网的综合维护能力。

【关键词】高速铁路；接触网；故障分析

1.高速铁路的负荷特点

牵引负荷大，可靠性要求高：客运专线列车速度高，高峰时段密度大，空气阻力随速度呈几何级数增长，列车牵引力主要克服空气阻力运行，牵引负荷很大。

列车负载率高，受电时间长：列车在运行中，主要克服轮轨磨擦阻力、线路坡道阻力和空气阻力前进。轮轨磨擦阻力、线路坡道阻力与速度关系不大，而空气阻力随速度呈几何级数增长。高速时，空气阻力成为列车运行的主要阻力，列车需要持续从接触网取得电能。

短时集中负荷特征明显：客运专线具有显著的时段特征。在早、晚时段和节假日的高峰客流期，根据客流量需要，可能组织大编组、高密度运输，甚至在短时形成紧密追踪，牵引负荷集中的特征明显。

越区供电能力要求高：由于旅客运输能力和准点的需要，牵引供电系统应具有应对各种各样不良条件下持续供电的能力。在出现某一牵引变电所全所故障解列，退出供电的情况下，需采用由两相邻牵引变电所越区进行供电来保证运行的方式。

2.高速电气化铁路常见接触网故障分析与处理

2.1故障分类

2.1.1机械故障

零部件变形、损坏、折断和脱落。

例：中锚线夹裂纹、单耳定位环断裂、弹性吊索线夹螺丝断裂、隧道内吊柱斜支撑下部脱落等。

2.1.2电气故障

线索烧伤、电缆击穿。

例：正馈线电缆头绝缘击穿。

2.1.3外部因素

雷击、鸟害。

当接触网受到雷击过电压或操作过电压影响时，电流通过避雷器流入大地，造成避雷器接地极附近电位升高，如果接地电阻过大，会对接触网以及周边设备造成反击，引起变电所跳闸或烧坏信号与通信设备。

2.2原因分析

2.2.1机械故障原因分析

各局的运营经验表明，机械故障主要发生在新开通的高铁区段，高速铁路接触网虽然经过初验、联调联试、缺陷克服、复验等几个阶段，但由于接触网工程的工期紧、任务重，施工质量往往得不到有力的保障。

发生机械故障主要是由于不按施工工艺标准施工，零部件未按照标准力矩紧固或者零部件紧固力矩过大，造成螺栓在运行过程中松动、脱落或造成铜质材料断裂。例如：悬吊滑轮的不锈钢连接板因螺栓不均匀紧固受力，一侧垫片明显变凹，线夹本体连接板严重变形，造成变形的原因是螺栓的力矩严重过大，受力不均匀，螺纹滑丝。

2.2.2电气故障原因分析

高速铁路接触网电气故障主要发生在新开通一段时间后，故障率在正式开通运营1年内，随着车流密度的增加（相当于负荷增大），特别是极端温度下（冬、夏两季），主要原因是绝缘配合问题，接触线索的绝缘距离不够或者电缆绝缘强度不够造成击穿。

例如：由于接触网导线具有一定的驰度，在空气湿度大的区段，空气绝缘强度降低，高速列车通过，线索晃动时与拉线底座锚栓瞬间距离减小，造成空气绝缘击穿，发生放电短路跳闸。

2.2.3外部因素原因分析

高速接触网的接地问题是雷击故障发生的的主要因素，因为当雷击发生在接触网附近时，会在接触网上产生感应电流，直击雷电流和感应雷电流沿接触网向两侧传播通过避雷器与接地极放电，当雷电流传到变电所时就有可能引发跳闸。

由于高速铁路的隧道和桥梁的大量使用，桥梁、隧道接地属于隐蔽工程，所以桥梁、隧道、锚段关节处构成了接触网防雷的薄弱环节。

2.3处理措施

2.3.1机械故障处理

针对机械故障，通过加强高速铁路接触网施工介入、验收，特别要在施工工艺的落实方面，督促施工单位对验收发现的动态及静态缺陷及时整治。

必要时在高速铁路正式运营之前，由设备接管单位负责组织大兵团对接触网各部螺栓、螺母、弹垫、防松垫片等进行一米不漏地平推检查、紧固，确保各部参数处于安全值之内，防止设备带病运行。

2.3.2电气故障处理

针对电气故障，在检修时，按温度安装曲线调整接触悬挂各部位，同时适当加大绝缘距离，增加空气间隙，防止空气绝缘击穿，通过计算，把最困难条件下的绝缘距离作为现场运行维护标准。严格按周期对接触网进行监测，掌握设备技术状态，发现问题及时处理。确保接触悬挂各部位不致因温度变化产生过紧、过松使绝缘距离降低而导致线索烧伤发生。

高速铁路接触网的上网电缆使用率越来越高，特别是大型站区及地质环境复杂区段，一是电缆尽量不使用冷备用，而使用热备用方式。二是接触网正式送电前要专项对电缆接地方式进行专项检查，最后要对接触网工进行电缆故障查找培训，提高从业人员现场的故障查找的能力。

2.3.3外部因素处理

针对雷击故障，设计方面要重点考虑当地的年均雷暴日，对重雷区的绝缘子绝缘爬距适当增加，必要时，在重雷区增加避雷器数量或者架设避雷线。

还有就是将接入综合接地系统的PW线在钢柱顶上安装，同时确保接地极与大地之间的接触电阻符合标准要求，在埋设接地极或运行一定期限（3～5年）后应对接地极的接地电阻进行监测。

针对鸟害，一方面加强对设备的运行监控，增加季节性的巡视，特别是鸟害频发的冬春两季交替时候，进行机车添乘巡视，一经发现，定人定责定时消号处理，将鸟巢纳入车间设备问题库，实行动态管理。

另一方面对鸟窝进行分析总结，及时掌握鸟搭窝习性，对重复搭建的地点建立问题库，并重点监控处理，并在重复搭建的处所安装驱鸟器，提高防治效果。

3.结束语

接触网是一种特殊的供电设备，由于其结构和使用条件的特殊性，其故障也多种多样。对其故障现象应采取措施的研究有助于加强对故障本源的认识，促使人们提高对接触网的综合维护能力，为牵引供电设备的安全运行打下坚实的基础，为电气化铁路运输提供可靠保证。