电气化铁路隧道接触网跳闸及设备烧损原因与预防

乔利峰

（神华准格尔能源有限责任公司大准铁路公司,010300）

电气化铁路隧道接触网跳闸及设备烧损原因与预防

乔利峰

（神华准格尔能源有限责任公司大准铁路公司,010300）

铁路供电专业经常发生隧道接触网跳闸故障，针对这一现象，本文分析其跳闸常见原因和附近设备烧损原因及相关预防措施。

隧道;跳闸;烧损;原因;预防

在电气化铁路中，铁道供电专业经常发生接触网跳闸引起停电的故障，而隧道内的接触网跳闸故障发生后，往往伴随接地不畅后导致附近铁路设备烧损，针对这一现象，本文提出其跳闸常见原因和附近设备烧损原因及相关预防措施，与国内同行共勉。

首先，介绍大准铁路在近期发生的两起故障：

案例一、2015年5月16日9时29分，窑沟牵引变电所212、214号断路器同时跳闸，214断路器重合成功、212断路器强送成功。现场设备烧损情况是：清水河至老牛湾区间下行线的清水河隧道接触网15号定位点的两承力索绝缘子及定位器绝缘子被不同程度放电烧伤；绝缘子至隧道内的地线烧伤；附近的信号电缆烧坏一处。在故障现场，第一时间发现有一只烧死的乌鸦，乌鸦所处位置正上方的承力索棒式绝缘子上方的隧道壁有严重的烧后的黑色痕迹，因此推断故障的原因是乌鸦飞落在承力索棒式绝缘子铁锚压板处，使得接触网带电部分与乌鸦以及隧道壁接地线绝缘距离不足，造成弧光短路隧道内15号定位点的接触网设备、导致变电所跳闸。在跳闸瞬间强大的短路电流经大地返回窑沟牵引变电所的过程中，烧损接触网定位棒瓶3个、绝缘子至隧道内的地线及附近的信号电缆。

案例二、2016年3月5日窑沟牵引变电所8时02分，过流跳闸，8时14分送电成功。行车调度通知电力调调：内燃司机反映K226+700公里（清水河至老牛湾下行线）处有线索从接触网上垂下。电力调度随即通知工区出动，到达现场后发现：言正子1号隧道内采用的是母线接地式：每个定位点拱顶地线接到沿隧道壁悬挂的母线地线上，两端进行独立接地极的形式，此时母线地线断开4处，且有一根（5号定位点处）搭在钢轨一端，5号定位点的绝缘子烧损2处，在其上部地线的端部形成很大的烧伤痕迹,3号、6号定位绝缘也有烧损。工区抢修人员利用轨道车照明再次细致检查，对掉落的地线临时用石头等压在隧道排水沟步行板上，检查不影响行车后报告电力调度联系行车调度。本次故障烧损设备情况：言正子1号隧道架空地线烧损约100米；隧道照明灯及控制箱和变台低压配电箱烧损；接触网定位棒瓶烧伤3个；信号电缆一处。后经大准铁路公司相关部门会同第五设计院共同分析后确定原因为：8时02分清水河至老牛湾下行线言正子1号隧道05号接触网定位绝缘子处于隧道内因春融加上该隧道多处漏水导致空气潮湿、又因隧道内污染大，当达到绝缘子闪络的临界状态时，造成该绝缘子闪络，短路电流达到2750A,在短路电流经大地返回窑沟牵引变电所的过程中，烧损上述设备。

通过以上两个案例，我们可以看出，在电气化铁路中，牵引供电系统中，隧道接触网设备经常会发生跳闸现象，形成接触网故障，经过本人研究发现，其形成的原因主要有以下几个方面：

(1)接触网绝缘部件老化。由于经过多年的运行，隧道内绝缘部件未有计划逐步更换，达到绝缘临界状态时，造成该绝缘子闪络，导致接触网跳闸。

(2)检修人员造成的责任故障。检修人员对设备检修、巡视不到位，造成隧道内接触网设备运行状态不良。例如隧道拱顶地线脱落搭接在带电设备上，造成跳闸；隧道内煤尘污染严重，在绝缘部件上堆积严重，长期不清扫后形成的闪络短路跳闸。

(3)隧道内接触网零部件材质问题。例如隧道内投入使用的零部件内部有沙眼或不是有厂标的合格产品，在使用中断裂后脱落，造成跳闸。

(4)环境的原因。例如隧道内在接触网悬挂点上方漏水严重，导致绝缘部件绝缘性能下降，达到临界值后发生跳闸。

(5)自然灾害的原因。例如有体积较大的鸟类（例如乌鸦、猫头鹰等）飞入隧道内，在绝缘部件上休息，导致绝缘距离不足发生跳闸故障。

(6)人为破坏的原因。例如经过隧道的小孩将铁丝等异物抛向接触网形成的短路跳闸。

下面，我们再来研究为什么接触网发生跳闸后能烧损隧道内接触网地线、电力设备、隧道照明设备以及通信、信号设备。

当接触网在隧道内通过悬挂点发生短路接地跳闸时，电流的路径是：接触网带电部分——绝缘子——隧道悬挂点金具——隧道拱顶地线——架空地线或附近隧道照明灯具回路——大地——轨回流或地回流——牵引变电所。当接触网发生短路跳闸时，瞬时的短路电流值较大，此时，在短路电流经过的地方，对其附近的地表及地中的其它接地电阻值小的铁路设备击穿其绝缘间隙，从而烧损其设备后经大地流走。在生产现场，例如信号设备的接地电阻值有的能在1欧姆以下，从而构成了良好的电流通道。在上述的两个案例中，对被烧损的设备进行现场排查后发现：接触网地线被烧断的地点均是因其处于大电流通过时导流不畅的节点处；隧道内外的电力设备及电力地线、通信、信号电缆均是不同程度的与接触网地线靠近交叉，使得短路电流有了新的通道，从而发生大电流烧损设备的故障。

为了较好地防止隧道接触网跳闸，可以从以下几个方面予以加强：

(1)针对接触网绝缘部件老化这一问题，可对经过多年运行的隧道内绝缘部件有计划的逐年进行改造更换，考虑一次性更换为带双重绝缘的隧道专用绝缘子，采用回流接地跳线与回流线连接，在发生隧道接触网跳闸时，能新增：接触网带电部分——绝缘子——接地跳线——回流线——轨回流——牵引变电所这一良好的泄流回路。

(2)关于检修人员造成的责任故障，反映出车间、班组管理有漏洞，责任落实不到位，检查考核不力。须进一步落实记名检修、记名巡视制度，加强考核，杜绝漏巡、漏检漏修现象，保证检修质量。对于隧道绝缘子，要制定定期清扫制度，做到每年最少清扫一次，当不能满足停电清扫时，可考虑购进接触网绝缘子清洗车，利用列车间隙进行不停电对污染严重的隧道接触网绝缘子进行清洗。

(3)针对隧道内接触网零部件材质问题，建议采购正规厂家材料，同时把好材料质量验收关，对于施工单位的用料要在施工现场检查，坚决杜绝不合格材料、零部件投入使用。各维护单位对于已经在用的不合格材料、零部件要及时安排更换，确保设备安全运行。积极采用性能好的新型设备、材料来代替现有的易受气候影响的设备、材料。

(4)关于隧道环境的原因造成的隧道接触网跳闸，可以考虑进行隧道病害整治，及时治理隧道漏水问题，减少接触网设备受环境影响的程度，保证安全供电。在冬季，接触网设备维护单位要及时安排隧道内冬季打冰作业，对于隧道漏水较严重的地段，冬季要提高隧道打冰作业的频次，确保隧道内有效的绝缘距离。

(5)对于自然灾害的原因，可以考虑具体原因采取具体防护措施。为了防止有体积较大的鸟类（例如乌鸦、猫头鹰等）飞入隧道内，可在隧道两端安装驱鸟设备或其它针对措施，例如安装驱鸟器。

(6)为了有效防止人为破坏，可采取以下措施：

1)在铁路外加强铁路相关知识宣传活动，使铁路途径区域人民得到相关知识教育，有效避免破会铁路。

2)铁路隧道看护人员和铁路巡视、检修、检查人员加强对途径隧道的人员的观察和提醒，从而避免人员对铁路的破坏。

3)铁路施工、维护、作业人员对于施工的废旧材料、铁丝等物品，要及时回收，做到现场无遗留，避免人员有破坏铁路的物品而进行的无意有意动作。

针对接触网隧道内跳闸烧损其它铁路设备的问题，我们可以从以下几个方面采取应对措施：

(1)若铁路规格高，资金充足，考虑上电气化铁路综合接地系统，即铁路设备公用一个接地铜网，利用等电位原理，将铁路线路上的所有设备经过计算电阻值后按相关的要求连接上去，在连接可靠的情况下，不会发生跳闸后烧损其它铁路设备的故障。

(2)改造接触网接地系统，将原来的接触网绝缘子单一接地模式改造为绝缘子双重接地系统，同时加以架空地线来联合实现跳闸保护，以便发生隧道绝缘子闪络或击穿故障时，为短路电流提供两条通道，减少短路电流的伤害能量。

(3)对于未上综合接地系统地电气化铁路，要对隧道区段的接触网设备接地线、电力设备接地线、通信设备接地线、信号设备接地线分别进行梳理，要各自拥有独立的接地系统，接地电阻值要符合各自的要求，地线系统中各连接点必须连接牢固可靠，且各自的接地系统保持20米以上的距离。

通过本文的预防措施的实施后，能有效应对短路电流的冲击，保护供电、通信、信号设备不受烧损，确保行车安全。每避免一次行车事故，挽回的经济损高达几百万，成效非常显著。能为铁路实际运营维护的人身、设备带来安全，更好地为铁路企业服务。

[1]杨玉菲.《电气化铁道供电系统》1版[M]. 中国铁道出版社,2007.

[2]于万聚.《高速电气化铁路接触网》1版[M].西南交通大学出版社,2002.

[3] 吉鹏霄《接触网》1版[M].化学工业出版社.2006

[4] 铁道部劳动和卫生司 铁道部运输局 《接触网工》1版[M].中国铁道出版社.2005

Electrified railway tunnel contact the reason and prevention of tripping and burning of network equipment

Qiao Lifeng
(Shenhua Zhungeer energy limited liability company, Ltd., 010300)

The railway power supply professional frequent tunnel trip contact network,in response to this phenomenon,analysis of its causes and tripping equipment near the burning reasons and preventive measures related to this article.

Tunnel;trip;loss;reason;prevention