接触网三断口式电分相在广深线的应用与改进

赵紫兴

接触网三断口式电分相在广深线的应用与改进

赵紫兴

介绍了广深Ⅲ、Ⅳ线接触网器件式电分相的运行情况和改造的必要，论证了三断口式电分相工程应用的合理性，并提出一种适应现场的技术改进方案。

三断口式电分相；广深铁路；设计；改进

0 引言

广深铁路Ⅲ、Ⅳ线初始设计、规划主要以运行货物列车和长途普通旅客列车为主，接触网电分相装置也设计采用了无电区段紧凑、结构简单、安装方便、运营维护相对容易的器件式电分相设备。

近年来，随着珠三角地区经济的不断快速发展，广深铁路的客运压力越来越大，广深Ⅰ、Ⅱ线城际列车的行车组织已呈饱和状态，亟待向Ⅲ、Ⅳ线进行分流，同时港九直通车Ktt也部分换道Ⅲ、Ⅳ线运行。在此运输条件下，既有器件式电分相装置已不能满足多类别机车高速运行通过的弓网关系要求。2013年2月，广深铁路股份有限公司设立专项研究对Ⅲ、Ⅳ线接触网电分相装置进行技术改造，以期改良和提升接触网系统的整体牵引供电性能。

1 广深Ⅲ、Ⅳ线接触网器件式电分相状况

广深铁路自广州东站起，至深圳站止，正线长度147 km，是国内外少有的长距四线并行铁路。广深Ⅲ线接触网建成于2000年9月，并受随后广深Ⅳ线接触网工程影响对部分区段进行了改造；广深Ⅳ线接触网建成于2007年4月，所采用的技术标准与广深Ⅲ线接触网相一致。设计之初结合广深Ⅲ、Ⅳ线在本地区路网中的运输定位，为有效控制工程投资，降低施工难度，特别是考虑到四线并行区段接触网绝缘锚段关节布置相互干扰和制约，给日后供电管理部门的维护检修带来不便，因此确定广深Ⅲ、Ⅳ线接触网采用器件式电分相装置。

广深Ⅲ、Ⅳ线接触网既有器件式电分相全线共计11处，其中下元站牵引变电所的2处电分相均设置在四线并行的接触网单支柱区段；茶山站牵引变电所的2处电分相均设置在四线并行的接触网硬横梁区段；平湖站牵引变电所的3处电分相有2处设置在两线并行的单支柱区段，1处设置在三线并行的硬横梁区段；仙村站和樟木头站分区所的2处电分相都是在四线并行的单支柱和硬横梁区段各设1处。这种被称为器件式电分相的装置采用的是由4组独立绝缘元件串接在一起形成电气上绝缘分开、机械上连续无间隔的链状结构。与更为常见的由三组菱形绝缘元件串接的电分相结构相比较，增加一组绝缘元件可以增加绝缘可靠性，延长中性区的有效长度，能更好适应新型电力机车运行的需要。在广深Ⅲ、Ⅳ线接触网建成投运后的数年时间里，器件式电分相基本满足了电力机车正常运行的弓网要求。

2 接触网适应性改造对电分相的技术要求

根据铁路科研院所和工程单位多平台弓网模拟试验的结论，以及铁路局供电段定期大范围对接触网进行动态检测和监控的结果可知，电力机车在普速行驶（通常泛指低于120 km/h的行驶速度）和高速行驶环境条件下，接触网呈现出的工况存在着较大的差异。普速运行的机车其负荷主要是牵引负载和克服线路阻力所需动力，牵引特性表现为负荷小和非均匀性，受电弓取流过程对弓网关系拟合度的敏感性略低，受电弓离线率和拉弧现象也相对较少。而高速运行的机车牵引负荷除了牵引负载和克服线路阻力所需动力外，更大占比的是为克服高速行驶下空气阻力所需要的动力消耗，因此如何保证受电弓由接触网持续的、稳定的、大流量的获取牵引电流成为衡量接触网系统性能的首要指标。在此技术约束条件下，器件式电分相装置的不足就凸显出来，接触网断口安装、荷载集中、弹性变差、硬点不可消除、离线率偏高、易发生闪络等不利因素都成为了安全隐患。

近年来，随着广深Ⅲ、Ⅳ线的动车组等客运列车行车对数持续增加，广深Ⅲ、Ⅳ线既有接触网多点、局部的适应性技术改造也逐项展开。采用何种型式的锚段关节电分相替代既有的器件式电分相，既能够实现接触网少硬点、无硬点平滑过渡，又可以有效控制改造工程的投资规模和影响范围，成为设计单位必须深入研究的技术课题。

3 三断口式电分相方案的设计选用和改进

为了解决广深Ⅲ、Ⅳ线运行港九Ktt列车和内地16辆编组旅客列车的双受电弓同时取流问题，对既有器件式电分相装置的技术改造有2种方案可供选择，其一是拆除器件式电分相位置邻近的接触网支柱和接触悬挂，改建为运输局曾发文规定的中性段长度不大于190 m、由2个绝缘锚段关节相重叠的两断口式电分相；其二是保留既有的接触网硬横梁和单支柱不变化，在原器件式电分相位置前后通过新设下锚安装、拆改腕臂装配和接触悬挂、调整锚段关节平面布置、加设绝缘子串等，改造出包含有3个断口和2个中性段的绝缘锚段关节式电分相。

前文中提到，广深Ⅲ、Ⅳ线接触网的11处电分相均分布于铁路四线并行区段，其中5处电分相还设置在硬横梁合架范围以内。在这种特殊铁路地理条件下，如果再考虑广深线日均220对以上行车密度的施工环境，改建小跨距绝缘锚段关节电分相的方案显然不具有任何技术经济比较优势，因此工程设计最终确定选用三断口绝缘锚段关节电分相的改造方案。

三断口式电分相的技术方案根据其2个中性段是否单独设立锚段，可以细分为中性段采用独立锚段的四跨绝缘关节叠加的10跨电分相和五跨绝缘关节叠加的13跨电分相，以及中性段不采用独立锚段的四跨绝缘关节叠加的八跨电分相和五跨绝缘关节叠加的11跨电分相。这总计4种解决方案的三断口式电分相目前都得到了广泛的工程应用，但在广深Ⅲ、Ⅳ线接触网器件式电分相技改设计中受既有线路和设备条件约束，实施起来比较困难，为此设计部门提出了更紧凑的改进型三断口式绝缘关节电分相方案，如图1所示。

图1 三断口式七跨绝缘锚段关节电分相示意图

为满足广深Ⅲ、Ⅳ线接触网工程现场实际需求，改进后的三断口式电分相2个中性段不采用独立锚段形式，将理论上的四跨+三跨+四跨3个绝缘锚段关节叠加后形成七跨绝缘关节式电分相，从而有效缩减电分相装置顺线路布置的长度。由图1可知，对于Ktt等旅客列车的双受电弓独立取流，无论受电弓间距如何设定，两架受电弓都不会将3个断口同时短接，从而确保了接触网电分相两侧异相供电的安全性。为了缩短机车在电分相中性段区域因误操作失电的救援时间，该方案在机车前进方向还设置了接触网救援开关，倒车方向设置了反行救援开关。

4 工程实施情况和设计应用建议

广深Ⅲ、Ⅳ线接触网器件式电分相技改工程经过项目前期的流程后，于2014年下半年进入正式施工阶段，由中铁电气化局第三工程有限公司承担建设任务。到目前为止，全线11处器件式电分相基本上改造完毕。供电段接触网检测车的弓网检测结果显示，改造后的电分相装置满足硬点值低于50g的相关评定标准，弓网关系得到明显改善，整体上达到了该项工程的预期效果。

针对器件式电分相改造为中性段不采用独立锚段的七跨绝缘关节的三断口式电分相，设计应用有如下几点建议：

（1）设计利旧使用原接触网硬横梁或单支柱时，应重新核算支柱需求容量，并充分考虑支柱类型、安装方式、基础沉降状况、支柱容量折损等现场实情因素，必要时增设个别支柱。

（2）中间两根转换柱的绝缘子串间接触网非支悬挂与相邻的工支悬挂间应安装关节电连接；电分相中心的三跨绝缘关节三角区高度应尽量调整控制在40～60 mm之间。

（3）在任何情况下，电分相的救援开关和反行救援开关绝对不允许同时闭合；开关电连接安装时要避免短接电分相的中性段。

5 结语

改进后的三断口式电分相装置型式简单，造价低廉，施工方便，能适应多种机车编组方式和客货混跑运输环境，在既有电气化铁路接触网改造工程中具有广泛的应用前景。

[1] 丁为民.三断口式接触网电分相装置原理及其应用[J].电气化铁道，2007 （4）：21-22.

The paper introduces the operation status and reconstruction necessity for phase break with three insulated overlaps in overhead contact system on Guangzhou-Shenzhen railway line 3 and line 4, illustrates the rationality of phase break with three insulated overlaps applied in the engineering, and puts forward a technical improving scheme adaptable to the site conditions.

Phase break with three insulated overlaps; Guangzhou-Shenzhen railway; design; improvement

U225.4

：B

：1007-936X(2016)03-0019-03

2016-02-25

赵紫兴. 中铁电气化勘测设计研究院有限公司，高级工程师，电话：13011330998。