接触网系统的主导电回路及其维护

王二堂

摘 要：接触网系统的主导电回路不畅，将会烧损供电设备，造成弓网事故，对电气化铁路的运营产生不可估量的损失。为了保证接触网系统主导电回路的正常运行，在明确主导电回路的电气连接、回路不畅的原因以及回路不畅易引起的故障或事故的前提下，应有针对性地采取措施对其进行维护。

关键词：主导电回路；电气连接；接触线；承力索

中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0172-03

1 何为接触网系统的主导电回路

接触网的主要作用是从牵引变电所向沿电气化铁路运行中的电力机车输送电能。为了保证这一功能的实现，设计了一系列接触网的结构。分析这些可以看出，其中的一些部分组件是为了保证接触网的导电功能而设计的。接触网系统起导电功能的回路是由馈电线、隔离开关、开关引线、接触线、电连接器加强线、迂回线，捷接线等以及BT供电方式中的吸流变压器、AT供电方式中的正馈线、钢轨、回流线、吸上线等组成的，我们称其为接触网系统主导电回路。

2 主導电回路的电气连接

主导电回路各部分间是利用各种线夹进行连接的，从而使得这一回路沿铁路延伸，我们称这些线夹（如供电线夹、电连接线夹、导线接头线夹等）及其被连接的部分为主导电回路的电气连接。这些电气连接同样应满足对主导电回路的要求，即允许通过与被连接导线同样的电流。因此，主导电回路中的电气连接必须良好，这样才能保证主导电回路的畅通。

3 造成主导电回路不畅的原因

所谓主导电回路“畅通”，就是要保证设计及运营实际所需的主导电回路的截面积（或当量面积）。导流不畅主要有以下几方面的原因：

（1）错误接线造成主导电回路中某一处截面减少，阻抗加大，温度过高而烧损烧断主导电回路中某一点，造成接地短路，酿成事故。

（2）主导电回路中电气连接不良，同样造成因当量截面减少酿成的事故，如接触线电连接线夹未紧固到位，供电线夹内有异物，造成该处导电截面降低而酿成事故。更加麻烦的是电气连接由于长时间的运行、气候变化、电流通过等造成的电的或化学的腐蚀，使电气连接的阻抗增大造成主回路导流不畅。

在这些造成“不畅”的因素中，接线错误和电气连接连接不良虽然造成的后果比较严重，但毕竟因其数量较少，原因较明显易于防止。可以通过提高广大接触网运行检修人员的技术业务水平和责任心之后易于解决。对于因长期运行而产生的电气连接的电的或化学的腐蚀，由于其沿整个电化区段分布，数量很多，各段的外界条件又有较大差异，使得腐蚀及阻抗增大的程度各不相同，相对来说比较难于控制。虽然其过程时间很长，但若失去控制也会发生意想不到的非主导电回路零部件的事故。如某区间由于电气连接长期失控导致阻抗增大，使主导电回路不畅，牵引电流从吊弦通过，烧断吊弦。吊弦烧断后下垂，低于接触导线，电力机车通过发生刮弓事故。所以对主导电回路的电气连接不能掉以轻心，一定要时刻对管内的电气连接的技术状态连续地进行控制。

（3）串接在主导电回路中的设备，如隔离开关、吸流变压器（BT供电方式）、自藕变压器（AT供电方式）、负荷开关等。对于这些设备应该重点加以控制和维护，使其经常处于良好的技术状态，大准线因隔离开关紧固不到位有过事故教训。

4 主导电回路不畅引起的故障或事故

主导电回路事故是指主导电回路内发生的接触网事故，这些事故的发生虽然可能出现在主导电回路内不同的部位和零件上，但大都和牵引电流有关，也就是说大都属于导流不畅引起的。同时，这一原因引起的事故在主导电回路之外的零部件上也有表现。

（1）电连接线夹与电连接线接触不良，接触导流部分长时间发热，造成电连接线烧熔断股、断线或线夹烧熔、烧损，进而造成其他相关部件烧损、烧断线事故。同时，烧断的电连接线低于接触线时，可能引起弓网故障。

（2）电连接线夹与接触线、承力索接触不良，长时间过热，造成接触线烧熔、断线或承力索断股、断线。造成接触网其他零部件（如吊弦，定位装置）等烧损。

（3）隔离开关引线与接触网或设备线夹等接触不良，造成承力索、接触线烧伤、断线或隔离开关引线板、设备线夹烧损。

（4）隔离开关（负荷开关）引起的接线错误，造成烧断线及其他接触网零部件烧损。

（5）接触线接头导电情况不良，造成接头烧伤、烧损断线。

（6）馈线处、加强线处电连接器及接头接触不良，造成馈线、加强线烧断股、断线。

（7）隔离开关失修，触头接触长期不良，大电流通过使动静触头逐渐烧损而没有发现，长时间如此，恶性循环，最后导致触头全部烧毁。当最后一次动、静触头全部烧熔脱离接触后，拉起电弧以维持牵引电流通过，电弧急剧烧熔触头及导电杆，高温铜熔液大量落在支持绝缘子上引起绝缘子爆炸，使接触网短路接地。

（8）接地线损坏或丢失，短路电流不能顺地线、钢轨（大地）、回流线流回牵引变电所，短路电流不足以使馈线开关跳闸，可能造成遂道埋入杆件、支柱烧损。

（9）吸流变压器引线的线夹与线索接触不良，造成引线和线索、线夹烧断股、断线、烧损或烧伤。

（10）主导电回路不畅造成其他种类的接触网零部件烧伤、烧损故障或事故。

5 主导电回路的维护和控制

主导电回路在整个接触网结构中的重要作用和地位是显而易见的了，可以说它是体现接触网沿线向电力机车输送电能这一功能的主要角色。为了保证主导电回路的正常运行应该加强对其进行维护，而维护的重要技术基础是对其技术状态的控制。

要达到对主导电回路技术状态的控制，首先要求运行管理部门制定一个突出重点的和有针对性的计划，这个计划应该是长期的、一贯的，它包括控制以及在此基础上的维护。这个计划的目的就是实现对主导电回路技术状态的全程控制、及时维护，保证其正常运行：

（1）加强对主导电回路的巡视检查，及时发现错误接线、不同锚段线索之间立方体交叉的垂直距离不符、各零部件的烧伤及发热痕迹等，以便及时发现截面积不够和非正常电流转换的迹象，认真分析查找原因。这一检查不同于步行巡视，可以有计划地定期组织技术水平高、有判断分析能力的接触网检修人员进行。

（2）及时安排夜间巡视检查，以发现电气连接及零部件受热严重发红的隐患。对于隔离开关、锚段关节的电连接处、站场横向电连接、吸上线两头连接处要作为重点。

（3）可以根据不同区段的气象及外部污染（特别是酸、碱气体及粉尘）条件，定期地对电气连接进行更换拆卸检查，这种检查可以抽样进行。对要拆下来的电气连接，拆卸前后进行现场对比、检查，并对其解剖进行腐蚀情况的检查，以便不断掌握电气连接的情况和腐蚀程度，以及它们之间的关系。通过抽样检查对不同区段的不同情况采取针对性的措施。

（4）对隔离开关、扼流变压器等串接在主导电回路内的设备要定期进行检查测试。检查的重点是接触情况。

上述各项检查是控制主导电回路及其电气连接技术状态的重要手段，要纳入接触网的计划。每项都应建立档案专人负责，定期分析，持之以恒地连续进行，坚持下去必定会有成效。当然更重要的是研制或采用更加科学的手段，如目前已经有的红外测温技术，结合接触网的具体条件进行应用，提高检测判断的科学化和可靠性，据此进行有针对性的决策。

在进行检测的基础上用数据对主导电回路的技术状态进行跟踪控制，并据此安排检修更换计划，及时对发现的问题进行处理纠正，才能达到保证正常运行目的的实现。

运行中的接触网，在该区段提高电力机车牵引对数使牵引电流增大时，应对主导电回路的导流能力进行复核，及时采取加强措施。在采取诸如加强线、并联线等分流措施时，也应对原接触网的主导电回路进行复核，对关键部位如隔离开关、电器连接进行适当的加强。

多年的运行经验证明，导流系统的电气连接是一个比较突出的薄弱环节。一旦开通运行就会受到腐蚀，由于数量很大，运行单位检修比较困难，应该在设计时就对主导电回路电气连接考虑加强措施。大准线某区段在运行数年之后检查发现大电流区段电气连接腐蚀严重，大面积发生来不及更换，采取了并联一线夹的措施效果比较好，通过吊弦的非正常电流转换现象消除了。加强的办法一是选择电气连接方法，改为压结方式，由于压结工艺使接触比较紧密，排除了原螺栓坚固的水分、污秽使其产生了腐蚀及接触不良产生电气烧伤的可能性，因而可以长年保持其导流截面。二是增加电气连接零部件的接触面积，考虑在一个大修期内由于各种因素引起的阻抗增加情况下仍能使导流畅通。在具体计算和测试的基础上，分两个或更多的牵引电流等级测定阻抗的最低限标准，据以掌握。与此相对应的电气连接零件的接触面积。至于一个大修期可能减少的当量截面或增加的阻抗值，可以在不同条件区段跟踪检查测量的基础是加以核定。

6 接触网结构中非正常电流转换

设计中不起导电作用的承力索、吊弦等部件在结构中与主导电回路同样处在带电部分，但是它们和主导电回路之间以及它们相互之间的连接却不具备导通牵引电流的条件（如材质、接触面积和压力等）。实际上，由于其处在带电部分又和主导电回路一样延铁路伸长，而且它们之间均为金属连接，运行中发现承力索、吊弦、甚至定位器等也有导电流现象。

（1）承力索：这里讨论的是设计上不考虑导电流作用的钢绞线承力索GJ—70或GJ-100。载流承力索应属于主导电回路，不在这里讨论。在锚段关节处及变电所馈出线处电连接，其承力索和接触线被电连接线并联成同一回路，因此，虽然设计不要求钢承力索承担导流任务（全部计算牵引电流均设计由足够截面的接触线传导），但按照并联回路导流原理，按其阻抗分配承力索中有一定的牵引电流通过被认为是正常的（有文件介绍约为全部牵引电流的10%）。如果超过这个正常数值，就可以认为主导电回路导流不畅，一定是这个回路中某处出了问题。

电连接线连接承力索的主要目的是机械上的悬吊作用，保证电连接线不刮弓。但承力索因此而参加了导流，虽然不是主导电回路，对于电连接线和承力索之间的连接也应按起导流作用对待。

（2）吊弦的主要作用是悬吊接触线使之保持设计的弛度和均匀的弹性。其环节式的结构说明它不是导流而是保证受电弓通过时接触线的弹性的。但有时我们会发現吊弦有因导流发热而烧红的痕迹，吊弦的环节有烧熔的现象。这除了判断该吊弦已不正常应及时更换之外，说明主导电回路也有了问题，必须及时检查。

（3）运行中曾发现定位器甚至腕臂也有导流发热现象。如果得到了确认，说明主导电回路就在该支柱附近出了问题，应及时检查分析。

由以上分析可见，处于悬挂结构内的带电部件，除了主导电回路部分以外一般都不应有电流通过，这也是设计考虑的原则。但在运行中往往会有电流通过的现象，应该说有少量电流通过是正常的（如承力索中的10%），但是当发现吊弦烧红、腕臂定位器烧伤等情况时，说明它们承担了过量的电流，预示着主导电回路事故就要发生了。

7 如何防止非正常电流转换？

防止非正电流转换必须分清主导电回路内部、主导电回路与非主导电回路之间、主导电回路外部零部件之间产生的电流转换的三种类型，摸清其发生的电流转换的客观规律，才能在此基础上采取针对性的防止措施。如果站场上某位置两锚段间的承力索和承力索之间通过断续的接触产生电流转换，并在相互离开时拉出电弧烧伤断股，这是属于主导电回路外部的，是由于两承力索之间的距离不够引起的，也与其在站场上两锚段所处的位置有关。这就需弄清站场接触网牵引电流的方向。如果两锚段接触线之间或接触线与另一锚段的承力索之间的距离不够而发生断续接触，也同样会发生烧伤，而且由于接触线中通过的牵引电流较承力索大，后果会更加严重。简单的防止办法是在施工或运营维修中使其间保持足够的距离，防止在温度变化及风力振动时距离不够。实在无法保证足够的距离时，可以加装等位线。还有一条措施就是保持站场股道间电连接器的足够和接触良好。这不但可能解决正线和侧线之间个别点的非正常电流转换问题，而且也保证了各侧线和正线间电位相等，从而避免正、侧线间任何一点可能产生的非正常的电流转换。

承力索和加强线之间的电流转换属于主导电回路内外之间发生的非正常的电流转换。某电化区段曾发生过二者交叉处垂直距离不够再加外界条件变化（风力）造成碰触烧断线（承力索被烧断）的情况，原因是二者之间有电位差。承力索不属于主导电回路，加强线属于主导电回路，但二者悬挂在同一腕臂上，理论上应该是等电位的，不应产生电流转换。然而事实上产生了，并且烧断了承力索，这就充分证明其间不仅有电位差且数值还不小。

运行中曾发生过加强线与接触线之间发生非正常电流转换烧断加强线的情况，将此情况与前面所述联系起来分析，结论就很明显。

加强线、接触线、承力索三条牵引电流通路（承力索为非主导电回路，但实际上通过一定牵引电流）在长距离内没有良好的电气连接，只通过每个悬挂点的承力索顶座、腕臂、定位器等非电气连接的金属连接并联，当然会出现电位差异，通过这些非电气连接进行的电流转换会发生有关零部件的烧损，但仍然不能消除加强线、接触线、承力索之间的电位差，遇有适合条件仍然会在其间出现非正常的电流转换。如果每隔一定的距离在三者之间加强电连接器，象接触线和承力索之间在大电流区段每隔一定距离（200m）加装电连接器一样，保证它们之间良好的电器连接，三者之间的电流转换通过电连接器正常地进行，也就不会出现非正常的电流转换而烧损导线发生事故了。

8 结语

为保证主导电回路的畅通，消除非正常电流转换，需要从技术手段、检修方式、增加巡视频次以及人员管理等方面多措并举，才能够保证安全、平稳地向电气化铁路供电。

参考文献

[1]张道俊，张韬.接触网运营检修与管理[M].中国铁道出版社，2006.

[2]张万里.接触网工技术问答850题[M].中国铁道出版社，1997（2008.2重印）.