一起电气化铁路车站龙门吊带电故障的调查处理

刘让雄

(广州铁路职业技术学院，广东 广州 510430)

1 故障概况

沪昆铁路株洲至怀化段一中间车站A，在电气化铁路开通之后新增了一个货场，货场配备了龙门吊等装卸设备。投入使用后不久，发现当龙门吊的吊钩与吊装货物的钢丝绳联挂时，经常产生电火花甚至电弧，并多次引起装卸人员“麻电”,引起了货场作业人员的心理恐慌,危及龙门吊的安全，影响了货场生产任务的顺利完成。针对这一问题，铁路供电部门会同铁路车务、工务和电务等部门，进行了现场调查，找到了问题的原因，并及时采取措施消除了这一现象。

2 原因分析

A车站为一复线电气化铁路中间站，车站货场龙门吊的位置与接触网供电关系如图1所示。

图1 龙门吊位置与接触网供电示意图

图1中的10道为既有货物线，悬挂了接触网，龙门吊所在股道未悬挂接触网(虚线所示)。现场调查发现龙门吊所处位置与带电的10道接触网平行距离达到50米，且龙门吊的两条走行轨均安装了独立的接地装置，经检查接地装置状态良好，接地电阻符合要求，可排除带电的接触网(25 kV)对龙门吊产生静电感应引起电火花的可能，将调查重点转向牵引供电系统回流回路。

电力机车的牵引电流经牵引变电所馈出送至接触网，流经受电弓与电力机车内部的牵引变压器原边绕组，最后经机车总接地装置流入钢轨。A站所处地段的接触网采用带回流线的直接供电方式，流入钢轨中的牵引电流经吸上线流到回流线，分别经回流线、钢轨与大地三个回路流回牵引变电所回流箱，回到牵引变压器副边绕组，构成电流闭合回路，如图2所示。当架空回流与钢轨回流畅通时，大地回流所占比例较小，一般只有总回流的10%～15%。

图2 牵引变电所回流通路示意图

经调查，图1中的C站当时正在进行扩能改造，不仅新增了股道，而且还延长了部分既有股道。由于C站股道延长，造成C牵引变电所的回流扁钢连接至C站的扼流变压器位置发生变化。施工改造时，应工务部门的要求，电务部门拆除了该扼流变压器，将其移装至新的位置，却未及时通知供电部门同步改迁与恢复回流扁钢的联接，直接导致了钢轨回流开路。同时C牵引变电所至A车站供电臂的接触网回流线存在被盗现象，回流线存在断线点且未及时恢复，造成架空回流也不畅通。根据基尔霍夫电流定律，此时牵引电流将主要通过钢轨流到C站，经C站的吸上线与回流线流回牵引变电所，引起钢轨电位升高，牵引变电所监测到钢轨往大地的泄漏电流(即大地回流)显著增大。

经上述调查与综合分析，发现图1中龙门吊的两条走行导轨因为做了良好的接地，当龙门吊吊装货物且货物尚未吊离车体时，构成了一条导电性能良好的牵引电流大地回流通路。该回流通路如图3所示。

图3 龙门吊构成牵引电流回流通路示意图

当C牵引变电所至A站供电臂有列车取流时，龙门吊吊钩与钢丝绳一联挂，图3所示的回流通路就联通，钢轨中的部分牵引电流就会通过龙门吊及其走行轨的接地装置流入大地，这比牵引电流通过钢轨下方的轨枕与道床流入大地阻

抗要小得多，从而在钢丝绳与龙门吊吊钩联通的瞬间产生电火花，电流大时则形成电弧。

由此可知，产生这一故障的主要原因是C牵引变电所的钢轨回流开路，架空回流不畅导致大地回流激增，而龙门吊走行轨范围内的股道未与A站其他股道电气绝缘，从而形成牵引电流的地回流通路。经现场随机检测(上午10—12时)，测得该龙门吊钢丝绳与吊钩联挂时流过的最大电流达到37 A。如果夜间行车密度较大，车内货物导电性能较好时，该电流还会更大一些。

3 处理对策

针对上述问题，主要进行了如下处理：

(1)在图1所示J位置处的货物线上加装一组钢轨绝缘接头，使龙门吊走行轨范围内的股道与A站其他股道实现电气绝缘，切断牵引电流通过龙门吊接地装置流入大地的通路。

(2)及时恢复C牵引变电所的回流扁钢与损坏的回流线，使供电臂内的架空回流与钢轨回流畅通。

(3)完善车站管理制度，明确规定禁止机车车辆跨停J处，防止通过机车车辆短接J处绝缘接头，再次形成牵引电流回流通路。

4 预防措施

这次龙门吊带电故障是由C牵引变电所的回流不畅引起，但对龙门吊本体来说，这只是其外部原因，内部原因还是龙门吊走行范围内的股道钢轨与车站其他股道钢轨没有电气隔离。内部原因决定了龙门吊是否会构成牵引电流的回流通路，而外部原因则决定了流过龙门吊的电流大小。因此，即使C牵引变电所回流畅通，A站货场仍然存在牵引电流经龙门吊流入大地的安全隐患。对于电气化铁路车站及铁路专用线范围内有可能与铁路车辆接触的金属设备，均需要采取相应的预防措施，防止钢轨中的牵引电流经这些设备流入大地而形成安全隐患。

(1)类似图1所示未悬挂接触网的货场股道，应在合适的位置安装轨道绝缘接头，将其与车站其他股道电气绝缘，同时明确机车车辆禁止跨停该绝缘接头。对于悬挂了接触网的货场股道，在合适的位置安装轨道绝缘接头的同时还要设置轨道回流箱，回流箱内设开关，并通过回流电缆连接至该轨道绝缘接头两端。当电力机车需要进出该股道时，则将此回流箱内开关合上，保证电力机车进出该股道时的牵引电流能顺利通过车站股道流回牵引变电所，当电力机车不需进出该股道时，则将回流箱内开关断开，实现与车站股道的电气绝缘。

(2)扼流变压器属铁路电务设备，同时又是铁路供电、工务与电务三个部门设备的连接点和分界点。当扼流变压器中性点上连接有供电的吸上线或回流扁钢时，任何可能影响该扼流变压器中性点供电设施正常工作的作业，均应提前通知供电部门做好配合，避免造成牵引回流不畅。

(3)供电部门应加强对回流线、吸上线、回流扁钢等回流通路的检查维护，同时应加强对大地回流的监测，发现大地回流异常时应及时上报并组织人员及时查找与排除故障，确保架空回流与钢轨回流良好，降低大地回流。