接触网主导电分流回路的危害和应对策略分析

董 宇

（中国铁路上海局集团有限公司徐州供电段）

0 引言

在我国铁路交通事业不断发展的当下，铁路交通技术管理工作水平不断提升。接触网是指与铁路线平行的上方架设的线路及设备，主要包括主站和辅助系统。接触线是由导体与电流通过过渡区、绝缘子和接地端之间所形成的中间线路。通过电流互感线圈将电压信号传送给驱动设备，接触线的电阻比较小，接触网是一种特殊的输电形式。电力输送应该确保接触网既可以满足高速受电弓取流特点，还应该保障大张力机械性能，切实确保电力资源传输的安全与稳定性。当前我国铁路交通管理制度不断完善，对于供电段接触网设备质量管控逐步提升，目前已经对接触网具有良好的管控技术，保障接触网稳定运行。但是从客观层次上来看，当前社会对铁路的运输需求不断增大，负荷逐渐增大，行车密度增加，进而导致接触网运行时长加长，其安全问题成为铁路交通管理工作的重点难点，主导电分流回路是导致接触网安全隐患的主要原因之一，为此必须要对主导电分流回路问题进行严格把控，制定出科学合理的安全隐患解决办法，确保我国铁路交通安全、稳定运行。本文将对接触网主导电分流回路的危害和办法相关内容进行详细分析。

1 主导电分流回路内涵概述

1.1 主导电回路

接触网主要是沿电气化线路不间断为电力机车输送电能，在设备结构中增加提升整体铁路工程接触网导电性能的组件，主导电回路的主要功能便是实现导电功能，主要由回馈电线、隔离开关、开关引线、接触线、电连接器等组成。针对主导电回路来说，各个结构之间为了使得主导电回路在线路上延伸由各种线夹连接而成，从而确保铁路工程接触网的高质量应用。线夹的分类主要有供电线夹、电连接线夹、导线接头等。主导电回路当中电气联结必须要具备稳定性、高效性，确保主导电回路不会出现阻断情况。其中一部分的功能结构设计为完成必要的机械性能，比如支撑，定位，以及悬挂的作用，通常由软横跨、吊弦、支柱、承力索等构成。这些部件虽然在设计时不考虑具备载流功能，但实际运行中通常处于带电状态，如下图所示。

图 主导电回路运作结构图

1.2 主导电分流回路

接触网中牵引电流大部分是通过主导回路中接触线、开关以及电连接器流过。实际事故案例中出现定位器脱落，垂下，定位环线夹烧伤，断裂等现象，交叉线索在交叉处电烧伤等等，甚至有些场站区段出现弓网故障。主导电回路受阻之后，还有可能导致吊弦电腐蚀严重，改善措施为在适当位置装设电连接，比如承力索与接触线之间，这样有效减少电流对吊弦的腐蚀。为有效解决铰接处电位差电弧烧伤问题，可加装电位线，使用限位定位器，阻止出现主导电分流回路问题［1］。

2 接触网主导电分流回路原因

2.1 设计施工隐患

在我国电气化铁路事业不断发展的当下，电气化铁路的覆盖规模不断增大。据调查，截至2020年，中国电气化铁路运营里程达到10.9万公里，预计到2026年，我国铁路电气化率达到89%，促使接触网的规模不断增大。我国幅员辽阔，地理环境非常复杂，为接触网设计带来了一定难度。在开展接触网设计的过程中，重点考虑线路持续载流量设计，满足大负荷机车以及重载机车运量，尤其注意对于一些存在坡度较大的站场，在各类终端设备连接处要考虑实际荷载容量，比如线夹容量偏小时，当机车提速以及连续运行时，就会导致电气烧伤，甚至出现断线等安全事故，为轨道交通安全运行带来不良影响。另对于一些场站多股道结构，接触网往往较为复杂，线索纵横交错，在独立的分段处，对施工安装要求较高。比如吊弦、定位器以及腕臂等部位，偏移量要严格控制，不能超过允许偏差范围，承力索以及接触线的张力偏差也必须控制在允许偏差范围。锚段关节是处于两个相邻锚段的衔接部位，对于绝缘锚段关节还具有同相电分段功能，要能够保障在机车通过时，受电弓能进行平滑过渡。

受外界环境、风力等诸多因素影响，线索绝缘不满足时，很容易导致弧光放电，造成设备电烧伤。施工时必须保障连接处的线夹使用同一材质，如不满足则会在实际运行中导致接触点阻抗较大，造成线索线夹损坏。

2.2 主导电回路未闭环、导电通道曲折

因为接触网自身结构非常复杂，在进行电气联结过程中，在多种因素的影响下，导致主导电回路导电通道受阻，很容易引起分流。在进行接触网设计中，承力索、吊弦等部件仅仅起到机械支撑作用，并不承担牵引电流的功能。但是针对该结构中，与主导电回路之间以及相互之间的连接不具备导通牵引电流的条件。对非载流承力索来说，承力索与接触线被点连接线连接成同一回路，所以虽然设计不要求承担导流任务，从实际并联回路导流原理来看承力索中具备一定牵引电流，此种情况在接触网中属于正常现象，有研究表明当电流为全部牵电流的10%是正常的，若超过此数值便可以判定为主导电回路导流不畅通。吊弦在接触网中的主要作用是保持线路形成一定的弧度以及均匀弹性，其环节式并不是导流作用，而是保证受电弓运行过程中形成柔性接触。吊弦出现不正常的原因也可能是由于主导电回路出现了问题，应该及时进行查找。针对定位器与腕臂来说，主要功能是支撑机械作用，并不具备牵引电流的功能，当出现发热现场时，应该及时进行检查和处理［2］。

2.3 股道间电连接设置远离软横跨

针对一些站场来说，在进行设计、施工的过程中，场站股道之间的电连接长度较长，距离软横跨定位距离远，致使定位绳分流较大。分流电流路径就会从相邻股道途径定位绳、线夹以及定位器等支撑结构牵引电流到该股道中来。当机车经过时受力原因导致定位器与定位线夹松动导致接触面变小，瞬时电阻值增高，局部温升增大极易导致定位钩电烧伤，距离股道电连接越远，在长时间运行情况下烧伤事故就越严重［3］。

2.4 零部件分流

接触网当中零部件分流产生的危害也比较常见，比如电流分布不均产生热应力以及机械损伤等，在分流的部位就会对零件产生电气烧伤。接触网中电气连接的好坏、质量性能决定了对其他零部件分流影响就会越小。但由于接触网结构设计的影响，分流回路无法避免，零部件中分流的现象在所难免，会产生电灼伤的危害隐患。尤其是铰链等活动位置，电弧烧伤比较严重。比如在检修时发现，在电气连接正常的情况下，吊弦线夹内弯曲处出现断裂，烧伤情况出现，特别是场站有大坡区间，这种现象会更加明显［4］。

3 接触网主导电分流回路的危害

3.1 烧断定位环线夹

接触网主导电分流回路的危害之一，便是烧断定位环线夹情况。结合实际案例来看，2013年7月13日，京沪高铁某变电所跳闸，跳闸的同时，另一车次动车组从徐州东站段出站，某一车厢受电弓碳滑板断裂，直接导致弓网故障，出现紧急停车。经事故检查发现，徐州东站下行出站侧接触网部件型号参数为定位器G3型1200mm，定位钩及定位环线夹材质一致。通过工区天窗点对故障位置检测，出现定位环线夹以及定位钩发生严重电烧断问题，定位器出现脱落，并且缠绕在上下部固定绳电连接线上。事故原因分析为定位器与定位环线之间不存在电气连接线，在另外一辆机车出站时，弓网的动态振动导致两个部件接触不良，造成局部拉弧放电，连接处电烧伤。通过分析车站机车取流过程，正常运行电流应该经由下行正线岔电连接给电力机车供能，而当实际出现更近的电流通道时，电流会选择更近的路径，穿过导电薄弱位置即出现放电烧伤，导致接触网事故［5］。

3.2 定位器脱落

接触网主导电分流回路的另一方面危害便是定位器脱落。结合实际案例来看，2014年3月31日，某动车段出现接触网软横跨节点零部件脱落事故，现场巡检员发现是由于铝合金定位器从定位支座脱落垂于定位绳下方，这种情况非常危险，如果此时段有铁路机车通行，将会造成严重事故。机车车段内供电臂内股段电连接不正常，导致主导电分流回路，定位绳将正线电流分流到侧线。通过分析车站机车取流过程，正常运行电流应该经A道接触线为机车供能，实际上还有部分电流从邻近接触线经过软横跨选择更近的路径，流经定位绳再环流回去，穿过导电薄弱环节时即出现放电烧伤，导致接触网事故。原因分析后发现，定位器与定位支座未安装电气连接线，而两个部件为非永久固定性连接，无法实现等电位作用［6］。

4 接触网主导电分流回路危害的解决办法

4.1 隔断分流回路

隔断分流回路是解决接触网主导电分流回路危害最为有效的方式之一，能够弥补主导电分流回路线索以及设备载流量不够的情况，避免长时间处于过载运行状态。接触网平面布置设计的过程中，应该杜绝形成接触网主导电分流回路情况。软横跨等位置股道之间应该科学合理设置绝缘子节点，有效隔断分流回路。隔断分流回路也是消除接触网主导电分流回路危害的主要思路，但是在我国铁路事业快速发展的当下，站场股道数量相对较多，并且咽喉布置复杂等诸多特点，直接会造成设置绝缘子节点困难，若强行进行绝缘子节点设计，很容易导致整个接触网设计不合理，为此必须要在确保基础网设计合理的情况下，最大程度确保隔断分流回路［7］。

4.2 强补分流回路

分流回路靠近电源侧安装并联的电接线情况下，在进行接触网主导电分流回路危害防治时，可以借助强补分流回路的方式进行处理。借助强补分流技术，能够将电源侧并联的电接线分配较大电流，从而防止分流回路长时间载流量超限。在机车经常启动处的股道间，增加必要的电连接，线索交叉跨越处，按照规定距离装设等位线。另一方面做好接触网零部件绝缘措施，也能够有效阻止分流回路，比如在吊弦、腕臂、定位绳、定位环线夹处设计绝缘垫。采取新型设备，比如接触网限位定位器，有效降低接触电阻［8］。

4.3 合理确定供电线索及设备

随着铁路挖潜扩能，在目前的运行方面，主导电回路很多设备及参数已经达到上限，甚至超过设计时裕量，需要增加新设备或者改变旧设备原有结构或材质。比如线路优化，在进行网点布局时，需要考虑其供电半径、负荷等级以及用电能力等因素，合理确定供电线路。由于不同类型设备之间存在着一定差异性，实际设计中应当根据远期容量与铁路运量目标来选定主导电回路中的设备及线索，通过对不同类型负荷负载率曲线来分析各电压等级配比，结合接触网实际运行状态选择合适的主导电回路容量，确保额定载流量大于实际载流量，确保可承受电流长时间运行，保证接触网运行安全可靠［9］。

4.4 及时进行检修巡视

为了避免接触网主导电分流回路危害，检修人员要按照规定的标准对接触网当中的设备、线路以及相关参数进行检查，并能够根据实际情况及时调整工作计划，以保证系统运行稳定。有些零部件长时间运转而使其性能下降，因此可以借助日常监督管理，定期对主导电回路巡检。比如发现错误接线、零部件发生弯曲、折断或者变形等，不同锚段线索之间立体交叉的垂直距离发生变化，定位器或者定位线夹弯曲处有电腐蚀情况，非正常电流转换的迹象等。这些情况都可能导致整个接触网出现断裂或卡阻现象。检修巡查工作是一项技术要求较高的工作，需要具有一定经验以及接触网技术水平的人员参加，根据现场情况判断事故发生原因，找出故障点，并能够与设计要求对照，及时发现潜在的主导电分流回路问题，保障接触网安全通畅［10］。

5 结束语

总而言之，为了避免接触网主导电分流回路对铁路交通安全带来威胁，应该制定预防措施。为此，探讨接触网主导电分流回路触发要素，及时发现问题并解决问题。结合实际情况，做好隔断措施，借助强补分流回路的方式进行处理。在运行过程中，要加强对工作人员操作规范和安全意识的培训。定期开展对相关人员思想道德素质、专业技能水平以及技术能力的培训提升，同时也应该注意对一些重点岗位落实责任人制度，根据实际情况采取相应措施进行有效预防或控制危害的发生。定期及时进行检修巡视，确保主导电回路的导线质量，确保我国铁路交通接触网管控质量。