器件式电分相改造方法研究

邓长安

0 引言

国内早期的电气化铁路中， 接触网电分相主要采用器件式。器件式电分相由分相绝缘器组成，具有集中荷载，每个分相绝缘器与导线有2 个接头，在接头处形成硬点，引起接头线夹处接触线的磨耗加剧，当机车高速通过时，硬点易撞击机车受电弓，引起受电弓损坏，严重时甚至引起弓网故障[1]，而且分相绝缘器有机绝缘杆件易被污染而发生闪络，器件式电分相适用速度小于120 km/h 的铁路及困难区段[2]。

随着国内电气化铁路的提速改造，器件式电分相已不能满足列车高速运行要求，逐渐被锚段关节式电分相所取代。锚段关节式电分相消除了器件式电分相存在硬点的问题，提高了接触网的弹性，改善了弓网关系，延长了受电弓的使用寿命，将会得到更广泛的应用。

本文以京广线郴韶段接触网大修工程坪石—罗家渡区间上行线的器件式电分相改造为例，结合既有线接触网施工特点，对采用“天窗”点逐步将器件式电分相改造成八跨绝缘锚段关节式电分相的施工方法进行探讨和研究。

1 现场调查

电分相改造前，对既有线接触网的现场调查情况如下：

（1）电分相位置。坪石—罗家渡区间上行线172#支柱，K1967＋089，既有器件式电分相位于罗家渡车站北端，由2 个分相绝缘器构成，与进站信号机间距离大于300 m。

（2）线路条件。行车方向坡度为2‰，曲线半径为600 mm。

（3）坪罗区间Ⅱ－4 锚段下锚位置：罗家渡站场8#支柱；罗家渡站场Ⅱ锚段下锚位置：罗家渡站场2#支柱。

（4）坪罗区间170#支柱有既有（已废除）的分区亭供电线隔离开关，罗家渡站场6#支柱有既有避雷器1 组。

（5）按照广州铁路集团下达的《郴韶段接触网大修标准》的通知，坪石—罗家渡接触网大修主要更换容量和高度不够的支柱，全部的承力索和接触线，以及将环节吊弦全部更换成整体吊弦。

根据调查可知，电分相装置位于坡度为2‰的坡道上，与罗家渡进站信号机间距离大于300 m，符合铁路电力牵引供电设计规范关于接触网电分相装置设置要求[2]。

2 2 种电分相结构和特点

既有器件式电分相由2 个分相绝缘器构成，结构较为简单（如图1 a 所示），其中性区很短，特别适合在重载、大坡度区段使用，但是具有集中重量，影响该处接触网的弹性。八跨锚段关节是利用2 个五跨绝缘锚段关节重叠2 跨组成（如图1 d 所示），结构复杂，中性区较长，尤其是对无电区的拉出值、绝缘距离等参数的设计要求高，八跨锚段关节电分相在中心柱处设置35 m 的无电区。关节式电分相采用空气作为绝缘间隙，消除了器件式电分相存在的硬点问题，很好地改善了弓网关系。

图1 电分相平面示意图

3 电分相改造施工方案

经过现场调查及对现场情况的分析，坪石—罗家渡间器件式电分相改造施工方案按照先架设区间端新锚段的承力索和接触线，并将区间端旧锚段中带分相绝缘器的一段改造成临时渡线锚段（中性锚段），形成八跨分相锚段关节中的1 个五跨绝缘锚段关节，然后再架设站场端新锚段的承力索和接触线，并与临时渡线锚段形成八跨分相锚段关节中的另外1 个五跨绝缘锚段关节，并使2 个五跨绝缘锚段关节重叠2 跨，形成八跨绝缘锚段关节式电分相，最后更换临时渡线锚段的承力索和接触线，完成器件式电分相的改造。

根据施工方案，细化施工内容后可知，利用“天窗”点进行器件式电分相改造必须严格按照“区间承力索—临时渡线承力索—区间接触线—临时渡线接触线—站场承力索—站场接触线—渡线接触线—渡线承力索”的施工步骤进行。在站场承力索、接触线更换施工完毕前，断、合标不得移动，仍按原电分相位置断电力机车主断路器，否则会造成相间短路。

电分相改造施工方案示意如图2 所示。

图2 电分相改造施工方案示意图

4 施工方法

4.1 “天窗”要求

器件式电分相改造采用多个“天窗”逐步施工完成。申请的“天窗”要求如下：

（1）“天窗”类型是V 型“天窗”或垂直“天窗”。

（2）“天窗”时间≥110 min。

（3）停电封锁范围为电分相两端供电臂，包括坪石—罗家渡区间、罗家渡站场及罗家渡—土岭区间上行线。

4.2 施工准备

（1）更换区间160#支柱—站2#处支柱容量和高度不符合设计要求的支柱，在站2#支柱与站4#支柱间距离4#支柱15 m处增加1 根H60 型支柱（站2-1#）作为渡线下锚柱。

（2）拆除170#支柱上的隔离开关、站6#支柱的避雷器及供电线等设备和附加导线。

（3）按要求对160#支柱、166#支柱、170#支柱和站2-1#支柱安装下锚拉线，并预紧至合适值。

（4）根据设计院的设计图纸[3]，安装162#支柱—站2#支柱间各支柱腕臂装配，使其符合关节式电分相各支柱的装配要求，并按照表1 将参数调整到位。

表1 电分相关节处接触网各悬挂点参数表

（5）将既有的承力索改移到设计位置，即将162#支柱—站2#支柱的既有承力索改移到渡线腕臂上，参数调整到设计值，并将对应的接触线拉出值调整为+400 mm，为临时渡线做好准备。

（6）安装162#支柱的隔离开关，但不接隔离开关电连接线。

需要注意的是，在164#支柱和172#支柱的安装图号为f 处，为保证非限位特型定位器内2 支接触线的绝缘距离达到500 mm，渡线接触线只能抬高150 mm，但能够满足电分相要求，在施工中尽量将其值靠近300 mm。

分相区段拉出值的确定原则：该电分相位置的曲线半径600 m，跨距49 m，必须确保164#支柱—172#支柱间任何位置工作支的拉出值不大于450 mm。

4.3 施工步骤

器件式电分相改造为八跨绝缘锚段关节式电分相过程示意如图1 所示。根据示意图制定施工步骤如下。

4.3.1 更换区间方向接触悬挂

（1）架设区间Ⅱ－4 锚段（170#支柱～116#支柱）的承力索。

（2）倒换区间Ⅱ－4 锚段（170#支柱～116#支柱）的承力索，安装整体吊弦。

（3）剪掉160#支柱—116#支柱旧承力索，在160#支柱做旧承力索硬锚，形成160#支柱—站场8#支柱的承力索锚段做临时渡线的承力索用，复核160#支柱—170#支柱五跨绝缘锚段关节的拉出值、绝缘距离、承力索的参数值是否达到行车过弓要求，并调整；做166#支柱—168#支柱间的新承力索分段绝缘。

（4）架设区间Ⅱ—4 锚段（170#支柱—116#支柱）的接触线。

（5）倒换区间Ⅱ—4 锚段（170#支柱—116#支柱）的接触线，倒换整体吊弦。

（6）剪160#支柱—116#支柱旧接触线，在160#支柱做旧接触线硬锚，形成160#支柱—站场8#支柱的接触线锚段做临时渡线的接触线用，调整160#支柱—170#支柱五跨绝缘锚段关节参数到位，在162#支柱处增加2 组锚段关节电连接，做166#支柱—168#支柱间的接触线分段绝缘。

完成上述施工步骤后，形成临时的中性锚段，并改造构成八跨锚段关节的第1 个五跨绝缘锚段关节（160#支柱—170#支柱）。

4.3.2 更换站场方向接触悬挂

（1）架设站Ⅱ锚段（区间166#支柱—雷公尖隧道壁之间）的承力索，要求先预制166#支柱—168#支柱间的分段绝缘，再调整172#支柱、站2#支柱间的2 支承力索的绝缘距离满足500 mm。

（2）倒换站Ⅱ锚段（区间166#支柱—雷公尖隧道壁之间）的承力索，安装166#支柱—站4#支柱的环节吊弦。

（3）剪站Ⅱ锚段的旧承力索。

（4）架设站Ⅱ锚段（区间166#支柱—雷公尖隧道壁）的接触线，要求先预制166#支柱—168#支柱间的分段绝缘，并与承力索的分段绝缘平齐，再调整166#支柱—站2#支柱间的2支接触线的水平绝缘距离满足500 mm，并将接触线抬高600 mm，受电弓从旧接触线取流。

（5）倒换站Ⅱ锚段的接触线。

（6）剪站Ⅱ锚段旧接触线并收回。

4.3.3 渡线施工

（1）渡线调整：将站8#支柱下锚改移到站2-1#支柱，做好162#支柱、站2#支柱处的分段绝缘，调整162#支柱—站2#支柱2支悬挂的参数值符合新分相要求，拆除既有分相绝缘器，用接触线代替，拆除162#支柱处的2 组临时电连接，连接162#支柱隔离开关电连接，改移断、合标至新位置，应提前发电报通知司机按新分相运行。

（2）架设160#支柱—站2-1#支柱间的渡线锚段接触线，倒换吊弦，剪旧线并收回，做好162#支柱、站2#支柱处的分段绝缘。

（3）架设160#支柱—站2-1#支柱间的渡线锚段承力索，倒换吊弦，剪旧线并收回，做好162#支柱、站2#支柱处的分段绝缘。

（4）将渡线锚段的环节吊弦全部更换为整体吊弦。

完成上述施工步骤后，改造构成八跨锚段关节的第2 个五跨绝缘锚段关节（166#支柱—站2-1#支柱），且2 个五跨绝缘锚段关节重叠2 跨（166#支柱—170#支柱），从而构成了八跨绝缘锚段关节式电分相。

根据上述施工方案和施工方法，成功地将京广线坪石—罗家渡区间上行线的器件式电分相改造成八跨绝缘锚段关节式电分相。改造前的器件式电分相中心在坪罗区间172#支柱处（K1967＋089），改造后的八跨绝缘锚段关节式电分相中心在坪罗区间168#支柱处（K1966＋996），改造后的电分相中心向北移动了2 个跨距。采用同样的方法可以完成坪石—罗家渡区间下行线器件式电分相的改造。

5 施工技术要求

（1）在更换站场方向接触悬挂时，一定要保证新接触线与既有分相绝缘器的绝缘距离大于500 mm，且抬高500 mm，否则会发生相间短路。

（2）锚段关节式电分相绝缘锚段带电部分的空气绝缘间隙应符合设计要求，允许偏差+50 mm，转化跨距内2 条接触线应等高，允许偏差±20 mm，转换柱非工作支抬高应符合设计要求[4]。

（3）承力索、接触线两绝缘子串中心应对齐，允许偏差±30 mm[4]。

（4）中性区的长度应符合设计要求[4]。

6 结语

在利用“天窗”点进行既有线接触网大修改造过程中，根据器件式和锚段关节式电分相的结构和特点，采用把既有接触网中带有分相绝缘器的一段旧锚段作为临时渡线锚段，先后改造出2 个五跨绝缘锚段关节，并重叠2 跨构成八跨绝缘锚段关节式电分相的施工方案，顺利的将器件式电分相改造成八跨绝缘锚段关节式电分相。新的关节式电分相投入运营后，运行状况良好，整个改造过程既没有影响既有线的运行，又确保了施工质量和安全，对今后器件式电分相改造提供了参考。

[1] 张红森.电气化铁道接触网关节式电分相运营问题分析[J].西铁科技，2006，（3）：9.

[2] TB10009-2005 铁路电力牵引供电设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[3] 铁道第四勘察设计院.关节式电分相安装示意图（铁四院衡广化施图（网）修－0500）[Z].武汉：铁道第四勘察设计院，2003.

[4] TB10421-2003 铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2004.