高速铁路电连接的安装对接触网安全性能的影响

宋建卿

（中铁建电气化局集团第三工程有限公司，河北 高碑店 074000）

1 工程概述

京沈客专是新建北京至沈阳铁路客运专线，位于华北和东北两大经济区之间，是沟通东北、华北、华东、中南等地区的重要通道，亦是连接华北、华东、中南与东北经济区的纽带，其地理位置十分重要。

北京至沈阳客专专线地处华北地区的北京市、河北省和东北地区辽宁省。线路自北京星火站开始，向东北延伸，线路全长696.797 km。本客运专线设计最高速度350 km/h，其中承德南至沈阳管段自2018 年12月25 日送电开通，正式交付有关部门使用，全线计划于2020 年底送电开通[1-2]。

2 电连接在接触网中的作用及主要形式

接触网作为铁路电气工程中主构架为电力机车提供动力通道。而电连接是接触网独立的锚段单元连接在一起，形成接触网的电气导通的一个重要接续环节。在电气化施工过程中，为导通电流、消除接触悬挂之间的电位差，在锚段关节、线岔、馈线上网点、电气设备安装点、在流截面积突变点均需要安装电连接线。

电连接由电连接线和电连接线夹组成。电连接线一般采用95～150 mm2的软铜绞线，电连接线夹的材质和规格需与线材设计型号匹配一致。常见的电连接主要有关节电连接、股道电连接、隔离开关刀闸引线及避雷器引线。

3 电连接安装不到位易引发安全事故

在接触网中，牵引电流通道由起功率输送作用的馈电线、隔离开关、开关引线、接触网、电连接组成，我们称之为主导电径路。在主导电径路中电气连接是接触网的薄弱环节，特别是位于每个锚段搭接转换关节及道岔交叉处安装的电连接线，受机械外力和强电流的双重冲击作用要远远高于其他接触网受电设备零部件，所以需提高电连接的安装质量来大大提高接触网的安全性能。

3.1 电连接受到机械外力造成接触网不安全状态

高速铁路接触网中电连接的安装是通过专用电动液压设备，一般要求液压泵压力表指针指到70 Mpa，保压5 s。压接完成后的电连接线要求留有一定的线余量，防止受到其他外力作用。电连接受到的机械外力主要是由于机车高速运行产生的波动冲击力以及线索受环境温度变化引起自身延展带来的相互摩擦拉力。主要是由于安装标准不到位、安装参数不明确，使电连接长期受到这些机械外力的作用，这会引起电连接脱落，当高速列车通过时将会造成打弓或者钻弓，引起弓网事故[3]。

根据电连接安装不当分析其引起承受机械外力的产生原因，安装时需要结合现场施工考虑如下3个方面。

（1）因承导线随温度变化发生伸缩带来安装的电连接相对位置发生位移。电连接预留尺度不足，造成电连接受到接触网相对位移带来的拉力。

（2）安装时，电连接正常位置时两承力索电连接线夹空间距离的选定。高速铁路的接触网每个锚段两端下锚采用配重补偿方式，锚段中间安装中锚绳可防止接触网窜动，因此线材将会由下锚端向中锚处随温度变化延伸。根据电连接安装曲线表，要正确确定线夹的安装位置。

图1 为电连接线夹安装曲线。图1中，纵轴Δt为安装时环境温度与电连接正常位置温度差值；横轴S为两支悬挂电连接线夹投影距离，电连接线夹更靠近本支悬挂时为正，反之为负；D为两支接触悬挂中心锚结距离。

（3）电连接安装带来接触网的集中负荷，易造成高速列车的冲击硬点。

3.2 电连接受强电流冲击引起接触网电气烧伤

电连接作为接触网主导电径路的一部分，需要满足为电力机车提供一定的功率的所需电流流经通道。但是在实际运行中，发生接触网电气设备烧伤安全事故往往是电连接线夹处电流过大引起的。从安装工艺方面分析主要有如下3 个原因。

（1）电连接安装位置不正确或安装数量不足易引起接触网设备的电气烧伤。当接触网突然接入机车负载时，瞬间产生的启动电流往往较大，如果不能及时导通电流，接触网受到的大电流冲击将作用于某一处会造设备的电气烧伤。所以在机车经常启停的地方增加股道电连接，在分相关节的地方加装关节电连接，通过电连接的并联分流降低大电流对某点的冲击，提高接触网的受载能力。（2）电连接安装时，由于压接磨具与线型不符或者压接装置压接偏斜导致压接线夹与接触网接触面不足或者在电连接线夹内部形成空隙，增加电连接线夹处阻值，引起线夹处发热烧伤设备。

（3）电连接线夹压接在承力索、接触线上，铜氧化层的处理不到位也是导致安装的电连接导流效果不好，接触网阻值增加的一个重要方面。高速铁路接触网承导线线材采用强度更强、耐软化性更好的铜镁合金材质，由于镁是一种活泼易氧化元素，接触网架设一段时间后就会在其表面形成一种氧化层（即铜锈），铜锈会增加接触网与线夹的连接处的阻值，使线夹发热而烧伤线索，严重情况下烧断线索。

4 电连接安装注意事项

电连接作为接触网主导径路的必不可少重要部分，也是最薄弱的易发生事故的环节。本文只是从受力情况和受电角度简单分析了一些因安装不到位易引发安全事故的原因，但是接触网是一个相对动态的高频次的使用高压传输大功率系统设备，影响电连接安全有效的因素还有很多。“欲筑室者，先治其基”，电气化施工建设是为了运营使用，安装质量有保障，运行使用才安全。因此，对京沈高速铁路开通段在电连接的安装方面的一些注意事项做一些总结。

4.1 严格设计标准，确保线型选择和安装位置无偏差

高速铁路电气化中电连接安装原则如下。

（1）每处道岔处电连接一般在岔尖侧设置双根95 mm2的软铜绞线。

（2）非绝缘锚段关节内设置电连接，锚段关节的开口侧安装2 根95 mm2的软铜绞线，交叉侧安装1 根95 mm2的软铜绞线。绝缘锚段关节内设置电连接，开关处安装3 根95 mm2的软铜绞线电连接引线兼做电连接线，另一侧安装1 根95 mm2的软铜绞线。

（3）开关电连接引线安装开关两端各采用3 根95 mm2软铜绞线。

（4）避雷器处电连接设置单根95 mm2的软铜绞线。

4.2 专业化人员管理，严格安装工序，精准安装工艺

电连接作为接触网施工中的重要环节，需要配备专业安装小组，并对相关人员从施工工序、施工工艺方面进行专业化的培训练习。高速铁路中电连接是通过液压泵压接铜线夹将电连接线与接触网连在一起的，需要一次安装到位，安装不到位只能将线夹切割，导致裁好的电连接线材也会变短，会造成材料的浪费，同时存在碰伤接触网的风险。专业人员进行安装时不但要保证电连接的电气特征达标，还要考虑电连接在动态运行环境中不能承受机械外力。这里主要还是考虑两个因素，一个是保证压接好的电连接阻值满足标准，另一个是电连接压接时要计算预留合适的线材驰度。

图1 电连接线夹安装曲线

4.3 科学施工，增加阻值检测，确保电连接一次安装到位

配备专业化的微电阻测试仪，压接前将连通的电连接进行阻值测试，以便检查接触网打磨铜锈是否干净，导电膏涂抹是否到位，进一步保证电连接压接电气性能满足标准。

按照安装标准要求，专用于线索电连接零件和接触线接头线夹、载流承力索接头线夹及载流整体吊弦的电气接触性能应符合下列规定。

（1）线索接续处两测点之间的电阻不应大于同等长度被连接线索的电阻。

（2）零部件的温升不应大于别接续线索的温升。

（3）承受电气接续的所有零件，其载流量不应小于被连接线索的载流量

4.4 张贴高温感应标示，加强过程监督，杜绝隐患积累

电连接作为承力索、接触线的并连线，为更好导通电流，压接后在电连接线夹处的电阻值要小于承力索、接触导线自身的阻值。但是压接处理不到位就会在线夹处形成大的阻抗，造成冲击电流变大，这也是电连接线夹发生电气烧伤的一个原因。线夹处长期处于电气烧伤的作用下，如果不能及时发现线夹烧伤情况，就会造成线夹处线路烧断引发安全事故。鉴于此，在电连接线夹处粘贴高温感应贴，利用其色彩随温升变化的特性来过程监督电连接的安全状态，便于提前发现电连接设备受热发红、过流放电的隐患，及时更换不良线夹避免安全事故的发生。

5 结论

在高速铁路的电气化建设中，接触网设施的安全性对整个高速列车的安全运行有着直接的影响，而电连接作为接触网中一个薄弱环节，它安装的可靠性高可以大大减少接触网故障和事故的发生。因此，分析研究电连接安装工艺质量具有积极意义。