电气化铁路接触网故障原因及其防护措施分析

贾永翔

（国能包神铁路有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

引言

如今铁路运输业为社会经济的发展提供了源源不断的动力。在各大城市当中的铁路交通安全受到了社会各界的广泛关注。在铁路交通当中，供电系统是其中最为重要的部分，而接触网又是供电系统的关键所在，该设施是铁路列车接受电力输送的重要环节接口，并且接触网也是全铁路路段铺设。因此，接触网的可靠性关乎着城市的运转状态。但就目前很多城市的铁路交通运行状态来看，接触网由于所处的环境和条件也是出现故障最为频繁的一处，该处出现故障会给普速铁路带来严重的影响。并且再铁路交通当中，由于接触网与列车的特殊接触模式，导致了接触网无法像其他设备一样准备一套备件。因此，如何提高接触网的安全性和可靠性对于相关部门和企业是最为重要的研究课题。

一、电气化铁路接触网故障原因

（一）普速铁路接触网接触线类型故障分析

接触线类故障也是接触网经常性发生故障种类之一。接触线作为刚性接触网的重要组成部分，一旦接触线出现问题难免会对接触网造成不利影响。当前接触线类故障主要包括拉弧烧损、接触线磨损、接触线面放电痕迹三种故障。1.拉弧烧损故障。拉弧烧损故障造成的原因有很多，受电弓位置不平滑、或发生变形、磨损严重，定位线夹设计不够科学等都可能导致刚性接触网出现拉弧烧损故障。2.接触线磨损。地铁在运行中难免会出现磨损情况，磨损达到一定程度时就会影响刚性接触网的正常使用，产生接触线磨损故障。一般接触线磨损故障多发生于锚段关节、分段绝缘器接头线夹，定位点出及分相绝缘器等关键部位。3.接触线面放电痕迹故障。由于地铁速度较快，加之刚性接触网弹性有限，可能导致特殊区域参数变化幅度大，电弓受到强有力的磨损，导致接线面出现发电痕迹故障。

（二）普速铁路接触网分段绝缘器故障问题分析

现场出现的分段绝缘器故障主要是绝缘部件故障，根据表现形式可以分为显性故障和隐性故障。

1.显性故障可以明显看到绝缘器构架遭到破坏：通常为一根主绝缘板断裂，绝缘器被拉直，有时桥式绝缘子被烧损变形、甚至在一侧断裂；

2.绝缘器的隐性故障则表现出架构完整，有时只能在特定环境下才能构成故障，主要是：绝缘强度降低，绝缘滑道底部爬弧严重，停电线路有网压，甚至恶劣天气造成绝缘滑道击穿，引起跳闸。表现为（1）绝缘滑道被电弧灼伤碳化，（2）绝缘污染引发的故障、（3）分段绝缘器消弧导角撞击、折断，（4）绝缘滑到出现树枝状碳化通道。

从分段绝缘器的工作要求和工作现状可以看出，分段绝缘器工作在不利的环境中，其工作现状并不能满足工作要求的条件是造成分段绝缘器故障的主要原因。从故障产生的机理来分析：绝缘原件的机电性能保证了其正常工作的状态，由于分段绝缘器故障主要是绝缘部件故障，所以造成分段绝缘器故障的主要原因是破坏了其具有的机电性能。主要表现在（1）绝缘滑板受到受电弓炭滑板磨损和炭粉附着，恶劣天气条件下闪络击穿。（2）受电弓在分段绝缘器压差较大情况下慢速的大取流烧断绝缘滑板。（3）机车带电闯分段。（4）混合牵引和环境污染的影响。

（三）普速铁路接触网支持装置故障问题分析

铁路接触网的支持装置对于接触网的运行工作稳定性所产生的影响非常明显，在铁路接触网的使用工作中，支持装置也会出现一些比较常见的故障问题。比如，支持装置的表面弯曲、装置定位夹出现开裂和破损，同时管道被腐蚀和绝缘子产生闪落等都是其中比较常见的故障现象。在支持装置中的平腕臂或者斜腕臂结构部分很有可能产生断裂弯曲、烧伤偏移等各种故障问题，其中最常见的故障问题表现为腕臂的弯曲和断裂，并且这一故障问题对铁路接触网的工作运行安全性所产生的影响尤为明显。造成接触网绝缘子的故障问题和外部环境气候之间有着密切的关联，主要是因为受到雷击、脏污及覆冰所造成的各种沿面放电故障。因此，在雷雨季节条件下，需要对绝缘子部分展开重点检查，避免产生雷击故障问题；在非雷雨天气环境下，则需要有效做好接触网绝缘子的防污处理工作，在积雪天气环境下需要充分做好绝缘子表面的浮冰积雪处理工作。在接触网的支持装置定位器中，存在的主要故障表现为脱落问题，产生这一问题的主要原因是受电弓产生故障或者接触网中的定位线夹功能失效，而受电弓所产生的主要故障问题表现为腕臂断裂和变形两种问题。

二、电气化铁路接触网故障防护措施

（一）故障抢修

针对接触网供电故障的处理应遵循“先通后复”的原则。若故障发生在车场，场调应与指挥部人员沟通，做好交接工作，以便抢修工作可顺利开展。在故障发生后，要组织救援人员有序进场，在明确现场情况后制定初步救援方案。在方案的落实过程中应积极疏导乘客，减小影响范围，切实保证运输安全。若因弓网故障导致结构或相关设施系统受损，将加大故障抢修的难度，因此，需要先根据受损结构或设施的实际情况采取处置措施，为正式抢修工作创造安全的环境。现场负责人组织人员进入现场，根据救援方案的要求展开抢修工作。现场人员需要精准划定抢修区域，任何与抢修作业无关的人员均不可进入现场。为提高救援效率，各专业抢修队伍在做好自身专业工作的同时应加强配合、协同作业，打通信息沟通渠道，缩短故障抢修的时间，恢复正常运营状态。

（二）弓网状态监测

为预防弓网故障出现，应依托计算机系统与信息化技术，构建弓网自动监控系统，在弓网中设置若干数量传感器装置，传感器持续向系统上传监测数据，工作人员对比监测数据与额定值，即可准确掌握弓网实时运行情况，发现故障问题，快速锁定故障点与开展检修工作。例如，在某电气化铁路工程中，弓网主要监测项目包括接触线高度、拉出值、振动补偿值、双支接触线高度差、双支接触线横向距离。其中，拉出值测量范围为±625mm、分辨率为1mm、最大允许误差为±10mm。大大降低了弓网故障的发生率。

（三）接触网故障防护措施

首先，需要基于接触网工作区域的地理条件和气候环境条件进行针对性防控和处理。在接触网故障防护处理工作中，受雷电天气和各种自然灾害因素的影响，对铁路接触网所产生的干扰相对较大，同时所形成的破坏性存在一定的随机现象。因此，在工程设计防护工作过程中必须充分考虑到外部天气环境因素对接触网的运行工作状态所产生的干扰。尤其在一些雷雨天气频发的地区，可以在铁路沿线部分增加避雷器设备数量，同时架设避雷线。避雷线需要直接安装在接触网钢柱的顶部区域，同时通过采取综合接地处理工作方法，接地极和地面之间的接触电阻大小设计方面必须符合接触网的防护工作要求，当接地极达到运行工作期限和条件之后，则需要对接地电阻进行有效检测，观察接触网的运行数据情况是否保持正常。

（四）完善接触线类故障防范机制

1.避免拉弧烧损

在避免拉弧烧损方面相关人员可以从拉弧烧损原因入手，阻断其发生的源头，为接触网质量提升提供支持。相关人员需要及时加强受电弓监测力度，一旦发现其发生变形要第一时间进行更换。刚性定位线夹设计方面，可采用专业BIM 技术，反复对设计进行模拟，提升刚性接触网质量。相关工作人员在日常监测中要关注受电弓位置的变化，一旦发现其不平滑要及时进行处理，阻断拉弧烧损出现的原因。

2.加强接触线动态监测

相关人员可以利用先进技术，对刚性接触网中接触线进行动态监测，及时对受损的接触线进行处理，且在监测中需要注重监测锚段关节、分相绝缘器接头、整备线隔离开关等接触线常发故障部位。

（五）创建高素质的应急指挥中心

接触网停电后现场负责人应及时感知情况，并与调度指挥中心取得联系，加强信息反馈，通过多方协作确认故障信息，确保信息无误后向值班调度报告。在故障处理过程中，调度指挥中心主要负责前期的应急指挥，根据现场情况生成预案后交给现场应急指挥部，合理调度专业人员。现场指挥期间根据弓网故障的实际情况采取相适应的组织规划，若故障发生在车场，前期由场调指挥；若故障发生于正线，应由值班站长统筹规划，指挥故障处理工作。

结语

综上所述，电气化铁路接触网故障具有成因复杂与形式多样的特征，工作人员需要深入了解接触网故障问题的主要产生原因，综合采取上述故障防护措施，重点开展接触网日常维护检修与状态监测工作，有效预防与及时解决接触网故障问题，改善电气化铁路运输能力与接触网工作质量，推动中国铁路事业的健康发展。