电气工程师论文范文浅析铁路电气化接触网设备的不足

　　摘要：在电气化铁路中，随着时间的推移，接触网设备由于受到设备机械长期的张力、受电弓磨损和过电压、过电流的作用，机械故障和电气故障已经成为了接触网设备运行故障的主体。铁路电气化接触网设备的故障，往往会造成铁路在行车中突然中断，甚至会造成人员伤亡。而接触网设备的电气烧伤，因其往往在事故前难以发现并且具有很大的危害性，因此电气烧伤已经被铁路供电单位纳入重点防范对象。本文通过对接触网供电设备运行过程发生的电气烧伤现象进行详细的分析，并结合铁路现场接触网设备的维护、检修等方面的实践经验，总结出了针对防止接触网设备电气烧伤故障的改进措施和建议。

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　　随着高新技术的不断发展，人们的生活质量得到极大的提高，电气化设备得到广泛应用，在铁路及城市轨道交通方面也正在进行大量的建设。电气化接触网在铁路系统的应用主要是，通过在铁路沿线布设输电线路网络，为电力机车提供供电保障，具有低能耗、蓄电能力强、运行效率高等优点。然而，在铁路实际运行状况下，列车的供电系统是通过机身上方的牵引机车经过变压所降压输送到铁道接触网，也就是说电气化接触网设备是通过电和力的双重作用来保证列车的运行。正是在这种作用力下，列车运行时的高速度与接触网之间的摩擦阻力也随着增大，相应结合点的机械磨损和电气设备的摩擦生热现象就会很突出，从而形成机械故障和电气设备烧伤故障，给电力机车的运行带来重大安全隐患。下面就对接触网设备运行不足引起的设备烧伤故障以及改进对策进行探讨。

　　一、接触网设备的运行中存在的不足

　　1、接触网线索的容量偏小

　　在铁路电气化的线路设计中，虽然考虑到了今后线路牵引运能的增加裕量，但是随着近年来铁路运输量的飞速发展和万吨重载列车的开行，目前线路的牵引运能大多已经超出了设计裕量。原本设计中采用的接触线承力索持续载流量偏小而难以承受接触网供电线路长期大负荷运行，线索不堪重负、进而频繁引发接触网设备的电气烧伤。

　　2、接触网主供电回路存在缺陷

　　接触网主供电回路由馈电线、隔离开关、承力索、接触线、电连接器、吸流变压器、吸上线等部分组成。各部分间由各种线夹进行紧固、连接，以满足电力机车供电的需要。主供电回路必须状态良好，才能保证牵引变电所顺畅供电;若供电线路存在缺陷，将引起局部线路载流过大、部件分流严重，从而烧伤接触网设备。

　　(1)主供电回路导流不畅

　　电气联接部分因连接不良或长时间运行造成松动等原因引起的电化学腐蚀，是造成主供电回路截面不足，电阻加大的原因。同时还导致主供电回路导流不畅，长时间的运行则会烧伤接触网设备，导致出现这种现象的原因有如将承力索纳入了电连接器电气导流的一部分;电连接线夹大小槽装反;电连接器的铜铝接续管压接不牢;线夹内有杂物;设备线夹间非面面接触等原因。

　　(2)主供电回路不闭合、主供电通道迂回

　　站场中的接触网结构比较复杂，在进行电气连接时，由于种种原因造成主供电回路不闭合、主供电通道迂回，引起回路分流严重而烧伤接触网零部件。

　　①馈电线只对1条股道上网，而未对同馈线的其他股道同时上网。有些站场因为馈电线只在一条股道上网，并未对同馈线的其他股道进行上网，使得同馈线的其他股道及其相邻区间的机车运行需要的电流都要通过这一条股道上网，导致股道上网处电流过大，局部温度过高，容易出现上网股道的电连接线夹内接触线断线引起的短路事故。

　　②股道间电连接的设置远离软横跨

　　当电力机车在此股道取流时，主供电电流通过与邻道相连的电连接器迂回流向电力机车，而由于此股道的软横跨位于电源侧，故定位绳的分流比较大，该分流电流从邻道经定位绳、定位环线夹、定位器到本道。而定位环线夹与定位器间为非永久固定性连接。当电力机车通过时，受电弓的抬升力使定位器瞬时减载，导致定位器与定位环线夹间松动，两者接触电阻加大，分流电流流过时温升过高，时间一长便造成了定位环线夹与定位钩间的烧伤。后来采取加装一组股来防止发生电气烧伤。

　　3、接触网线索存在非正常电流转换

　　设计的接触网结构中某些不应有电流通过的地方，而由于某些条件的巧合通过了全部或部分牵引电流。由于这些地方没有接入保证牵引电流(或其分流)通过的必要的电气连接，所以引起了接触网设备的电气烧伤。

　　(1)立体交叉的线索、线索与支持装置之间，由于线路阻抗的不同而形成电压差，在风力、温度变化、接触线索振动等因素的作用下，造成它们之间的绝缘距离缩短，发生电弧放电现象，放电电弧造成了接触网设备的电气烧伤。

　　(2)两端属同相而不同馈线供电的绝缘锚段关节、分段绝缘器，因供电臂的阻抗不同而形成电压差，当电力机车通过受电弓短接两供电臂的瞬间，在短接点处由于电压差会产生电弧放电，造成机车受电弓、绝缘锚段关节处接触线、分段绝缘器等接触设备的烧伤。

　　4、接触网零部件分流严重

　　在接触网中，电气连接部件数量越多、导电性能越好，接触网零部件的分流就越小。但是，电气连接部件数量再多、导电性能再好，也不可能把其他零部件的分流减为零。接触网零部件分流有其必然性，不能将接触网零部件的分流问题统统归结为电气连接不良。有分流就会产生电气烧伤，尤其是对接触网的活动部位的危害性较大。因为活动部位多为点线接触而非面面接触，而且活动部位的位移量大，这样活动部位处的接触电阻也就相应变大，所以分流烧伤程度比较重。在接触网供电部门的日常检修中，常常在周围电气连接性能良好的情况下，发现许多乌黑的吊弦。这些吊弦本体并不锈蚀，但在调整导高的过程中，夹在接触线吊弦线夹内的Φ4.0铁线回头弯曲处常常折断，其与接触线吊弦线夹内挂口相接触的弯曲面上呈红褐色，并且有窝状麻点，越在大坡道区段此类现象越多越明显。这就是由于吊弦分流所引起的。

　　5、接触网施工、检修不当

　　(1)在接触网施工时未能严格执行有关标准，导致电连接器的接线不正确、线夹安装不标准。

　　(2)现行的铁路接触网检修规程中对电气连接的电气标准没有明确的量化指标，使得供电部门在具体检修时无章可循。

　　(3)对电气连接缺乏行之有效的检测方法和手段，在具体检修中多是做些外观检查，容易造成对故障隐患的疏漏。

　　(4)接触网供电检修部门存在对涂油的认识误区。为防止设备检修质量验收时扣分，接触网检修人员在平时检修时对接触网设备抹涂大量的黄油，致使设备的内部电气烧伤缺陷不能及时地被发现，如为防止电连接散股扣分，在电连接表面抹涂上一层厚厚的黄油。

　　(5)对设备的巡视特别是夜巡工作执行不力。

　　二、防止接触网电气烧伤的改进措施

　　1、对接触网的连接方式进行改造，降低工程损耗

　　在新建、大修接触网时，应按远期发展目标选定各类接触线材。对既有的一些载流量偏小的线索应及时进行技术改造。接触网的设计、施工、建设和运行应从长远发展的角度充分考虑，科学选取接触网的使用材料，合理布设接触网转折点、断线点，可在试验验证的基础上进行考察论证。在机车运行过程中，电联线剪切作用力增大，加上外部温差变化，极容易发生电联线折断现象。因此，在电联线施工过程中，应注重对机车运行时造成电联线动态变化因素的考虑，施工时预留一定的裕度。

　　2、接触网采用串联电容提高引网电压

　　在接触网上采用串联电容补偿装置以提高牵引网的电压水平，改善牵引网的供电品质;同时优化运输组织，避免大坡道区段出现两台及以上重载列车在同一供电臂上运行，以减小牵引电流。

　　3、完善接触网的保护方式，减少电流过热

　　通过在接触网容易发生故障的区域设置相应的触区范围，以防止电力机车运行时接触线打折，产生电流过热效应。接触网的接触点数目直接影响着机车受电弓的电力传输效果，在接触点位置布设接触线线夹等零部件时，在机车高速运行状态下，极易造成受电弓与接触线之间的激烈碰撞，严重时可造成线路短路。具体可在一定的距离之内不设置接触线线夹等零件，以实现电力机车受电弓从两个接触线之间的平滑过渡。

　　4、接触网设计施工时采用面面接触的设备线夹;在安装设备线夹、电连接线夹时，要先清除线夹内杂物并预涂导电膏。安装电连接器时，电连接线夹的大小槽要安装正确;不要将绑扎线(防止电连接线散股)夹到线夹内;电连接线应全部夹入线夹槽内。

　　5、改进机车设备

　　除了加强铁路施工工艺外，还要对机车设备进行改进、降低摩擦阻力也是降低接触网事故发生频率的有效保证。有大量实验研究数据表明，改变电力机车的受电模式可有效降低机械摩擦阻力，从而减少因摩擦产生的热量值，降低不必要的损耗。

　　6、完善接触网检修制度，加强设备检修

　　加强对铁路沿线的主电回路隐患的现场排查，完善排查、检修制度，及时发现机车线路中存在的线路连接问题、零部件的运行状况等信息，并及时进行上报检修。接触网设备受外部干扰较大，应注重对恶劣天气下的排查频率，以期发现因雨雪冷冻或炎热天气对接触线产生热胀冷缩现象，重点加强对各个接触点、转折点的线路排查。运用现代科技手段，购置相关精密检测设备，重点加强对人工不易察觉的零部件损伤状况进行检测，提高检测工作的可靠性程度。此外，定期对接触网设备的关键部位拆卸检查，测定相关的参数，并对相关检测数据进行对比分析，以便根据实际情况采取相应的针对性措施。

　　结束语

　　电气化铁路接触网作为一种低能耗、低成本、高效率的运行方式，给铁路运输业带来了质的飞跃，推动了我国铁路系统的建设步伐。但是，在电气化铁道运营中，接触网设备的电气烧伤问题日益突出，造成的原因也各不相同。在进行故障原因分析时，应充分考虑发生电气烧伤的接触网设备的运营现状，有针对性地采取有效的应对措施，并借助高科技手段和先进的管理理念，更有效地防治接触网设备的电气烧伤，确保电气化铁道的运营安全。

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