迁曹线多种措施降低接触网故障率

迁曹线多种措施降低接触网故障率

杨光照

大同西供电段    山西省大同市    063700

摘要：迁曹铁路是北煤南运重要通道，有效疏解大秦铁路运输压力方面发挥着举足轻重的作用。作为一条电气化铁路，如何降低接触网的故障率，本文从外部地理环境、自身运行特点等方面查找问题，针对问题进行有效整治，通过不断完善，提高了迁曹铁路供电稳定性，有效减少对运输的干扰。

关键词：迁曹铁路  防污闪  冰舞  雷暴  牵引供电 

1、引言

迁曹铁路是国家Ⅰ级双线电气化铁路，起自大秦线迁安北站，跨大秦、京山、京秦铁路，途径菱角山站、滦南站，并由滦南站分别引至京唐港区的东港站和曹妃甸港区的曹妃甸西站、曹妃甸南站。迁曹铁路是北煤南运重要通道，有效疏解大秦铁路运输压力方面发挥着举足轻重的作用。作为一条电气化铁路，如何降低接触网的故障率，保证接触网的供电安全，是一个永恒的课题。

2、迁曹线地理位置及外部环境概述

2.1周围环境影响，迁曹铁路地处沿海地区，连接京唐港、曹妃甸港。沿线建造的燃煤发电厂、水泥厂、化工厂、冶金厂等工矿企业排出的煤尘、粉尘和废气的主要成分含氧化硅、氧化硫、氧化铝和氧化钙，沿海地区及盐场附近的盐雾含氧化钠，这些含导电性颗粒的烟尘和化学性污秽源大多是酸、碱、盐性物质，一旦受潮，导电将显著提高，易造成闪络故障，使设备绝缘水平降低。

2.2受当地气候条件影响，迁曹线地处沿海地区春秋季节多雾，夏季雷暴天气较多。而大雾、细雨和溶雪天气，空气湿度大，绝缘表面污垢吸潮，这些污秽物质溶解在水分中，形成电解质的覆盖膜，使瓷件和绝缘子的绝缘性能大大降低，致使表面泄漏电流增加，当泄漏电流达到一定数值时，导致闪络事故发生

3、迁曹铁路牵引运行存在问题

由于受到外部环境及地理位置影响，在运行之初，牵引供电发生许多问题，具体内容如下：

3.1在迁曹线建设之初，由于迁曹铁路连接京唐港、曹妃甸港，专用线多，末端站场股道多，线路分支较多，造成接触网故障时影响范围大，故障查找存在困难。

3.2夏季雷暴天气多，由于迁曹线线路多为高路肩，绝缘子易受雷击，造成接触网故障频发。

3.3由于迁曹铁路设计之初未考虑沿海地区污染物较多，接触网绝缘子爬距为1200mm,绝缘子污闪导致电气化铁道供电发生跳闸故障增多。频繁的污闪跳闸给正常的供电带来不良影响，严重时还能引起断线事故的发生，给安全供电带来极大的隐患。

3.4迁曹铁路地处华北北部渤海湾地区，冬季冻雨较多，受极端恶劣天气影响较大。因此出现承力索、正馈线覆冰舞动现象，造成机车无法正常运行，同时对线索造成很大伤害。例如：2016年11月21日，乐亭地区发生大范围的大风降温及冻雨的极端天气，接触网及附加悬挂线索均有覆冰，列车通过时，受电弓拉弧严重；聂庄站至葡萄线路所间线路附加悬挂上、下、左、右晃动严重，正馈线上、下最大摆动量达到1m左右，左右摆动量达到700mm左右，线索像摇起来的跳绳一样，晃动非常严重。因线索覆冰舞动，共造成管内设备发生跳闸23次，其中聂庄变电所五条馈线中的四条发生跳闸故障，共发生跳闸19次，东港分区所两条馈线跳闸4次。同时由于冰雨造成聂庄站线索覆冰舞动，致使聂庄站多处正馈线脱落，多点发生正馈线与保护线放电跳闸，多处保护线脱落与支柱接触被烧伤断股。后经长时间的风力及机车震动、气温下降致使架空地线在勾头鞍子处烧损断股增多，造成导线机械强度严重下降，在风摆、机车运行震动等综合作用下，很容易导造成断线事故。

4、迁曹铁路接触网采取的改进措施

4.1利用在设计牵引变电所时预留馈线，对较大的支线负荷采用单独的断路器供电。例如：大唐国际发电有限公司从聂庄至王滩电厂接触网线路，就直接由聂庄变电所单独馈出一路馈线供电。这样，聂庄至王滩电厂接触网线路故障时，断路器跳闸，不会影响聂庄至东港上下行正线接触网设备供电。2019年以前，曹妃甸西站由于股道较多，且很多股道直接连接翻煤机房，污染严重，因曹妃甸西站翻煤机房内接触网故障多次造成曹北开闭所跳闸，中断曹北至曹西区间正线列车运行。其中2014年18次跳闸，2015年15次跳闸，2016年17次跳闸。因此，2016年因迁曹线运量不断增加需增建曹西变电所时，在曹西变电所设计时，就针对曹西站翻煤机房不同股道分别设置单独的馈线供电，每条馈线设置断路器。虽然不同股道牵引变电所都需要增加单独馈线，增加断路器、隔离开关、电流互感器等设备，一次性投资较大。但从长远看，基本消除了支线故障对正线的影响，保障了正线的运输畅通。2019年曹西变电所投入运行以后，曹妃甸西站翻煤机房内接触网故障由曹西变电所对应断路器跳闸，迅速切除故障，保证了正线的接触网供电安全。

4.2在一些负荷较多的地区，增建或改建开闭所。例如：在司家营矿区，在柏庄站利用既有柏庄AT所改建为开闭所，增设两台断路器，再由柏庄开闭所向柏庄站至司家营区间上下行接触网设备供电。柏庄至司家营区间接触网故障时，柏庄开闭所断路器跳闸，切除故障。不影响菱角山至滦南上下行接触网正线供电。同理，在曹北、东港也增建了开闭所。曹北开闭所将曹北至曹南、曹北至曹西接触网分开供电。东港开闭所五条支线均由东港开闭所母线馈出，故障情况下，支线断路器跳闸，不影响接触网正线供电。

4.3对于从正线接触网连接的一些极短的接触网支线，在正线接触网与支线接触网连接处加装杆架式断路器。如：京唐港液体化工码头专用站，就是通过杆架式断路器将液体化工码头专用站接触网设备与京唐港站接触网设备相连接。2017年京唐港液体化工码头专用站曾经发生三次接触网故障，均由杆架式断路器迅速跳闸切除故障，避免了聂庄至京唐港接触网跳闸。特别是曹妃甸南站，各种专用线较多，2015年以前，每年因曹南各种支线造成曹北开闭所跳闸，曹北至曹南区间接触网中断供电的故障都在10-15起左右。2015年通过设备改造，在曹南站各个支线如首钢工业站、华润电厂、矿石码头、机务折返段等支线接触网，均通过杆架式断路器与曹妃甸南站接触网设备连接以后，支线接触网故障时，对应的杆架式断路器跳闸，从而将支线接触网与正线接触网分开，有效防止了支线接触网故障影响正线接触网供电。

4.4雷雨季节提前解列正馈线，防止正馈线故障造成接触网跳闸。从多年的生产实践经验中，可以发现AT供电方式情况下，正馈线绝缘子受雷雨及大雾天气的影响而发生跳闸的现象比较频繁，因此2018年以后，迁曹线实施恶劣及特殊天气下正馈线临时退出运行的方式来保证接触网供电的安全的方法。根据AT供电方式的原理，正馈线在退出后的AT供电方式相当于接触网直供的方式，这种方式的供电电流要小于AT供电方式，但在一个供电臂中同时运行的列车不是很多的情况下，正馈线退出后的直供方式的电流也是可以满足列车运行的要求的。

4.5针对覆冰舞动，为了避免类似事故的再次发生，事故发生后，在聂庄至乐亭区间加装了防舞鞭，其原理是破坏雨雪天气导线的谐振频率，降低了导线舞动发生的概率。加装防舞鞭以后，该区段从未再次发生线索舞动事故。

4.6采用新型大爬距硅橡胶绝缘子，降低污闪跳闸次数。绝缘子污闪是导致电气化铁道供电发生跳闸故障的主要因素，给正常的供电带来不良影响，严重时还能引起断线事故的发生，给安全供电带来极大的隐患。比如2019年2月份迁曹线因大雾造成的大面积污闪跳闸故障，长时间停电，给铁路正常的运输造成严重的影响。防治绝缘子污闪跳闸已是接触网不间断供电，铁路正常运输的重要保证。迁曹线滦南站附近钢铁厂排出的煤尘、粉尘和废气的成分主要是氧化硅、氧化硫等，聂庄至东港、聂庄至京唐港、曹北至曹西、曹北至曹南等沿海地区及盐场附近的盐雾含氧化钠，这些含导电性颗粒的烟尘和化学性污秽源大多是酸、碱、盐性物质，一旦受潮，很容易造成闪络故障。绝缘子随着时间会逐渐的老化，同时其表面的憎水层也会逐渐的老化，从而使其绝缘能力逐渐的下降。因此，在2019年以后，迁曹线将这些重污染区段内的瓷质绝缘子逐步更换为硅橡胶绝缘子，同时将绝缘子污闪的爬距从1.2米增大至1.6米，进一步提高了的防污闪等级，以使其在极其污染的环境中仍然能够正常的使用。为了保证绝缘子正常的绝缘性能，迁曹线还利用水冲洗车每年两次对重污染区段内的绝缘子进行清洗，防止绝缘子脏污严重。通过以上方法，迁曹线有效降低了绝缘子污闪跳闸事故的发生。

5、结束语

    在经过多年的不断改造、完善，现在迁曹铁路供电质量明显提高，跳闸频率降低，作为大秦重载铁路分支有效疏解了大秦铁路运输压力，发挥了举足轻重的作用，从而也为保障牵引供电稳定运行打下更加坚实的基础。