时间:2022-09-06 03:59:16
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇接触网施工总结,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键字: V型天窗;穿越电流;成因、危害及防护措施
中图分类号: F407 文献标识码: A 文章编号:
1 前言
众所周知,我国电气化铁道牵引网采用工频单相交流制,其特殊的供电方式属于单相不对称供电系统。在其供电过程中,周围的大气空间将产生不对称的交变电磁场,在复线V型天窗接触网作业时,即一线停电施工,一线正常运行的情况下。由于静电感应和电磁感应电动势的存在,在停电的接触网线路上,将产生感应电压,严重影响施工人员的人身安全。但现场施工经验表明,施工人员对感应电压的认识及其安全防护措施相对比较完善,如停电作业区域内进行安装接地线、采用绝缘梯车等;然而大部分施工人员对接触网的穿越电流的认知和危害就比较淡薄,甚至没有任何概念。本文依据施工现场经验和事故发生的原因分析,将穿越电流的成因及危害总结如下:
2 V型天窗中接触网的穿越电流
2.1 穿越电流的形成原因
电力机车上的受电弓在接触网上滑行并取得电流,之后再经由钢轨、回流线和大地流会牵引变电所,形成牵引电流回路。在复线区段(如图1所示),上、下行钢轨在车站两端的咽喉区通过道岔相互连接,在道岔两端的绝缘节上安装有扼流变压器且全站的扼流变压器通过大地是相互连通的。扼流变压器的中性点上安装有吸上线并连接在回流线上,这就使得上、下行的钢轨和回流线通过道岔是相互连通的。换句话说,钢轨的回流、回流线的回流和大地的杂散回流,三者是相互并联的,并最终流回至牵引变电所。
图1
在V型天窗点对接触网进行施工作业时,即一线停电施工,一线正常运行。当带电的一侧,有机车开始取流时,钢轨、回流线和大地上就会形成牵引回流。由于上、下行之间的钢轨是通过道岔相互连接的,即当上行线(架设上行线带电正常运行,下行线停电施工)有轨回流时,必然会有一部分电流流至已停电的下行线的钢轨和回流线中,就会形成穿越电流。
2.2穿越电流的进一步讨论
有些接触网施工人员可能会问:我们在施工作业前,在作业区域两端已经安装有接地线(通常是一端挂接触线,一端连接钢轨)了,这样不就可以进行保护了吗?对于上述问题,我们以下图作简要说明(如图2)。
图2
从图2可知,轨回流在接地点的位置一分为二,一边沿着钢轨继续回流,一边顺着接地线回流到接触网上。这就说明,即使下行线在作业区域内安装有接地线,也会有穿越电流的危害。
按上述情况分析,有些接触网施工人员可能又会问:安装接地线进行保护也不安全,那我们还怎么进行施工?
对于这个问题:我们分两种情形进行分析:
(1)当接触网完好时,即没有分段绝缘器、器件式分相等设备时,如下图3所示:
图3
在这种情况下,施工人员碰触接触网也不会被穿越电流所伤害,因为接触网的电阻率远小于人体电阻率,穿越电流只会通过接触网而不经过人体返回牵引变电所,不会对施工人员造成伤害。
(2)但当接触网开路时,即有分段绝缘器、器件式分相等设备时,施工人员如果将开路点连通,这就充当了电流的回路。此时,穿越电流一方面由接触线流向人体,另一方面由梯车流向人体,进而造成触电事故,危害其施工人员的人身安全等。
2.3穿越电流可能存在的位置
2.3.1 接触网的卡断接续
这是接触网施工中常会遇到的情况,如分段绝缘器安装、8号节点绝缘子安装等,在施工过程中,还不易发生穿越电流事故。
在进行上述情况的安装中,始终要安装导链葫芦这一工具,以此来进行张力的平衡。所以,即使将接触网进行卡断,造成开路情况,也依旧有导链葫芦进行分支电流,从而保证了施工人员的人身安全。
2.3.2 接触网电分段锚段关节处
假设区锚1在带电正常运行,区锚2停电施工检修。在通常情况下,只要隔离开关不合,区锚2就不会有电流的产生,然而实际上,当区锚1有机车取流时,穿越电流就会发生(产生原因如上所述)。
2.3.3 吸上线的检修或是更换等
当需进行吸上线的更换处理时,应将回流线和扼流变压器中性点作临时短接,防止在接好任意一端,再接另一端时,人体充当穿越电流的回路。
2.3.4 回流线断线接续时,需注意穿越电流的危害。
2.3.5 双重绝缘跳线的安装等
由于双重绝缘之间的跳线经由另一段跳线连接在回流线上,当更换双重绝缘之间的跳线时,需时刻警惕穿越电流的存在。
3 预防接触网穿越电流的措施及方法
由上所述,我们已经分析了在V型天窗下,接触网穿越电流产生的原因和可能存在穿越电流的位置等。这样,我们就可以根据穿越电流可能存在的位置,采取针对措施进行防护,做到对症下药。
3.1对施工人员进行现场再教育
穿越电流的存在,不像感应电压那样容易让人接受,也容易让人理解。因此,当某些设备存在穿越电流时,误以为只有感应电压的存在。当发现施工人员被伤害时,还以为是感应电所致。这样就会造成,采取不完善的防护措施,施工人员的伤害依旧存在,最终可能造成事故等。
3.2进一步完善穿越电流防护的技术措施
(1)对某些特殊设备进行调整或是检修时,如分段绝缘器、分闸后的隔离开关等,技术上应先采取短接等旁路措施,保证在检修这些设备时,接触网主导电回路的完整性,消除接触网开路后,穿越电流的形成。
(2)更换吸上线或是对回流线进行断线连接作业时,技术上要保证其牵引回流通路的连贯性,防止因在更换设备时造成开路等。即在更换吸上线或是对回流线进行断线连接时,预先进行短接进行防护等。
3.3完善规章制度,杜绝侥幸心理
在V型天窗施工过程中,穿越电流是无处不在的,施工人员任何一个疏忽大意都可能造成穿越电流对自己的伤害。因此,在V型天窗接触网检修作业时,制定安全可靠的防护措施,落实防止穿越电流伤害的技术措施是非常有必要的。作业人员思想上的重视,就是对穿越电流最大的防护,因此,再让作业人员理解穿越电流存在的同时,需让作业人员时刻警惕穿越电流的伤害。
4 总结
穿越电流和感应电压是一样的,无处不在且强度具有不确定性,对人体的伤害也是不明确的,这样就使得施工人员更难以采取有效措施进行防护。对此,我们更加不能忽视穿越电流的存在,客观、科学的认识它,从规章制度、思想上和技术上大力减少它对施工人员造成的伤害等。
参考文献:
[1]于万聚 《高速电气化铁路接触网》 西南交通大学出版社
[2]张万里 《接触网工技术问答850题》 中国铁道出版社 1998年
关键词:电气化铁路;铁路接触网;施工技术
引言
随着我国经济实力的迅速发展和提升,我国的铁路运营事业也得到了前所未有的发展与进步,但在不断拓展进步的同时,也存在着一系列的问题,其中电气化铁路接触网作为一个重要的使用和运营环节,可以说无论是从起初的设计组装以及加工,还是后期的维护和施工中的技术处理等方面,均以其重要的作用影响着整个电气化铁路运作环节。
1 国内外研究现状
总而言之,电气化铁路基础网技术的发展,无论是高速还是普速,对于我国来说,吸收外部资源并进行有效鉴赏是极为重要的,我们应当积极学习和鉴赏国外的先进技术和科学系统的运作体系,并以此为基础,为我国的电气化铁路接触网技术的发展打下坚实的基础。改革开放以来,我国的各项事业发展均极为迅速,尤其是在电气化铁路建设方面,可以说是取得了长远的发展,虽然其中不乏一些关键性的问题,机遇与挑战并存,但是就目前的发展现状而言,“我国已经建成了一系列不同速度的电气化铁路接触网,并且接触网的方式主要包括简单链形悬挂方式和弹性链形悬挂方式,选择桩基作为接触网的接触支柱,选择高张力且耐磨的铜合金作为接触网的材料。”[1]
2 高速接触网施工中存在的问题
之所以要综合认识和发现接触网的弊端和问题,主要就在于接触网本身对于我国电气化铁路接触网施工技术的发展具有关键性的作用和意义,我们必须充分利用当下先进的技术水平和接触网国内外实践经验,及时地发现问题、改善问题,最终提升我国铁路接触网技术的长远发展。为此,我们通过一系列的实例调查分析,总结出了我国电气化铁路接触网技术发展中存在的一系列问题,并进行系统的分析。[2]
2.1 施工队伍中存在的问题
我们说一个工程最终是否能够按照预期取得一定的成果,施工队伍的整体素质发挥着极为重要的作用,但是就目前我国电气化铁路接触线的施工队伍的整体素质而言,仍然存在着一系列的问题,一方面是由于本身施工队伍提供的各种施工用装备的性能较为落后,另一方面,施工队伍个人的技术水平和素养存在着一定的弊端。通过我们的调查抽样分析,当下我国电气化铁路接触线的施工技术人员仅有少部分是通过相关的大学毕业的具有本科文凭的技术员,而且这些技术人员也主要集中分布于大中型施工队伍当中[3],而其余的施工人员多以中职和初中毕业的务工人员为主,就他们而言,一方面并没有进行专业的技术指导训练,另一方面,由于文化水平的限制,自身的素质,无论是施工秩序还是基本的人文素养均较低,导致在进行施工的过程中容易因自身没有意识到的问题而影响整个施工队的进程。
2.2 施工标准和工艺存在的问题
总体来说,我国的电气化铁路接触网施工水平还是较为落后的,尽管目前各国的电气化铁路接触网技术发展极为迅速,但是我国的施工水平仍旧停留在上世纪九十年代,单从这一点上来说,就严重阻碍了我国的电气化铁路接触网施工技术的发展。此外从技术角度出发来看,由于接触网施工时对于施工技术标准和路基施工技术标准之间的协调度要求极高,因此如何把握二者之间的关系和协调值也变的极为关键。在进行施工时,施工的基准主要是按照轨面标高为主要的参考值的,但是在具体的操作中,由于施工技术人员的技术值普遍存在着误差和不一致的情况,最终往往导致较大的误差发生,最终影响的还是接触网预期所要求的质量和基础保障。[4]本身我国的接触网事业发展的较晚,再加上时间上处于起步和学习阶段,在执行标准上往往还是从国外的模式中学结,往往导致不能够很好地适用于我们本国的特色,更为不完善的是,在进行接触网施工时基本没有一个科学的、合理的执行标准是实施条例,部分电气化铁路接触网实施过程中无论是时间还是具体的实施器具均存在着随意性较大的缺点。
3 电气化接触网施工技术的研究
电气化铁路接触网主要包括普速接触网和高速接触网两大方面,随着铁路高速的全面普及与实行,高速接触网以不同于普速接触网的特点逐渐发挥出它的个体优势,换言之,在技术的要求和施工的难度上,总体上是呈现出一定的挑战的,在进行接触网施工过程之前,无论是对于施工环境的要求亦或是技术装备和技术人员的要求,都必须从多个方面进行严格要求,为此我们将注意事项汇总如下:
(1)接触网与铁路的建设一样,必须提供可靠精确的探测和定位设备。
(2)在进行施工过程中,我们必须将基础施工过程作为最为重要的监控和把控环节,以免造成后期无法弥补的过错,将问题和瑕疵扼杀在摇篮里。
(3)自从电气化铁路接触网技术引进计算机互联网应运之后,大大提升了接触网操作过程的精确性、科学性和可行性,因此对于计算机技术的要求也不能忽视。
(4)接触线的高度具有自身一定的调试和波动范围,因此如何合理地捕捉这种调动范围,对于接触网施工技术人员来说,也是一种挑战。
(5)在进行软硬横跨的研究和安装实践时,要做到精益求精。
(6)接触网的施工过程必须有一个完善的、科学的、合理的运营体系。
(7)对于接触网中的组合技术要进行充分的协调。在接触网施工过程中,接触网道岔定可以说具有较为关键的作用,主要原因就在于如若关键点不到位,弓网事故就会频发,后果不堪设想,在这一点上,我们可以学习国外的技术,它们的辅助三线关节式道岔定位技术,就具有较为出色的使用效果,最重要的也是最为可行的便是它的安全性技术保障。其次便是吊弦技术的探究,在在高速电气化铁路接触网上,按照以往的方法进行载流处理,我们发现,往往具有不可调和性,而吊弦技术则不同,它不仅可以两端永久固定,而且省时省力,一步到位,对于电气化铁路接触线要求高效率、高质量的作业具有重要的指导意义。“整体吊弦的主要施工方法为:首先借助激光进行测距,用经纬仪采集原始数据,然后建立数据库,编制程序,输入原始数据和计算条件,分析计算,打印出结果。最后进行现场的安装,在安装结束后对安装结果进行及时的检测。”[1]
4 结束语
总而言之,对于电气化铁路接触线施工技术的严格要求和执行具有重要的现实性意义,一方面,将会促进我国经济的迅速发展,为我国电气化铁路事业带来前所未有的发展契机,另一方面也会为电气化铁路接触网技术的发展提供更加坚实的保障,提升接触网施工人员的技术操作水平。
参考文献
[1]闫振良.电气化铁路接触网施工技术探析[J].山东工业技术,2001,22(1):1.
[2]Hayashiya Hitoshi,Abe Yasuhisa,Mandai Tsuyoshi,et al.Basic characteristics of the contant wire breaking by the are between the contact wire and the pantograph[J].IEEE JTrans Ind Appl,2007,127(9):927.
关键词:既有线;电气化;接触网改造;换线施工
中图分类号:F407文献标识码: A
0 引言
随着我国国民经济持续快速的发展,运输市场对铁路运输能力、快捷性的要求越来越高,电气化是铁路建设的发展方向。为了更好的利用资源,提高铁路的运输能力和备用性,在高铁与既有普速之间修建联络线,将高铁引入既有普速铁路。与此同时,必将引起引入车站的改造。咸阳西站作为陇海线上的货运站,要引入西宝客专,必须对接触网进行全面改造。相比于新建线路接触网施工,既有车站接触网改造难度更大。在车站接触网改造施工中,接触网换线是主体工程,也是最关键的一道工序。下面结合咸阳西车站接触网改造换线施工,介绍我们在既有电气化铁路车站接触网改造中换线施工的特点及难点,换线施工的种类,换线施工方案的比选(特别是换线施工的先后顺序)。
1 车站换线施工特点及难点
1.1特点
与新建铁路接触网施工相比,既有车站换线施工具有以下特点:
(1)对车站原有支柱、硬横梁、软横跨进行部分或全部更换,过程中新旧支柱、硬横梁、软横跨并存,需要逐步过渡。
(2)新旧锚段关节不重合,导致换线过程中新旧锚段关节并存的情况;
(3)新旧锚段跨距不一致,悬挂点变化,结构高度、吊弦长度、拉出值变化;
(4)线路改造、道岔移设引起绝缘分段、分相关节变化,相应设备变化。
1.2难点
(1)站场改造不仅仅是接触网改造,工务、电务、机务、线路、电力等专业和接触网专业同时同地施工,交叉作业,相互干扰相互挤占,影响工程质量和进度;
(2)按照铁路运输要求,接触网改造边施工边运营,施工封闭点最多不超过120分钟,而且根据线路不同,车流量大的线路每天给点更短,“天窗”作业,点后开通,造成施工不连续;
(3)作业时间短、现场作业点多,交叉施工,大量人员机械短时间内聚集和撤离,施工场地空间狭小为人员、物料、机具的调配和运输带来困难,也降低了人员机械的使用效率,增加改造成本;
(4)在每个施工点内都必须保证换线部分能正常投入运行,对施工组织、施工工艺要求高,安全质量管理难度高。
2、车站换线施工的种类
2.1对位换线
对位换线即不改变原有的锚段关节,悬挂点,简单的对原导线进行更换。对位换线从技术角度上讲,是最简单的,完全不需要对原有的支柱、悬挂方式、结构高度、拉出值等进行改变。
2.2不对位换线
相对于对位换线,不对位换线往往是因为站场改造造成锚段延长或者缩短引起的,下锚位置改变。不对位换线相对于原锚段,支柱位置、定位方式、拉出值等部分或全部都发生变化,并且换线过程中,新旧锚段关节同时存在,新旧导线并存工作,涉及到临时过渡。从技术和施工上来说,不对位换线困难极大,安全风险也大幅增加。由于站改施工中绝大部分换线施工都是不对位换线,因此解决好不对位换线施工的组织是接触网站改施工成败的关键。
3、车站换线施工的方案比选
3.1 换线施工的基本作业方案
由于换线施工都是要点作业,时间都比较紧张,并且受劳力、物资、现场情况的影响,如何在有限的时间内完成施工任务,作业方案尤其关键。根据实际情况,一般在施工中有以下几种方案:
(1)在一个“天窗”点内完成承力索和接触线的更换,同步拆除旧线,开通新线。此方案适用于“天窗”时间长,锚段长度短,干扰小的施工。
(2)在两到三个“天窗”点内完成换线工作,拆除旧线,开通新线。此方案在第一个“天窗”点内架设新承力索安装中锚,在第二个点内架设新接触线,并完成新旧倒换,新接触线投入适用,并拆除旧接触线(若时间不够,采取临时过渡就将旧线退出工作状态),第三个点内完成承力索倒换,拆除旧承力索,并对整个悬挂进行调整。此方案适用于“天窗”时间80分钟以上的,锚段长度在1km左右,施工相对简单的情况。
(3)利用两个“天窗”点架设新承力索及接触线,然后利用“天窗”逐步逐段与旧线更换,最后拆除旧线。此方案在对位换线时对支柱容量要求较高以及现场线索交叉复杂,对“天窗”时间和劳动力要求相对要低,适合不对位换线,施工“天窗”不确定,施工干扰大情况下换线施工。
在咸阳西站接触网改造过程中,由于陇海线运输繁忙,施工“天窗”不确定,各种干扰因素多,基本采用方案三进行施工,同时利用方案四对咸阳西站分相进行盖伊。因此在绝大部分时间都只能采用此方案的情况下,要控制施工成本,确保工程进度,就必须对换线施工的顺序进行研究。
3.2车站换线施工顺序的选择
在电气化改造中,车站换线基本顺序一般都是先正线,后站线,再渡线;方向一般是从一头向另一头进行。但是,由于外部施工条件和施工成本的影响,在具体施工时,采用说明样的换线顺序,必须根据车站的实际情况来确定,下面以咸阳西站II道换线来具体说明(如图所示)。
咸阳西站既有II道共3个锚段,分别是II-1(2#-36#)、II-2(32#-106#)、II-3(100#-126#);改造后3个锚段,分别是II-1(2#―50-1#)、II-2(40-1#―82#)、II-3(72-1#―126-1#)。(黑色斜体表示既有)
从图上看,我们可以发现既有II-2锚段不仅覆盖了新设II-2锚段,还包含了II-1和II-3锚段部分区段。
方案一:按II-1、II-2、II-3的顺序换线,流程应为:架设II-1――截短II-2锚段在40-1#处下锚与II-1形成关节――拆除II-1――架设II-2并投入运行――架设II-3投入运行――拆除II-2、3。在此流程中,需要做一次截短倒锚以及对整个关节进行重新调整,并且在同一支柱上(40-1#)承载2倍张力,以及大量的新旧导线之间的临时过渡,从质量、安全及成本角度来考虑是不合适的,还有施工时间也是极大浪费。
方案二:如果我们换一种顺序,流程如下:架设II-2并投入运行――架设II-1投入运行――拆除II-1――架设II-3投入运行――拆除II-3――拆除II-2。在这个流程中,不需要截短II-2,也没有在40-1#上承受2倍张力,同时减少了新旧导线之间的过渡,更能保证施工质量。
对比两种方案,发现方案二比方案一优越,施工工序和工作量少了很多,更能够保证咸阳西站安全运营量。从这个意义上来说,选择合适的换线顺序,是确保施工安全质量和控制成本的关键。
结语
既有电气化铁路车站接触网换线施工难度大,现场条件复杂多变,本文抛砖引玉,总结工作实践,对既有车站接触网换线施工进行探讨,希望能对类似工程提供参考,对以后的施工生产有所帮助。
参考文献
关键词: 客运专线 有砟轨道 接触网 腕臂数据采集
中图分类号:U213.2 文献标识码:A 文章编号:
1 特殊区段腕臂数据采集的制约因素
客运专线腕臂数据计算一般采用Candrop软件来实现,Candrop软件需要现场收集线路上的一些数据来支持计算,例如:支柱限界、支柱斜率、腕臂上底座对轨面高度、上下腕臂底座间距、线路曲线要素、支柱间跨距、支柱类型。只有数据收集齐全,Candrop软件才能根据提供的数据进行一系列模拟计算,最终确定每根支柱上腕臂的尺寸,再根据计算数据加工腕臂。这一过程中,数据采集越准确,计算结果越精密,腕臂结构越合理。
但在受前期各种因素制约,土建施工滞后的情况下,面对施工环节多且复杂的有砟轨道,接触网需和线路工程同时开通,很难依靠钢轨来测量。
另外,有砟轨道线路调整慢,需多次捣固才能达到设计轨面高程,周期较长,即使钢轨铺设后,因误差较大,也不能作为基准,收集数据;若等到钢轨成型,再开始采集数据,考虑到腕臂计算、加工、安装,再加上后续上部施工作业,在有限的工期内,接触网施工压力很大,甚至可能导致工程延期。
2 利用站前单位测量成果进行腕臂数据采集的可行性分析
2.1 站前单位的CPⅢ控制点纵向布置
CPⅢ路基段一般为48m,桥上一般为60m,且不大于80 m。而接触网支柱的跨距一般为50m左右,保证了接触网支柱基础附近至少有一个CPⅢ控制点可以参考。
2.2 站前单位CPⅢ控制点位置
(1)路基段:在接触网杆基础施工的同时,设立一标准永久性混凝土桩,桩上设置CPⅢ标志。
(2)桥梁段:设置在已浇注好的桥上防撞墙顶面,靠近箱梁固定端的端部,打孔锚固CPⅢ控制点。
上述CPⅢ控制点很容易找到,为下一步测量提供了前提条件。
2.3 CPⅢ控制点编号及误差分析
按照公里标递增进行编号,其编号反映线路里程数,所有处于线路下行线轨道左侧的标记点,编号为奇数,处于上行线轨道左侧的标记点编号为偶数,在有长短链地段编号不重复。
每个CPⅢ控制点都有一个固定的编号,而每个编号又各自有它单独的一个数据记录,这些数据记录都是前期站前单位通过精密仪器测量并反复验证的,实际最大误差0.58mm,不足1mm,完全满足腕臂数据测量允许最大误差5mm的要求。
2.4 设计轨面数据获取
CPⅢ控制点水准成果中的高程减去测量杆件端部圆球1/2高度(1cm)后,即代表轨道的内轨顶标高(即最低轨的海平面高度)。将接触网支柱里程表交给站前单位,根据曲线要素用公式计算每一个接触网支柱里程处的内轨标高(即支柱处轨面的海平面高度),再由接触网施工单位计算出CPⅢ控制点中心与最低轨面之间的高差。通过水准仪或是经纬仪将这个高差反映到接触网支柱上,在支柱上标注轨面红线。
2.5 支柱限界数据获取
支柱限界数据可间接通过CPⅢ获取。在有砟段,因铺设道砟的区段需要长时间进行线路调整,站前单位一般在防撞墙上标出大致的线路中心桩参考点,用于后期调整轨道限界。在与站前单位沟通并详细了解参考点位置及放点原则后,就可以利用该点测量出接触网支柱限界。
3 具体操作方法
3.1 准备水准仪(或是带角度测量的经纬仪)一台,5米塔尺一把、10米钢卷尺一把,计算器一台,记号笔一支。
3.2 准备CPⅢ水准成果表
该表由站前单位提供,由于CPⅢ控制点站前单位要反复测量多次,要确定使用最终确版本。
3.3 准备接触网支柱处轨面高程表
考虑线路长短链,准确统计接触网支柱里程,根据线路纵断面图要素表计算接触网支柱处轨面高程表。另外,计算时要考虑变坡点的缓和变化,即利用竖曲线半径正确计算,从而得出正确的支柱位置设计高程。
3.4 确定需要测量的接触网支柱,在接触网支柱处内轨高程表中找到此支柱号对应的内轨高程,即此支柱处最低轨的海平面高度,假设在表中此值为a。在线路上找到距此支柱最近的CPⅢ控制点,根据标注的CPⅢ控制点编号,可以在CPⅢ水准成果表中找出此编号对应的高程,即此CPⅢ控制点的海平面高度。假设在表中此值为b。根据这两个数值可以得到CPⅢ控制点和支柱处最低轨面的高差h,即h=b-a(当CPⅢ控制点的高程大于支柱处最低轨高程时h为正值;当支柱处最低轨高程大于CPⅢ控制点的高程时h为负值)。
3.5 在接触网支柱和CPⅢ控制点之间的两线路中间架好水准仪,调好水平,把5米塔尺的一端放到CPⅢ控制点中心的位置,保证水准仪能够读出数值,在这一过程中应保证塔尺竖直,在水准仪目镜中读出十字丝处的数值c,并记录。转动水准仪,在接触网支柱上十字丝的位置划一条临时标记线。
3.6 根据上述测量原理可以推知轨面红线的位置是从临时标记线处往下返长度为X的位置。
由h=b-a,X=c+h,
得出X=c+b-a;
因a、b、c三个数值均为已知,很容易计算得出X的值。用尺子从临时标记线处向下量长度为X的距离,划线,此线即为轨面红线。
3.7 根据轨面红线位置,用10米的钢卷尺可以测量出上下腕臂底座的高度以及它们的间距,至此腕臂数据采集中的难点问题得以解决。
实践证实:腕臂数据采集操作方法合理,数据准确,复核误差达标。而且能极大限度地节约施工工期,为后续工序的施工创造良好的条件。
[关键词]高速铁路;接触网;供电方式
中图分类号:F42 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)26-0077-02
一、高速铁路接触网概述
高速铁路接触网是一种特殊的供电线路,指的是电气化轨道交通为了给列车提供牵引电能而沿铁路线露天架设的特殊供电线路。接触网是电气化轨道交通牵引供电系统的重要组成部分,但是由于客观的因素影响,经济和技术等方面的限制,供电牵引系统的设置是单一的。从更宽广的意义上而言,接触网包括了架空接触网和接触轨,一般情况下,如果没有特殊的说明,那么接触网指的就是架空接触网。在实际的高速铁路接触网供电方式当中,架空接触网可分为柔性架空式和刚性架空式两种,但是在高速铁路中被广泛应用的时柔性架空式。另一方面,高速铁路接触网供电方式的组成当中有四个比较重要的组成部分:接触悬挂、支持与定位、支柱与基础以及保障设备安全和供电安全的电气辅助设施。
1.1 接触悬挂
接触悬挂不仅仅是由支持和定位装置安装在轨道上方的线索单独组成的,还包括组成支持和定位装置安装在轨道上方的线索的各类结构,具体地可以分为接触线、吊弦、承力索、弹性吊索和补偿装置以及其他相连接的部件。接触悬挂是直接参与导流、承受负荷的关键部分,所以接触悬挂必须要有良好的导电性和机械强度。
1.2 支持与定位
支持与定位装置是按照设计的要求把与支持定位有关的零部件组成的支撑与定位接触悬挂于轨道的上方。在安装支持与定位装置时一定要合理地控制好接触线的导高和拉出值,这样受电弓才能方便地取流,将全部的机械负荷传递给支柱的支撑定位结构,所以,再设计时,对支持与定位装置的结构功能和可靠性的要求就比较高。
1.3 支柱与基础
支柱与基础承担了接触网的主要受力设备,是接触网的主要承力设备。支柱与基础不但要为接触网提供支持、下锚和定位承受接触网,而且还要将提供支持、下锚和定位承受接触网的全部机械负荷传递给大地。支柱的基础是埋在地下的,也可以是在大型的建筑物当中用于安装支柱的结构体,接触网的支柱必须要有良好的机械强度、耐腐蚀性和比较高的稳定性,这样才能保证接触网支柱能够长期承受来自各个方面的压力,加强接触网的功能并且提高接触网的安全性能。
1.4 电气辅助设施
接触网电气辅助设施主要是为了提高接触网的安全性和供电的灵活性的设施,一般情况下包括:附加导线、防雷与接地、标识等。
二、高速铁路接触网悬挂类型
悬挂类型是高速铁路接触网设计施工的最基本的参数,目前高速铁路的接触网悬挂类型大致可分为三种:复链型悬挂、弹性链型悬挂、简单链型悬挂。早在1964年,日本就开通的世界上第一条高速铁路―东京至新大阪的东海道新干线,采用的就是复链型悬挂。但是这种悬挂方式一次性投资太大,结构复杂,组成零部件太多,所以接触网运营的维修费用比较高,而且一旦发生事故抢修的时间很很长,难度也非常大。而弹性链型悬挂方式则是德国一直采用的高速铁路接触网悬挂类型。这种悬挂方式带有弹性的吊索,需要注意的是,这种弹性吊索的设置需要相当精确的计算和一套严格的施工程序,这些精确的计算是非常麻烦的,而需要的严格的施工程序也是很难进行检测的,同时应该注意的是弹性吊索本身的长度和张力不是固定不变的,他们会随着温度发生改变,因此,在不同的温度条件下,接触网是很容易变形的。简单链型悬挂的代表是法国,法国在八十年代建成的巴黎一里昂东南新干线采用弹性链型悬挂,但是在正式运营的三个月内,发生了两次重大事故,造成导线拉断、接触网损坏。因此九十年代初,法国总结了东南新干线的经验教训,在大量的理论和试验研究的基础上采用了简单链型悬挂。
高速铁路接触网对悬挂类型的要求是能够提供良好的受流质量、寿命长、少维修、很少发生故障或者不会发生故障,最重要的是,性能价值比要高。在相同的条件下对三种悬挂类型进行计算机仿真,实验结果表明三种悬挂方式均能满足高速的要求,但是相比较而言,简单悬挂方式的结构简单,在施工的时候比较容易完成,即使是在后期的维护过程当中也是很方便的,最重要的是,工程造价是三种悬挂方式当中最低的。所以从综合受流、成本、施工、运营和维护等各方面来说接触网都应该采用简单链型悬挂。近年来,简单链型悬挂由于不需要设计太过于复杂的结构、不用进行复杂的施工环节、更不用考虑昂贵的工程造价成本等优点已经日益被世界各国所认可并且成为高速铁路接触网首选的悬挂类型。
三、高速铁路接触网供电方式
高速铁路接触网的供电方式有多种不同的划分方式,但是一般可以分为BT、AT和同轴电力电缆三种方式。
3.1 BT(吸流变压器)方式
BT(吸流变压器)方式不但可以显著降低交流牵引网对平行接近架空通信线路的危险电压,而且还可以降低杂音干扰电动势。在牵引网当中串联接入一定数量变化比为1:1的吸流变压器,在回流线的首末两端分别与钢轨连通,将直接供电方式时流经钢轨和大地的回流全部吸入回流线中,使接触网和回流线的电流达到完全平衡,减轻对通信线的电磁感应影响。吸流变压器(BT)的BT牵引网的阻抗与机车至牵引变电所的长度不是简单的线性关系。如果机车的取流的位置不同,那么牵引网内的电流分布很有可能是不一样的,牵引电在不同位置触发的牵引总阻抗是不同的。采用吸流变压器后只有吸流变压器的激磁电流流经轨道和大地,而且这个电流很小,所以采用吸流变压器(BT)可以很大程度地减弱牵引网周围的磁场,使电气化铁道对与它相邻的通信线路的影响大大降低。吸流变压器(BT)的供电原理结线图如图1所示。
3.2 AT(自藕变压器)方式
AT(自藕变压器)方式是以2x25kv的电压供电的,在牵引网内分散设置自耦变压器降压至25kv供电力。自耦变压器与接触网同杆架设一条对地电压为25kv但是相位与接触网电压反向的“正馈线”,构成2x25kv馈电系统。
自耦变压器的变比为2:1,其一次绕组接在接触网与正馈线之间,而中性点则接至钢轨。在接触网与钢轨和正馈线之间形成25kv电压可供电力牵引用电。这种方式可以在不提高牵引网绝缘水平的条件下将反馈电压提高一倍,成倍地提高牵引网的供电能力。宁杭高铁(南京至杭州)是就是典型的AT供电方式。
3.3 同轴电力电缆方式
同轴电力电缆方式是一种新型的防干扰供电方式,同轴电力电缆是沿着铁路埋设的,电缆的内导体作为馈电线与接触网并联,电缆的外导体则作为回流线与钢轨相连,并且每隔一定的距离就要对电缆供电分段。这种方式不但适用于电气化铁路穿越大城市,而且还适用于对净空要求较高的桥梁、隧道等地段。同轴电力电缆方式德供电特性相比其他供电方式来说是比较好的,而且抗干扰效果也是很不错的,但是这种方式的工程造价比较高。同轴电力电缆方式在每一个供电分区的接触网都采取相应了相应的采取电分段措施,在这种分段方式当中,从牵引电到电力机车之间的大部分的区段之间都是没有电流的,而且对邻近的通信线路的影响是由电缆内的导体和外导体中的电流差决定的。同轴电力电缆方式的接触网分段方式如图2:
四、结语
高速铁路接触网供电方式是高速铁路建设必须要重视的问题之一,必须要选择合理的供电方式才能保证高速铁路的用电安全。在选择高速铁路接触网供电方式时,不仅要考虑技术方案的先进合理性,还要能够有效地降低工程造价及运营成本经济。我国的高速铁路刚刚起步,高速铁路接触网的供电方式的研究也尚不成熟,有待深入研究。
参考文献
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[2] 杨媛.高速铁路供电系统RAMS评估研究[D].北京交通大学,2011-06-01
关键词:接触网;电气烧伤;原因分析:防治措施
一、接触网的概述
接触网是指电气化铁路接触网,是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上,其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。
二、导致接触网设备的电气烧伤问题的原因
1、因主导电回路不畅
引起主导电回路内设备发热而烧伤接触网起导电功能的回路是由馈电线、隔离开关、开关引线、接触线、电连接器等组成的,我们称其为主导电回路(包括加强线、迂回线,捷接线等以及BT供电方式中的吸流变压器、AT供电方式中的正馈线)。主导电回路各部分间是由各种线夹进行连接的,从而使得这一回路沿铁路延伸,我们称这些线夹(如供电线夹、电连接线夹、导线接头线夹等等)及其被连接的部分为主导电回路的电气连接。主导电回路必须良好,才能保证电流的畅通;若存有缺陷,将引起局部载流过大、零部件分流严重,从而烧伤接触网设备。所谓主导电回路“畅通”,就是要保证主导电回路的截面积(或当量面积)。导流不畅主要有三方面的原因:(1)设计中采用的主导电回路允许持续载流量偏小:在电气化设计中,虽对线路牵引运能的增加裕量有所考虑,但随着铁路运输发展,现在牵引运能的增加已超出了设计时所考虑的裕量。原采用的一些线索因持续载流量偏小,串接在主导电回路中的设备的额定电流较小,而承受不了大电流的长期运行,发生了电气烧伤。(2)错误接线造成主导电回路中某一处截面减少,阻抗加大,温升过高而烧断承力索。(3)主导电回路中电气连接不良,如接触线电连接线夹未打楔子导致导电截面减少;供电线线夹装反或线夹内有异物造成该处导电截面降低;电气连接由于长时间的运行、气候变化、电流通过等造成的电或化学腐蚀,使电气连接的阻抗增大造成主回路导流不畅。
2、接触网接触不良
接触网接触不良会引起:(1)线岔始触点刮弓,线岔是站场接触网的关键设备之一、数量多、情况复杂、条件各异、是事故多发的重要部位,主要原因是在线岔绐触点处,受电弓没有同时托起两根触线所致.同时,还由于在始触点处两根接触线上都安装有吊弦线夹而造成打弓。(2)定位管坡度偏小、在受电弓通过时、可能会因线路不平顺、三角坑缺欠、或运行速度骤变、外轨超高等方面的随机激振因素,造成受电弓撞击定位管。(3)电连接线松弛、烧损、脱落等造成弓网故障。(4)绝缘部件故障。由于多种因素造成绝缘子老化、裂纹、损伤及污染,致使绝缘部件放电、闪络或击穿,造成瞬态故障及永久性故障。
3、接触网零部件故障 由于零部件质量问题造成紧固件断裂和松动以致造成故障。同时维修质量不高或维修不当、失修、设备缺欠没有发现或没有及时处理,造成的故障数量也不少、很值得注意。接触网零部件以各种不同的原因所产生的故障、历来都占有很高的比例,是一个很值得研究的问题。上述各类故障种类不同、情况各异,都是几十年来周而复始、屡屡重复发生的故障。但是这些故障也是不难避免的,关键问题是要重视和研究,应根据不同类型采取相应的技术对策及措施,有计划地克服问题。
4、(1)在施工时未严格执行有关标准,导致电联接器的接线不正确、线夹安装不标准。(2)电气联接检修中多是做些外观上的检查,没有对线夹解体检查,未清除线夹内的杂质。(3)对设备的巡视特别是夜巡工作执行不力。
三、接触网设备的电气烧伤问题的预防措施
1、加强主导电回路检查和管理
综合治理,多管齐下攻克难关。为此,这个段采取了以下技术手段和措施对接触网电气烧伤进行防治,加强主导电回路检查,定期安排业务素质高的技术骨干,技师进行夜间巡视,及时发现电气连接及零部件受热严重发红等安全隐患;运用科技手段,加大科技投入力度,为各接触网工区配备红外热像仪等设备,在接触网上安装测量仪器、定期进行温度检测、发现异常立即打开检修整治;严格执行维修、检修计划安排,定期进行主导电回路电气节点的解体检查,及时消除、清理线夹与线索连接部位的氧化物、电腐蚀物、并涂抹导电膏,确保各电气节点连接状态良好;在500安培及以上大电流、高坡区段采取加强措施;正确选用零部件并采取新工艺、新技术;在复线区段进行反方向电气补强;在站场岔区、延锚形成的“关节处”进行电气补强.对管内所有的主导电回路进行统计,建立主导电回路台帐,检修一处,消号一处,消除漏检漏修现象。(1)每月进行一次夜间巡视,观察主导电回路是否存在过热变色和闪络放电现象。(2)加强对重点处所、重点区段的控制.每星期对变电所处上网馈线及大电流区段的主导电回路进行夜间巡视.(3)采用加装测温贴片加强对主导电回路的监控,昼间巡视注意观察测温贴片的颜色,发现测温贴片因过热变色及时安排检修,消除设备隐患。(4)提高主导电回路检修质量,严格按照工艺进行检修,严禁简化作业程序。
2、提高接触网的稳定性
(1)建议在高速电气化铁路中采用双承双导的全补偿简单链型悬挂,以提高整个接触悬挂的重量,同时增加导线的总截面积,提高了接触网的稳定性.(2)、在条件允许的情况下,选用先进的设备、优化施工工艺、以提高施工质量、尽量减少硬点数量。
(3)、在材料方面,选用符合设计的先进配件和优质材料。要广泛采用塑料、玻璃钢或轻型铝镁合金代替铜、钢及铸铁等零件。 3、加强零部件断裂管理 (1)把好零部件上网关,严禁非标零部件上网。(2)供电段为各工区配备扭矩扳手,组织学习下发各零部件的紧固力矩规定,在现场作业中严格按照标准力距进行零部件紧固.(3)提高车梯巡检的质量,在车梯巡检中加强对零部件松、脱、断、裂、滑、移、烧伤的检查.通过三年来在状态修修制下的接触网设备检修,完成了在周期修修制下不能完成的年度生产任务,设备参数可以有效控制,设备质量有了明显的提高。实践证明、状态修是更科学的检修方式、从周期修向状态修转变是一种技术进步、应当积极、认真地推行。
4、(1)在新建、大修接触网时,应按远期发展目标来选定主导电回路中的零部件。对既有的一些载流量偏小的线索、设备进行技改。(2)按照技术标准检修主导电回路,车梯巡检时对电联接线夹进行解体检查,清除杂质,打磨氧化层、涂导电膏。(3)做好接触网设备的巡视(特别是夜间巡视)工作。
关键词:接触网; 故障; 三检查一限速; 地铁运营
中图分类号:U231.8 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2012)09-173-002
南京地铁三条线均采用架空接触网悬挂,高架及地面线路为柔性接触悬挂,地下线路为刚性接触悬挂。由于接触网是一种机、电合一露天布置特殊设备,工作状态随时都在发生变化,一旦结构参数发生细微变化,将直接导致接触网和受电弓正常工作。弓网配合不好出现打火,震动等故障现象,如果不及时采取有效控制措施,经过多次弓网冲击将导致弓网纠缠,直流开关跳闸等直接影响行车安全的故障。作为地铁运营指挥的调度员,如何在设备参数发生变化的初期,做出准确、及时的控制措施,将故障影响降到最低,通过分析南京地铁开通7年所有接触网跳闸故障原因,制定“三检查一限速”的调度控制措施,经过多次成功运用,降低了接触网故障跳闸对地铁运营安全、服务的影响。本文通过分析接触网跳闸原因,重点介绍“三检查一限速”控制措施,提高地铁调度员处理接触网故障跳闸的能力。
一、接触网故障跳闸原因
南京地铁2005年至2011年运营故障统计分析,发生中断运营30分钟以上的故障,接触网故障跳闸占到80%,主要原因有以下几种。
1.接触网结构参数原因
由于地铁列车行车密度大、列车速度变化大,因此接触网的技术参数一旦发生变化,就会对列车运营造成障碍,严重时造成弓网故障。
2.天气原因
2.1架空刚性接触网,由于汇流排在温度变化时热胀冷缩严重,导致汇流排变形,引发弓网故障。
2.2架空柔性接触网,由于施工或设计原因,接触网个别处所在结构上存在问题,当温度变化时由于接触悬挂的热胀冷缩致使相应的线索驰度发生变化,线索驰度过大时动态情况下易形成弓网故障。
2.3由于接触网露天布置,受自然环境影响较大,雷击跳闸、冰雪结冰、大风异物悬挂都直接造成弓网故障的发生。
2.4地下线路轨顶个别设备安装形式不合理,在活塞风的影响下发生脱离,造成接触网设备损伤,引起接触网故障跳闸。
3.受电弓原因
接触网接触悬挂的一个重要指标就是弹性均匀,由于刚柔接触悬挂本身存在弹性差异,在列车高速运行情况下,受电弓就可能出现不正常波动或摆动,它会加快接触导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害,撞击力还会向受电弓其他部件传递,甚至出现撞弓、碰弓现象。
二、故障现象
以上原因造成的接触网故障,除雷雨,大风等恶劣天气引发突发故障外,其他情况下表现为弓网配合异常,从而在列车经过时,技术参数发生变法,出现较为明显的打火现象,地铁调度员在接到车站、司机汇报弓网打火后,必须通过线路分布、现场情况做出准确判断。以下是南京地铁关于接触网弓网打火是“正常”打火或“异常”打火或“严重”打火的判断方法和处置原则。
三、“三检查一限速”控制措施
无论是受电弓还是接触网故障,最初反应出的现象即弓网打火,如不能在前期做出正确的处置措施,如果是受电弓故障带伤运行,损坏途径接触网;如果是接触网某点参数异常,列车经过故障点打火,经过多次受电弓的高速冲击,最终导致接触网跳闸。自动重合闸成功,将影响列车运行,自动重合不成功将导致运营中断。为此总结经验,调度员应充分调动设备检修人员和车站工作人员,检查设备,要求列车降低运行速度,减少弓网弹性冲击力,防止故障影响扩大,最大限度维持列车运营,减少对车客服务的影响。制定了“三检查一限速”调度控制措施,即:接触网专业检查接触网设备是否正常,车站检查后续列车受电弓是否打火,司机确认列车运行状态是否正常,事发区段列车限速运行(25KM/H)。
四、成功运用案例
2011年8月22日14:32分,南京地铁二号线孝陵卫至苜蓿园下行接触网跳闸,1分钟后直流开关自动重合闸成功,下马坊出站有1列电客车停在故障区段,司机报爆裂声。
控制中心调度立即执行“三检查一限速”,要求该次列车降前弓限速运行。通知后续三个站检查该次列车弓网配合情况,通知后续列车限速25KM/H在跳闸区间运行,加强接触网设备瞭望。后续列车运行至下马坊出站时,孝陵卫至苜蓿园下行接触网再次跳闸,自动重合闸不成功。调度员准确判断下马坊出站接触网故障,通知专业抢修。经专业现场确认,故障原因为21日晚间暴雨导致地下水位递增引起混泥土隧道床上浮约10厘米,涉及范围约20余米。下马坊站下行出站约200米处道床拱起。虽然此故障不是接触网设备自身原因造成,但由于结构变化造成接触网参数发生变化,初期直接反映为弓网打火,造成接触网跳闸,调度员合理运用“三检查一限速”控制措施,尤其是限速命令,防止了列车高速通过轨道拱起区段,造成列车脱轨重大事件的发生。
调度员是地铁运营的指挥官,做好预知、预判、预想是处置各类故障的关键。“三检查一限速”控制措施是调度员处置接触网故障跳闸前期最有效的措施,通过多次成功运用,大大减小故障对运营服务的影响。
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太原铁路局供电处山西太原030013
摘要院雷电在电气化铁路接触网设备运行危害严重,极易造成设备损坏绝缘破坏引发跳闸甚至中断供电故障,本文在对雷电机理、形成原因及分类研究的基础上,针对防止雷害的主要因素制定预防对策和技术措施,对电气化铁路的防雷探索和现场实施具有指导意义。
关键词 院电气化铁路;接触网;防雷;措施
1 概述
电气化铁路在运输系统中逐渐承担起明显重要的作用,但接触网设备周边环境的变化和日常极端恶劣天气不断增多,接触网设备因雷击引发跳闸故障日渐频繁,给供电设备的安全运行埋下隐患。如何防治雷击引发的闪络造成接触网设备跳闸成为电气化铁路发展的重要部分之一。本文着重从雷电机理、形成原因进行分类研究的基础上,结合管内电气化接触网雷害故障的实际情况,针对防止雷害的主要因素预防对策和技术措施进行研究。
2 雷电产生的起源和过程
根据统计在我们生活的地球整体范围内,雷电生成的频率十分可观,随时地球上都约有两千多个地点正遭受雷暴,每秒钟地球就有上百次雷电,众所周知我们生活的地球是大电容体,空气中的水滴(或冰晶、雹粒等)在地球的大气电场中形成感应电荷,下端为正电荷、上端为负电荷,与大气中上升的负离子的电荷中和,使水滴带负电,形成雷(雨)云起电后的电荷分布。雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电,它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安,从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。
猿雷电表现的方式和分类
雷电的形式分为枝状闪电、带状闪电、叉状闪电、片状闪电、球状闪电、联珠状闪电。
按空间位置分类。云闪:云内闪电和云际闪电(两片云之间)。地闪:俗称落地雷,是日常防雷主要研究对象。
接触网雷击主要分为直击雷击、感应雷击两种形式。直接雷击:雷云直接对接触网供电设备放电。感应雷击:雷云通过静电感应或电磁感应在接触网附近的支撑装置、接触悬挂、附加导线上产生感应电压。
4 接触网雷击具体案例
在我国电气化铁路接触网设备由于雷击造成的跳闸可达到30%-60%,而高速电气化铁路比率更高。高铁线路地处空旷地带,多采用高架桥方式,线路两侧高大建筑物少,因此对于雷电来讲目标比较突出。在强对流、雷暴天气高铁接触网受雷击跳闸情况比较突出。根据统计,仅2014 年我国全路34 条电气化铁路就发生设备雷击跳闸就达到1214 件,尤其是处于山区、桥梁等地形环境复杂的地区,雷击引发的跳闸故障率更高。
以管内开通的某高速铁路线路为例,此高速铁路长413.363km,全线正线采用AT 供电方式,联络线、动车走行线采用直接供电方式。自2014 年7 月1 日开通以来,共发生26 起雷击引起设备损坏的事故。占故障总跳闸的比例达57.7%。
其中典型案例有:
4.1 区间对向下锚正馈线烧伤(图1)
4.2 正馈线对向下锚处绝缘子闪络(图2)
4.3 区间对向下锚处正馈线对绝缘子放电(图3)
5 接触网雷击特点分析
5.1 按接触网雷击部位来看
从雷击接触网设备部位分类统计来看,对接触网附加线、支撑装置的平腕臂、斜腕臂绝缘子、站场软横跨承力索端部绝缘子、接触悬挂下锚绝缘子、避雷器等均发生过雷击闪络击穿,其中尤其是正馈线和斜腕臂绝缘子可占到雷击闪络的50%以上。
5.2 接触网结构方面分析
区间正馈线的安装高度在距离轨面10.3m 处,其下方2m 才是接触悬挂,在雷电面前正馈线相当于为接触悬挂起到了防护作用,雷击比例大大增加。站场软横跨横承力索端部绝缘子基本在13—15m 的位置处,处于最高的地方,也成为了雷击的首要对象。
5.3 从雷害后果分析
淤接触网绝缘子破碎、损伤。接触网防污式绝缘子的雷电冲击耐受电压水平悬式绝缘子为300kV、棒式绝缘子为270kV,但该绝缘水平只表现于新线建成的较短时间内。由于接触网安装高度低,周围污染因素多,随着运营时间的增长,绝缘子污染严重和老化导致绝缘水平不断降低,这也是接触网遭雷击后绝缘子常被击穿的主要原因。
于承力索断线、接触线烧损。无论直击或绕击,最终结果都是在接触网线索上形成超高过电压,由于不能及时泄流时就会烧损线索。
盂支柱顶帽裂损、肩架金具因电流烧损等。由于支柱高于接触网其它部分,所以更容易成为雷击首要部位,造成设备损坏。榆避雷器击穿等。由于避雷器的接地条件多样,而铁路接地随着运行时间增长条件恶劣,部分接地锈蚀严重加上铁路沿线地质环境因素,使得接地电阻较大,无法达到设计要求。感应雷击造成过电压后,避雷器的最大残压值大幅提高,可能会造成绝缘子闪络及击穿。
6 防雷现状情况分析
6.1 目前电力系统防雷策略及其技术对策
中国电力网采用的防治雷害措施是以对雷电加强监测为指导,电力系统构建雷电监测研究平台,实现了对雷电发生情况的实时监控。同时采取差异化的防雷手段,从而实现大力减少雷击的目的。电力系统输电线路防雷目标是提高线路的耐雷特性,降低线路的雷击跳闸率。电力系统在研究确定线路防雷方式时,综合考虑系统的运行方式、线路的电压等级、重要程度、线路经过地区的雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率高低等自然条件,根据技术经济比较的结果,采取合理的保护措施。
6.2 国内接触网防雷情况
接触网防雷装置主要由接闪器或避雷器、引下线和接地装置组成。淤接触网线路防雷的接闪器通常为避雷线方式。架设避雷线的目的是为了利用避雷线的屏蔽作用,保护下方的设备不受直接雷击,并和良好的接地装置配合,将雷电流迅速泄入大地,降低雷击引起的过电压。
于装设避雷器方式。路内接触网设备防雷均采用避雷器的方式,《铁路电力牵引供电设计规范》规定接触网避雷器的安装位置在:分相和站场端部绝缘锚段关节;长度2000m 及以上的隧道的两端;较长供电线或AF 线连接到接触网上的接线处;强雷区应架设独立的避雷线,接地电阻值10赘。
盂引下线是用于将雷电流从避雷线传导至接地装置或利用等电位连接降低反击过电压的导体。目前暂按通行做法,避雷线每隔800耀1000m 设置一处引下线。引下线的材质、结构和最小截面应满足雷电流强度检算并不小于避雷线的铜当量载流截面。
榆接地装置:接地体和接地线的总和,用于传导雷电流并将其流散入大地,同时降低反击电压。当接触网受到雷击过电压或操作过电压影响时,电流通过避雷器流入大地,造成避雷器接地极附近电位升高,如果接地电阻过大,会对接触网以及周边设备造成反击,引起变电所跳闸或烧坏信号与通信设备。
7 接触网防雷的措施和方案
结合管内电气化线路的具体运行情况和历年来雷害故障的情况,为充分防治雷害,需从以下几个方面完善接触网的防治方案。7.1 利用现有资源逐步构建丰富电气化铁路的雷电监测网络首先由路局、供电段、车间建成三级网络,积极争取电力、气象等部门现成的雷电定位资料,掌握管内电气化雷电数据和规律。为铁路沿线雷电活动监测、雷电预警、铁路雷电事故实时查询、事故调查、雷电数据挖掘和统计提供技术平台。
7.2 装设避雷线
架设避雷线是降低接触网雷击跳闸概率和避免绝缘子损坏最有效的措施之一,对处于多雷、高雷、强雷区的电气化线路,应结合线路条件以及雷电防护要求,以架设避雷线为主,一种是按折角法计算,避雷线增高肩架高度须在柱顶以上约2.5m(按45毅保护角考虑),一方面增高肩架尺寸和重量较大、在支柱上固定困难、施工安装难度大,另一方面对支柱的稳定性有较大的影响。
另一种是按滚球法计算,避雷线增高肩架高度须在柱顶以上约1m,对支柱稳定性影响较小,易于工程实施。架设避雷线后可引导雷电向避雷线放电,通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护的接触网设备免遭雷击。对于建设中或已开通线路,可逐年进行接触网防雷改造试验,实施增设避雷线功能的改造方案。
7.3 提高接触网整体接地水平
接地系统的好坏直接决定了防雷措施的效果,设计、施工部门要确保防雷接地装置的等效电阻值满足要求,运营管理单位应定期检查维护防雷设施、定期测量接地电阻等参数,发现问题及时处理。每年雨季前对管内接地装置进行一次全面摇测,测量接地电阻不满足要求的增加或更换接地极。对隔离开关、避雷器、架空地线处的单独接地极进行整治处理,重新埋设接地极,部分处所装设石墨接地极,以保证接地良好。
7.4 加强线路绝缘
防治雷害可采取增加线路绝缘的方法,主要办法一方面是增加接触网设备中复合绝缘子的应用,接触网下锚、分段、分相用绝缘子优先采用复合绝缘子,避免雷击绝缘子损坏造成严重后果。另一方面是增加绝缘子串中的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气间距等等。为减小绝缘子绝缘性能降低带来的影响可加强绝缘清扫维护,每年进行2 次带电水冲洗和人工清扫,对污染严重的绝缘子随时进行清扫。
7.5 安装避雷器
安装避雷器(避雷针)是防雷的重要措施,在支柱接地电阻相同的情况下,安装避雷器可大大提高线路耐雷水平。当支柱接地电阻为30赘时,无避雷器时的线路耐雷水平为12kA,安装避雷器后,线路耐雷水平提高到24kA。确定避雷器的安装密度、防护范围、分流情况和失效条件是制定合适的接触网防雷措施的前提。运行中在雷雨季节到来之前,安排对管内避雷器进行避雷器预防性试验,对状态不良避雷装置及时安排更换,确保设备雷击状况下,防雷设施能够起到保护作用。
7.6 加强雷击跳闸分析
高度重视雷击跳闸放电点查找和故标分析修正工作,一是雷雨天气发生供电跳闸后,采取添乘动车组(机车)、栅栏外巡视等方式,及时组织人员对故标指示2km 范围内相关设备进行巡查,当日天窗点内停电检查,及时发现雷击对供电设备的损坏情况并及时采取更换绝缘子等措施,消除安全隐患。二是对故标等跳闸保护动作信息与巡查情况进行分析比对,及时修正故标参数,不断提高故标的准确性。
7.7 快速恢复供电
由于接触网正馈线位于接触网上方,极易遭受雷电侵袭,且发生故障后,故障查巡、处理时间长。所以在现场运行中可采取在牵引变电所内正馈线上加装隔离开关,当正馈线发生故障时,及时拉开隔离开关,将正馈线退出运行,由AT 供电方式改为直供方式,最大限度地压缩故障延时,快速恢复供电。
8 结语
接触网设备具有线长、露天、高电压、无备用等特点。在雷雨天气情况下,遭受雷电袭击的概率较大。加强接触网的防雷措施、提高接触网的耐雷强度是保障接触网设备安全运行及铁路运输畅通的一项重要措施。在运行实践中必须不断总结经验加以防治,从而确保运输安全。
参考文献:
[1]铁路电力牵引供电设计规范[S].TB10009-2005.
[2]建筑物防雷设计规范[S].GB50057-94.
关键词:接触网 巡视 检修 组织方式
0 引言
济南铁路局青岛供电段作为全国铁路系统的一个设备管理站段,负责牵引供电设备、水电设备的运行维护管理工作,确保设备安全,确保为铁路系统不中断的安全供电,是青岛供电段责无旁贷的任务。而巡视和检修是抓好设备安全的两个最有效的手段,通过巡视可以及时发现设备的不良运行状态,提前发现及时处理确保设备运行安全;通过检修可以全面提高设备质量,为设备安全稳定运行打好基础。
接触网工区作为铁路管理最基层的生产组织单元,具体负责着设备巡视和检修工作的现场组织和执行,通过优化接触网工区的巡视、检修作业组织方式,在固定作业时间、作业人员维持既有不变的前提下,最大程度提高作业效率,提高巡视、检修质量,最终达到确保设备安全稳定运行的目标,这一直是基层工区最核心生产管理目标。
而目前,接触网工区巡视、检修作业组织方式不优,存在巡视作业质量不高,检修作业效率低下等问题。对此,对作业组织过程中存在的问题进行分析,并提出了有针对性的优化方案,组织现场实施,不断提高基层工区的生产管理水平。
1 目前接触网工区巡视、检修作业组织存在的主要问题
1.1 因为供电专业设备特点,接触网支柱沿铁路线分散布置,设备巡检是否到位,巡视人员是否认真巡视,通过巡视能否发现问题,完全凭职工个人的责任心和业务能力,对此,传统的巡视作业组织方式对此缺少有效的约束手段,造成设备巡视工作一个职工一个干法,巡视行走的路线不固定、巡视重点不统一,从而造成巡视质量不高,甚至对个别设备的漏巡。
1.2 因铁路行车特点及牵引供电专业设备运行检修工作的要求,网工区实现“两班倒”的24小时不间断值班,检修作业一般在星期一至星期四的图定“天窗”内进行。①停电检修作业时,每个作业组必须设置驻站要令、行车防护、装设接地线、推扶车梯等辅助人员,而工区人员数量固定,从而造成真正进行设备检修作业的人员太少,往往是十几个人辅助,仅两个人检修作业,从而导致作业效率低下。②星期五、六、日,因无图定“天窗”作业时间,无法安排设备检修作业,工区安排设备巡视作业,而设备巡视工作又不需要太多的作业人员,导致作业力量的闲置浪费。
2 针对存在的问题,所采取的优化组织方案
2.1 通过细分巡视单元、固定巡视路线、确定巡视重点、明示安全风险,不断提高接触网设备巡视质量,做到对设备隐患的早发现、早处理,防患于未然,确保安全。
①细分巡视单元,根据点外作业时车站的给点时间、给点行别情况,并结合上道口作业门的具置及分布情况,合理确定一个巡视组从上道作业到作业结束下道所能巡完的设备数量,将一组巡视人员一次点外作业时间内能够完成的设备作为一个巡视单元。②固定巡视路线,根据划定的巡视单元,结合作业门位置,对每个巡视单元上下道位置、行走线路均进行固定,巡视人员巡视过程中严格按巡视路线进行巡视,确保对重点设备、重点处所不会出现遗漏。③确定巡视重点,在划定巡视单元的基础上,对每个巡视单元内的锚段关节、中心锚结、补偿下锚、上网点、电联结等重要设备进行标注,对上跨桥、上跨线、隧道、高架桥、临近施工、侵限树木等重点处所进行明确,分单元确定各个单元的巡视重点。④明示安全风险,根据巡视单元,对巡视作业过程中的劳动安全风险结合固定的巡视线路中高路堑、曲线等具体作业环境进行明示,对设备安全风险结合确定的锚段关节、上网点等具体设备进行明示。⑤引入科技监督手段,在现场设备上安装条形码,巡视人员巡视过程中携带手持PDA终端,在巡视时必须对安装在现场设备的条形码进行扫描,巡视过程自动生成记录,上传服务器,段、车间各级管理人员都可随时查询,避免了漏巡情况的发生。
2.2 结合天窗时间、作业任务等具体情况,在网工区作业组织方式进行了优化调整,在网工区内部成立运行小组和检修小组,进一步提高检修作业效率。
在维持既有工区人员不变的前提下,对网工区“两班倒”的班制进行优化调整,将每个网工区的人员分为2个运行小组和1个检修小组,实行“1×2+1”的弹性工作制。两个运行组仍然执行两班制,检修小组执行一班制,在周一至周四有“天窗”检修作业时上班。
具体以A工区为例,A工区有职工36名,调整前执行两班制,每班18名,在进行接触网检修作业时,各类辅助人员需13-15名,纯作业人员仅有2名;调整后,运行小组2*12=24名职工,检修小组12名职工,工区总职工仍维持36名不变,但在进行接触网检修作业时,一个运行小组与一个检修小组共同参与,作业人员为12+12=24人,作业过程辅助人员18-20人,纯作业人员达到4名。作业组织方式调整前后对比,纯作业人员增加1倍,作业效率也相应提高了1倍。
另外,当A、B两个接触网工区集中组织作业时,在其中一个网工区有施工配合任务时,该工区运行小组负责施工配合,检修小组人员抽调到另一个工区,与另一个工区组织集中检修作业力量,进行集中检修。如:当A接触网工区有停电配合施工任务时,配合任务由A网工区运行小组12人负责,其余检修小组12人与B网工区人员组成36人的集中检修作业组,对设备开展集中检修,更加大大的提高了作业效率。
3 巡视、检修作业组织方式优化后的主要优点
在对接触网工区巡视和检修作业组织方式的优化方案充分论证的前提下,2013年初选取了部分工区进行试点,根据试点情况在2013年下半年进行了全面推广。通过对2013年以来接触网巡视、检修工作的总结和分析,新的作业组织方式主要优势体现在以下几点:
①固化巡视单元,消除巡视作业的随意性,提高了设备巡视质量。巡视作业时,职工明确了怎样去巡视、哪些区段属于重点区段、哪些设备属于关键设备,巡视的重点更加突出,巡视的目的性更强,从而提高了巡视质量。②根据天窗安排,有效提高劳动效率。周一至周四有接触网维修任务时,运行小组和检修小组同时上班,增加参与作业的人数,周五至周日无接触网维修任务时,仅运行小组上班,保证应急处理,使得劳动效率达到最大化。③根据生产任务,合理组合各“作业模块”。当一个工区有施工配合任务时,由该工区运行小组负责,而剩余的检修小组人员与另一个工区组合,集中进行检修,解决了以前工区在有施工配合任务的情况下,剩余人员也无法组织接触网检修,造成人员闲置浪费的问题。④减少上道作业次数,降低安全风险。设备检修效率的有效提高,使我们上道作业的次数大大减少。上道作业次数的减少,意味着每名作业人员有更少的机会去面对高空、高速、高电压的危险,有利于我们降低安全控制风险。
4 结束语
由于铁路运输的特殊性,特别是铁路牵引供电专业的特殊性,如何利用有限的“天窗”时间,以最高的效率对牵引供电设备进行巡视和检修,来不断提高设备的安全运行的可靠性,一直是铁路牵引供电管理的难题,本文对巡视、检修两种作业组织方式如何优化进行了初步探索,虽然取得了一定的成效,但还需进行更深入的研究,不断提高铁路牵引供电专业的生产管理水平。
参考文献:
[1]中华人民共和国铁道部.接触网运行检修规程[M].北京:中国铁道出版社,2007.
[2]张道俊,张韬. 接触网运营检修与管理[M].北京:中国铁道出版社,2006.
关键词:轨道交通;地铁;供电系统;牵引网;
Abstract: with the rapid warming of subway construction, rail transportation gradually distribution between each large city community, the subway has become a hot topic of people's attention. In this paper, starting from the power supply system of metro traction, focuses on the analysis of development and application status of network in power supply system.
关键词:轨道交通;地铁;供电系统;牵引网;
Keywords: metro rail transit; traction network; power supply system;
中图分类号:U231+.8; 文献标识码:A
一、概述
作为地铁重要部分的供电系统,不仅是地铁所有用电用户的电能源泉,也是机车和机电系统运行的动力保证。而本文所要介绍的是属于牵引供电系统中的牵引网的形式,就是如何将直流电通过馈电线送到牵引网上以供地铁车辆使用。
二、各种牵引网形式
当今的牵引网按照其结构可分为架空式和接触轨式。架空式牵引网又可分为简单接触悬挂、链型接触悬挂、刚性接触悬挂。接触轨式牵引网根据与电力机车受流器的接触面不同,可分为:上部接触(接触轨面朝上固定安装);下部接触(接触轨面朝下固定安装);侧部接触(接触轨面侧向固定安装)。
(一)刚性接触悬挂
刚性悬挂接触网主要由接触线、铝合金汇流排、汇流排定位线夹、绝缘子、悬吊槽钢、架空地线组成。其中铝合金汇流排既作为固定接触线的嵌体,同时又作为导电截面的一部分。这种悬挂方式根据线路通过能力及电流量的大小,又有单接触线式和双接触线式两种。
Π型结构的刚性悬挂特点是:一是便于安装和架设,在架设接触线时,使用专用滑动式镶线车,利用Π型结构的弹性力可使接触线嵌入虎口槽内;二是结构稳定,接触线是靠两侧夹持力固定的,因此运行稳定性好。
(二)接触轨
接触轨的接触方式有3种:上接触式、下接触式和侧接触式。
上接触式集电靴(受流器)从上压向接触轨轨面,接触轨顶面受流。集电靴(受流器)的接触力是由下作用的弹簧的压力进行调节的,受流平稳,施工作业简便。
下接触式的第三轨的轨头朝下,通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺栓、支架等安装在底座上。其优点是防护罩从上部通过绝缘支撑卡子直接固定在接触轨周围,可以更好的保护人员的安全。主要缺点是与上接触式接触轨相比,运营维护工作量较大,相应费用较高。
侧接触式就是接触轨轨头端面朝向走行轨,集电靴(受流器)从侧面受流,其集电靴(受流器)装在转向架下部。这种受流方式有两个较突出的优点:一是接触轨的终端弯头向侧面外弯,不占下部空间,容易处理与车体的距离关系。二是它受到的受流器侧向压力是较稳定的,不会因为集电靴(受流器)脱轨而对接触轨和支架产生过大的侧向推力,运行更加安全可靠。
三、浅析牵引网形式的选择
对于地铁系统而言,选择安全、稳定、经济,便捷的牵引网是有利于地铁快速发展的。而每种牵引形式都有自身存在的优点和不足,在选择时需要从线路的设计特点、预算投资、环境影响等众多因素考虑。本文将从技术参数、重点性能、经济投资以及维护等方面进行以上几种牵引网的对比,浅析不同形式的应用特点。
(一)主要技术参数比较
(二)机械耐磨性能和使用寿命比较
刚性接触网和柔性接触网主要的接触面为铜银接触线,其使用寿命为15~20年。
钢铝复合接触轨采用铝芯不锈钢带,其钢带表面光滑,具有良好的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
依照产品的技术规格要求,磨耗量(mm/万次)为≤0.049/70,也就是说在集电靴(受流器)每年通过100万次的条件下,不锈钢带的寿命可达35年。所以在机械耐磨性能和使用寿命方面,钢铝复合轨性能优于架空式接触网。
(三)节能环保的比较
根据以上表格数据显示,在节能环保方面,钢铝复合轨要优于架空式接触网。
(四)土建投资的比较
牵引网的形式与地铁限界有着紧密的联系,它直接影响到隧道的净空尺寸,从而决定隧道横截面的大小,影响土建投资。
若采用架空式接触网,其隧道内安装空间最小为350 mm,对土建结构隧道净空高度的要求也相应的加大,因此单线土建投资将增加。对于所需的隧道宽度相同的情况下,在土建投资方面钢铝复合轨要优于架空式接触网。
(五)经济比较
参照国内个城市的地铁建设投入计算,架空式接触网的平均造价为120万元/km,而钢铝复合轨的平均造价为160万元/km。在经济投入方面,架空式接触网要优于钢铝复合轨。
(六)可靠性和安全性比较
对于隧道内的牵引网,架空式接触网的安装高度为距轨面4040mm,而钢铝复合轨的安装高度为距轨面2005mm。当地铁运输遇到突发事件需要紧急疏散乘客时,由于架空接触网安装高度较高,不会对乘客造成人身安全事故。而对于钢铝复合接触来说,可采取对事故区间断电、加装防护罩等措施,以及建造乘客专用的隧道疏散道路来减小乘客触电事故的发生。此外钢铝复合轨安装在隧道底板上,重量和刚度大,即使个别绝缘子破裂也不会危及行车安全。所以在可靠性和安全性方面比较,两者各有优势,不存在明显的缺陷差异。
(七)运营和维护的比较
根据各个形式的结构组成,柔性接触网的零配件相对刚性接触网和接触轨来说比较多,每年维修费用要增加30%~50%,这就使得维护成本和工作量加大。而刚性接触网和接触轨具有结构简单、安全可靠、占用空间小、受力条件好,无因张力导致断线之虑,维修工作量小,弓网(靴轨)受流特性好,国产化率高等诸多优点。不仅维护检修的工作量大大减少,而且降低了运营维护费用。所以在运营和维护方面比较,接触轨和刚性接触网明显优于柔性接触网。
四、总结
根据以上各方面的对比,将综合情况归纳如下表所示:
对于线路全在地下,采用刚性悬挂较优,因为占用空间小,不影响其他管线设施的维护,安全可靠。
在高架桥上架设架空式牵引网,受风负荷及雷电影响大,造价高,不美观,采用接触轨可避免影响城市景观,受台风及雷电影响较小。
在车辆段,考虑到接触轨对轨道和其他设施的维护工作影响较大,比较适用柔性接触网。
对于正线为隧道,那么地下采用刚性悬挂,地面车辆段采用架空柔性悬挂接触网,在出入场线设置刚柔过渡装置。
各个形式的适用范围如下表:
接触网类型的选择因素众多、关系重大,具体到各个城市、线路、自然条件等均有很大差别,在选择时必须经过详细数据分析来综合评价。
【参考文献】
(1)陶志勤.地铁牵引供电系统可靠性研究[J]中国科技博览,2010;
(2)广州地下铁道总公司.广州市轨道交通6号线首期工程(浔峰岗- 燕塘).技术要求[R].2005;
关键词:接触网;支柱基础;悬挂;弹性定位装置
根据国家积极扩大内需、加快铁路基本建设的战略部署,到2010年,我国铁路营业里程将达到11万km,电气化率达到50%以上。铁路电气化是中国铁路发展的最终目标。而作为电气化铁路牵引供电系统的主体接触网,其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量,最终影响列车的运行速度与安全。而且接触网的特殊性主要表现在露天设置,对气候变化敏感;无备用性(决定它的脆弱性和重要性);机电复合性;负荷的不确定性和移动性。由于这些特殊性,接触网故障复杂而频发。因此对电气化铁路接触网的探讨任重而道远。
接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。为了解决接触网的一些常见故障和提高接触网的性能,本文从接触悬挂、定位装置和支柱三个方面提出了自己的建议。
一、接触悬挂
接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上,其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。接触悬挂的弹性是其质量优劣的主要标志。接触悬挂的弹性是指悬挂中某一点在受电弓的压力下,每单位垂直力使接触线升高的程度。
接触悬挂弹性的衡量标准有二:一是弹性的大小,取决于接触线的张力;二是弹性的均匀程度,它取决于接触悬挂的结构。为了使接触悬挂具有良好的弹性,以使受电弓高质量地取流,从而提高电力机车的运行速度,就必须对与悬挂弹性有关的设备结构进行研究和改革。
改善接触悬挂弹性及取流的条件有二:其一,尽量使受电弓对接触线的压力不随受电弓的起伏波动而变化,这就需要从受电弓结构方面研究改进;其二是使受电弓沿接触线滑行时接触点的轨迹,尽可能地近于水平直线。如果要达到上述后一种条件的要求,就要尽量地减小接触线的驰度,改善接触悬挂的弹性、性能。改善接触悬挂的弹性性能,重点应在于提高定位点、分段分相、绝缘器、线岔等处的弹性,同时尽量使全线接触悬挂的弹性均匀一致。有条件的话可以采用双链形接触悬挂和其它复合链形悬挂(即具有弹性装置吊线的多链形悬挂)。改善张力自动补偿装置,研制新型补偿器结构以保证悬挂中线索的恒定张力;减轻接触悬挂(特别是接触线上)的集中重量,采用轻型零件;研制新型高强度的接触线以提高接触线和辅助绳索的张力等都是改善接触悬挂弹性的重要措施和手段。
改善接触网弹性的措施很多,但由于这些办法改造难度大,投资高,不适合我国的国情,基于我国的接触悬挂的现状,对于提高接触悬挂的弹性,本文介绍以下两个措施:
(1)采用带弹性吊弦的接触悬挂
我国电气化铁道大多采用简单链形悬挂,这种悬挂型式在定位点处易产生硬点,受电弓在跨距中间和定位点处的导线抬高量相差较大,整个跨距内的接触网弹性不均匀,高速行车时受电弓离线、拉弧现象比较明显。根据资料显示简单链形悬挂弹性的非均匀度,在静态情况下为25%,动态情况下为28%,而这些远大于10%的非均匀度是不适合高速行车要求的(国外高速铁路接触网的弹性非均匀度标准为不大于10%)。根据国外比较成熟的经验,电气化水平较高的国家均采用带弹性吊弦的接触悬挂,这种悬挂型式在支柱处的弹性可达到跨中的90%,从而可以使非均匀度小于10%。低于10%的非均匀度是高速铁路接触网所追求的目标。所以必须从改善弹性的非均匀度人手,将现有的简单链形悬挂改为带弹性吊弦的链形悬挂,从而使整个跨距内弹性趋于均匀,采用此种措施后,列车速度可达到160km。
(2)增加接触线的张力
考虑到线索的安全系数及接触线磨耗后能够承受的张力减小,我们可以适当地增加接触线和承力索的设计张力,如将接触线的张力增加到15kN,承力索的张力增加到20kN,即接触线的张力增大50%,根据有关数据显示,接触网的弹性可以减小33%。由此可见增大张力可有效地减小接触悬挂的弹性。而减小弹性正是我们提速所追求的目标。
定位装置包括定位管和定位器,其功用是固定接触线的位置,使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内,保证接触线与受电弓不脱离,并将接触线的水平负荷传给支柱。
因腕臂定位环断裂后定位器(管)脱落低于接触线以及定位环断裂后接触线失去定位使拉出值发生变化造成的弓网事故屡见不鲜。这类事故一般发生在定位偏移量大、偏转活动频繁的锚段关节处以及曲线内侧反定位和靠近锚段关节反定位的腕臂定位环处。接触网运行时间越长,这类事故的发生就越频繁。为防止以上事故的发生,本文采取的措施是:用灵活偏转且各零部件之间的连接没有开口的新零件取代反定位处的腕臂定位环。
开口的新零件取代反定位处的腕臂定位环。腕臂定位环断裂的现象96%均发生在锚段关节处的非支反定位、曲线内侧支柱反定位和靠近锚段关节反定位处。造成以上部位定位钩环经常断裂及环钩脱离的原因除部分属材质问题外,95%以上的是定位处的定位钩与定位环之间一直处于非正常的受压状态造成的。在反定位支柱上,腕臂与反定位管间的定位环承受着压力,钩与环间产生2个接触点:定位钩顶部外缘与定位环根部内缘的点和定位环顶部侧缘与定位钩根部内缘的点。当定位管受力偏转时,由于压力作用使定位环根部将对定位钩顶部产生一个摩擦阻力,此时定位环顶部的点将同时受到定位环根部侧缘给它的推力的作用,其大小与相等且与定位环所受压力成正比。推力将使定位环顶部产生一个以定位环根部为轴心的转动扭矩。该扭矩将使定位环以定位环根部内缘的点为支点发生一定程度弯曲,其弯曲程度与定位环所受压力大小及定位管偏转角度有关。同时,当定位管偏转角度较大时,定位环很容易从定位钩的开口处挤出而使定位钩失去固定。
经过计算,对于全补偿接触悬挂的一般锚段,在靠近锚段关节附近,定位器(管)的最大偏量亦有145mm(昼夜温差取20℃),由于温差变化,定位器(管)每昼夜要偏转2次,即定位环顶部的点将每夜受到2次方向相反的扭矩的作用而产生弯曲(尽管弯曲程度很小),在长期运行中,定位环根部的点处终因长时间往复弯曲而发生疲劳断裂。而且距锚段关节越近和反定位管所受力和曲线力越大的定位处,定位环的断裂越频繁,定位钩从开口处脱出的几率也就越高。
由上述分析得知,定位钩环的连接方式不适应在受压力状态下的反定位处工作。因此,只有研制一种在受压状态下能灵活偏转且各零部件之间的连接没有开口的新零件,以取代反定位处(下转286页)(上接284页)的腕臂定位环,才能从根本上增强定位装置的性能,防止因腕臂定位环断裂或定位环自定位钩的开口处挤出而造成的弓网事故。
二、支柱基础
支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷,并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。
随着电气化铁道的运营,接触网支柱基础长期遭受环境和列车载荷的反复作用,并由于线路路基修建以及电气化改造时受技术条件、经济条件、施工质量与工艺标准的限制和影响,接触网支柱基础存在着一些影响安全供电的潜在隐患,如:支柱基础下沉、基坑土质沉陷流失、支柱基础边坡滑塌等,接触网支柱基础病害的存在,直接影响了接触网检修质量的稳定性,加重了接触网养护维修工作质量,也缩短了支柱所挂接触网维护周期。随着铁路运输向高速、重载方向的发展,线路路基的荷载条件会发生变化,接触网支柱基础情况也将随之发生变化,支柱基础病害的产生、发展和整治,应当引起与安全供电有关管理和技术人员的高度重视,并作为一项影响安全供电的潜在重要隐患予以充分重视并加以研究。本文提出以下五个建议:
(1)改造支柱基础底部。在既有营运线上施工改造,这项措施工程量大,在支柱基础下沉量大的情况下才可采用,否则尽量不动支柱基坑基础。采用这种整治办法,主要用于以下几种情况:1)分层夯实基坑底部土质,提高基坑下基床密实度;2)更换土质,可采用生石灰磨粉、425号水泥、中粗河沙、水配合比为8:8:65:19(重量比)的改性材料,作为基坑底部填充材料,这种材料可以吸收土中水分,并与软弱土体产生离子交换以及凝硬反应,形成具有一定强度、整体性好、水稳定性好的复合支柱基础基底;3)采用浆砌一定厚度片石,甚至浇筑一定强度的钢筋混凝土法,加固支柱基础基底。
(2)加固支柱基础周围空洞及边坡等病害。可采用:1)回填改良土的方法,在支柱基础周围更换按比例石灰:河沙:膨胀土:水=10:25:50:22配置的改性土,并分层夯实(每层300mm),增强土质稳定性;2)在支柱基础表面铺砌干砌片石,或用三七灰土封闭支柱基础周围;3)用浆砌300mm厚片石的方法进行边坡表面加固;4)在支柱基础表面周围设置排水设施,及时、便捷地排走支柱基础周围积水,对于未影响支柱基础稳固的空洞、浮土,可采用通过钻孔、花管方式,用压力注入水泥或化学浆液方式压实、充填、改良支柱基础周围土体。
(3)整治电化改造所遗留支柱基础工程质量问题以及因支柱上部接触网纵向受力不均引起的支柱基础偏斜,按不同情况,可采用检调接触网支柱附加悬挂、支持定位装置等方式改善支柱纵向受力、横向受力情况,或采用装设临时钢支柱架空接触网外三线、去除混凝土支柱受力方式,再进行支柱基础的扶正、加固措施。
(4)对于早期出现的支柱基础沉陷,在不影响接触网安全供电的情况下,可采用做好加固措施后,在基础周围换填三合土以及在支柱基础上装设现浇钢筋混凝土横卧板,即:在基面以下一定深度处安装钢支架(类似安装承锚角钢)、并焊接上一定厚度钢筋网格(厚度据支柱基础周围土质情况决定),用混凝土浇筑成砼横卧板的方法进行综合整治,现浇钢筋混凝土横卧板面积大小、厚度、数量可根据支柱周围土体条件以及基础外载荷情况决定,达到增强支柱基础稳定性,以防支柱基础的继续沉陷。
(5)为增强受力支柱抗倾覆能力,还可对支柱基础进行棱柱形基础具体设计、整体浇筑杯基形基础具体设计等设计方法,以达到支柱受力状态的平衡和基础的稳定。
三、总结
接触网是一种特殊的供电线路,本文通过对接触网各部分的认识以及对现存问题的建议,希望可以提高接触网的运行品质和安全可靠性,为正在进行的大规模铁路建设,尤其是电气化铁路建设提供有利的帮助,促进铁路事业更加飞速的发展。
参考文献:
【1】接触网常见故障及对策研究白玉新2009年1月维普资讯
【2】高速电气化铁路接触网于万聚2003年5月西南交通大学出版社
关键词:高速铁路;牵引供电;常见故障;故障分析
中图分类号:U238文献标识码: A 文章编号:
前言
我国高铁大都地处高度发达地区,客流量极大,经过十几年的发展,在各方面努力及配合下,平稳的度过了过渡期,目前供电设备运用状况良好,运输秩序井然。本文从供电部门角度对我国高速铁路开通初期及运营中供电方面常见故障作些分析及总结。
1、我国高速铁路供电常见故障原因分析及处理办法
1.1 牵引变电相关故障
牵引变电所最常见的故障是牵引变电所跳闸,牵引变电所跳闸绝大多数情况不是牵引变电所内的故障而是牵引所以外的设备出现问题后引起的。
1.1.1 故障原因分析
在牵引所故障中断路器跳闸是最常见故障,据统计仅沪杭高铁在近一年多共计各类跳闸几十次,跳闸的主要原因主要有以下几个方面:1)雷击引起牵引所跳闸;2)机车自身原因引起牵引所跳闸;3)过负荷引起牵引所跳闸;4)外界环境引起牵引所跳闸。
1.1.2 故障处理及应对办法
应对以上牵引所跳闸主要从以下几个方面:1)处于雷暴区的高铁不可能消除雷雨天气,在每年的雷雨季节来临前对管内的避雷设施及接地系统进行全面检查。检查内容主要包括牵引所、AT 所、分区所处的避雷针及上网点处的避雷器及其引线等,保证这些避雷设备设施符合要求,以限制雷电波的幅值,从而减少跳闸次数。一旦雷击引起跳闸后要按要求去故障点巡视,要找出雷击点并检查设备损坏程度,进行相应处理;2)对于机车自身原因引起的跳闸作为设备管理单位加强与机务部门的联系来获得更多的信息,在确认为机车原因跳闸时对牵引所跳闸时机车所在位置进行检查, 避免因机车故障对接触网设备造成损坏;3)对于过负荷引起的跳闸在高速铁路运行中出现过多次。要解决这种问题从两个方面入手。首先,从牵引所的整定值入手,只要稍微调高牵引所的整定值即可解决。因为这种现象不是每天都发生,而是间隔的发生,说明最大负荷时刚好与牵引所的整定值相差不多。其次,延长该供电臂区间的列车追踪间隔或者降低该区段的列车速度( 限制列车取流) ;4)对于外部环境引起的牵引所跳闸如异物、鸟巢、树木、绝缘子污闪、临近线路施工等,最有效手段就是利用监控系统尽早发现并处理,防止事态扩大。
1.2 隔离开关相关的故障
隔离开关牵引供电系统中重要设备之一,设置隔离开关的目的主要有:1)通过隔离开关的开合将需要停电的设备或线路与电源可靠的隔离,以保证检修等工作的安排。2)当线路出现故障时改变供电方式,如越区供电、迂回供电等。一旦隔离开关出现故障以上功能将不能实现。
1.2.1 故障原因分析
隔开开关常见的故障有以下几个方面:1)机械方面故障要是隔离开关的刀闸的开合角不到位以、电机及整理部件损坏、螺栓力矩不够造成虚接导致电气烧伤;2)远动方面故障主要表现在本地与电调综自系统显示不一致或非远动分合闸及远动无法操作,其主要原因是综自系统故障;3)电气方面故障主要表现为因铜铝过渡处没有按要求使用铜铝过渡板造成化学腐蚀;
1.2.2 故障处理及应对办法
针对隔离开关常见故障处理方法为:1)机械方面的故障是对烧损的静触头进行了更换。并定期检查隔离开关操作设备及分合角,通过红外、紫外等先进设备进行监测以及测温片等手段加强监测;2)远动方面的故障要求厂家定期对相应的数据采集模块进行检测,发现问题进行更换;3)对于因施工造成未安装铜铝过渡的处理办法要求施工单位对没有安装处所全部重新安装。
1.3 接触悬挂及接触网相关的故障
接触悬挂及接触网设备故障最常见的就是线间距及零部件松脱。接触悬挂线索与线索间以及线索与腕臂零部件间都会产生摩擦,特别是受温度变化的影响可能导致某些线索与设备间距不足,从而导致不同设备间摩擦或电气烧伤等一系列问题。
1.3.1 故障原因分析
接触悬挂及接触网常见的问题主要是关节及线岔处线间距不足,主要发生在承力索、接触线、弹性吊索、吊弦及接触悬挂设备之间。对照沪杭高铁接触网主要技术标准,在正常情况下不会出现故障,但在随着外部环境的变化特别是温度的变化会导致线索发生物理变化。物理变化常见就是线索的热胀冷缩,线索一旦发生这种变化原先接触网静态参数也会发生相应的变化,这样就会导致故障的发生。另外,施工过程中的疏忽也会导致接触网故障的发生,如电连接压接不规范。
1.3.2 故障处理及应对办法
本着“精检慎修”的原则,发现线间距不足的处所能够满足静态标准不能满足动态标准时,主要采用在线索上加装绝缘护线条和加装等位线的方法处理,并定期对所加的绝缘护线条进行监测。静态标准难以满足且已经相磨的处所,制定方案对接触悬挂进行调整。对线索间距的变化规律还处在摸索阶段,在掌握了变化规律后再进行调整,这样不会因反复调整对设备造成损害。另外,对于线岔及关节式分相定期测量,一旦发现静态数据发生明显变化就要重点对该部位进行全面检查。
1.4 弓网故障
容易发生弓网故障的地方是线岔、电分相、曲线段及各类线夹处,设计存在缺陷或者检修存在缺陷都会导致弓网故障。弓网故障是个综合性的故障,接触网或受电弓出现问题都会造成弓网故障。这里仅对因接触网方面产生的弓网故障分析。
1.4.1 常见弓网故障
随着速度的提高,高速接触网的动态变化显著增大,受电弓与接触网之间会出现离线现象,受电弓会因为磨损等产生划痕甚至损坏。常见弓网故障都是受电弓和接触网关系不良引起,主要有:1)脱弓、打弓、钻弓、抬弓;2)机车自动降弓;3、拉弧。
1.4.2 故障处理及应对办法
消除弓网故障主要是做好接触网全面检查工作,杜绝因失修造成接触网参数变化,具体做法:
1)加强对接触网设备的监测、检测、检修。对重点设备做好数据记录及分析,各部螺栓的紧固达到要求力矩;
2)严格按温度曲线安装、调整接触网设备,保证补偿装置、支持装置、定位器、开关引线、电连接线在温度变化时不致影响受电弓取流或参数发生较大变化;
3)加强外部环境的监管。做好线路添乘及巡视,对上跨桥、上跨线、附近广告牌、塑料布、节庆气球等及时发现及时处理,防止落到接触网上造成弓网故障;
4)对下发的动检数据应足够重视,仔细检查认真复测。
1.5 避雷器
金属氧化物避雷器优点是产品体积小、重量轻、不易破损、运输安装方便,因此避雷器本身很少出现问题。
1.5.1 避雷器常见故障
避雷器相关问题有:1、避雷器爆裂。2、避雷器脱离器损坏。3、计数器避雷器失效。4、避雷器接地极损坏或电阻过大。
1.5.2 故障处理及应对办法
避雷器一般安装在牵引所、AT 所、分区所上网点上,因此在监测、检测、检查这些重要部位的同时对应对避雷器进行同步进行状态确认。首先,实验合格的避雷器不易发生爆裂,在安装前确认检验合格,正确的运输及储存,定期对避雷器脱离器、计数器、接地极检查,并对接地电阻进行测量,发现问题及时处理。每年雷雨季节来临前全部检查到位,做好相应的台账记录。
结论
高铁是近几年发展迅速,没有一套成熟的运行检修模式,高铁的运行检修都还处于摸索阶段。探索出一条既安全又高效的设备养修体现十分重要。为保障人身和设备安全,设备管理单位采取了加强措施,确保高铁接触网供电系统的安全稳定运行是我们努力的方向。
参考文献