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        株洲樞紐絕緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi)斷線原因分析及對策

        2010-09-21 11:25:50李國平
        電氣化鐵道 2010年6期
        關(guān)鍵詞:錨段承力索走線

        李國平

        1 絕緣錨段關(guān)節(jié)處接觸網(wǎng)線索斷線情況

        自2006年以來,株洲樞紐西機走線絕緣錨段關(guān)節(jié)中心柱103#支柱附近承力索燒斷2次、接觸線燒斷3次,嚴(yán)重影響供電、行車安全。從這5次斷線故障中,列舉2件典型故障如下。

        (1)2009年10月23日11:06,因SS6B6007號電力機車違章停在“禁?!眳^(qū)域,即停在株洲樞紐西機走線絕緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi) 103#中心柱與 104#轉(zhuǎn)換柱間,燒斷接觸線,致使株北變電所219斷路器及株北開閉所294斷路器跳閘,重合閘均不成功。搶修人員于 11:40—11:53對接觸線進行了臨時恢復(fù)處理,11:55恢復(fù)供電。

        (2)2010年3月28日14:30,株洲樞紐Ⅶ場與Ⅲ場間西機走線絕緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi) 103#與 104#支柱間承力索斷線,承力索斷頭未接觸地面,變電所未跳閘,搶修人員封鎖西機走線,禁止機車通過。18:12—20:12,搶修人員對故障點的接觸網(wǎng)設(shè)備進行搶修處理,處理后恢復(fù)正常供電、行車。

        株洲樞紐西機走線位于株北Ⅶ場(交換場)與株北Ⅲ場(下行出發(fā)場)之間,Ⅶ場的D702調(diào)車信號機與Ⅲ場D105調(diào)車信號機的距離為369.1 m,絕緣錨段關(guān)節(jié)位于D702信號機與D105調(diào)車信號機之間的101#—105#支柱,其中101#錨柱與D702調(diào)車信號機的距離為 234.7 m,105#錨柱與 D105信號機的距離僅8.7 m,絕緣錨段關(guān)節(jié)具體位置見圖1。

        圖1 絕緣錨段關(guān)節(jié)位置示意圖(單位:m)

        2 絕緣錨段關(guān)節(jié)位置不利因素分析

        西機走線絕緣錨段關(guān)節(jié)位置的不利因素有:

        (1)絕緣錨段關(guān)節(jié)的一支接觸懸掛(Ⅶ場錨段)由株北開閉所294饋線供電,另一支接觸懸掛(Ⅲ場錨段)由株北變電所219饋線供電。294饋線、219饋線均由株北變電所β相供電,294饋線的供電范圍包括株洲機務(wù)段、株北Ⅶ場(交換場),219饋線的供電范圍為III場(下行出發(fā)場),2條饋線的上網(wǎng)點與絕緣錨段關(guān)節(jié)間的距離不同,即上網(wǎng)點到絕緣錨段關(guān)節(jié)間的電位差不同;機務(wù)段、交換場、出發(fā)場的電力機車的運行時段、電力機車運行密度均不相同,眾多因素造成絕緣錨段關(guān)節(jié)處2支接觸懸掛間存在較大電位差,機車通過時拉弧燒傷承力索、接觸線。

        (2)絕緣錨段關(guān)節(jié)兩端設(shè)置調(diào)車信號機,其中D105信號機距離105#支柱只有8.7 m,電力機車從Ⅶ場進入Ⅲ場時,經(jīng)常需要在西機走線 100#—101#支柱間停車等待調(diào)車信號,待調(diào)車信號開放后,電力機車啟動并馬上駛?cè)虢^緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi),機車通過絕緣錨段關(guān)節(jié)時的運行速度很慢,必然造成強烈拉弧,燒傷承力索、接觸線。

        (3)D105調(diào)車信號機設(shè)置距離絕緣錨段關(guān)節(jié)較近,電力機車需要從Ⅶ場進入Ⅲ場時,機車司機容易將電力機車錯誤停在絕緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi),燒斷接觸線。

        3 線索燒損斷線原因分析

        對2次斷線原因的分析:

        (1)接觸線斷線原因分析。從接觸線斷頭來看,接觸線斷頭處為圓錐狀,且有明顯的燒傷痕跡。斷線的原因是SS6B6007號電力機車司機違反操作規(guī)定,將電力機車停在“禁?!眳^(qū)域內(nèi),即停在株洲樞紐西機走線103#中心柱與104#轉(zhuǎn)換柱間,因電力機車受電弓與接觸網(wǎng)工作支接觸良好,但與非工作支(株北變電所219饋線供電)接觸不良,兩者間有電壓差,從而導(dǎo)致受電弓與非工作支接觸線間放電、拉弧,長時間放電、拉弧使非工作支接觸線局部溫度升高、軟化,在接觸線補償張力的作用下,接觸線拉斷、接地,造成接觸線斷線故障;株北變電所219斷路器及株北開閉所294斷路器跳閘,重合閘均不成功。

        (2)銅承力索斷線原因分析:現(xiàn)場承力索為銅質(zhì)承力索(承力索型號為TJ-127,共19股),外層12股絞線均為燒斷痕跡,且斷口附近有較多的燒傷痕跡,大部分為舊痕;斷頭內(nèi)層7股絞線為拉斷痕跡。從上述現(xiàn)象分析,由于101#—105#支柱間四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)作為Ⅶ場與Ⅲ場之間的電分段用途,當(dāng)電力機車運行到轉(zhuǎn)換柱至中心柱間時,機車受電弓取流要從錨段關(guān)節(jié)一支接觸線過渡到另一支接觸線,由于2支接觸線分別由Ⅶ場、Ⅲ場供電,兩線間存在電壓差,過渡過程中受電弓繼續(xù)取流,導(dǎo)致產(chǎn)生電弧,燒傷接觸線,同時電弧往上竄燒傷承力索,當(dāng)機車運行車速緩慢時,產(chǎn)生的電弧更嚴(yán)重,持續(xù)時間更長。長期的電弧燒傷、燒損積累,從而導(dǎo)致承力索外層12股燒斷,在承力索張力作用下,內(nèi)層7股絞線被拉斷,最終造成斷線故障。

        4 采取的對策

        綜合以上分析,提出如下2種解決方案。

        (1)方案 1,將絕緣錨段關(guān)節(jié)北移。將四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)向Ⅶ場方向移動4個跨距計121.7 m,即由101#—105#支柱間向北移至97#—101#支柱間,拉大絕緣錨段關(guān)節(jié)與Ⅲ場調(diào)車信號機 D105的距離,同時也使絕緣錨段關(guān)節(jié)與Ⅶ場D702信號機保持足夠的距離,移動后絕緣錨段關(guān)節(jié)距Ⅲ場調(diào)車信號機(D105)134.4 m,距Ⅶ場調(diào)車信號機(D702)113.0 m;改造后可以滿足電力機車通過絕緣錨段關(guān)節(jié)后在D105、D702信號機前方(101#—105#或97#—101#支柱間)等待信號開放,杜絕電力機車在絕緣錨段關(guān)節(jié)附近啟動后立即進入絕緣錨段關(guān)節(jié),以緩慢的速度經(jīng)過絕緣錨段關(guān)節(jié)造成強烈拉弧,導(dǎo)致承力索、接觸線發(fā)生燒傷現(xiàn)象。

        改造后兩錨段分別為1 859.7,1 844.3 m,滿足《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》要求。

        圖2為改造后接觸網(wǎng)設(shè)備布置情況示意圖。

        (2)方案 2,將絕緣錨段關(guān)節(jié)改為分相絕緣器元件??紤]到西機走線絕緣錨段關(guān)節(jié)存在較大電位差,電力機車通過時拉弧燒傷、燒斷承力索或接觸線,將原絕緣錨段關(guān)節(jié)改造為非絕緣錨段關(guān)節(jié),然后在西機走線調(diào)車信號機D702、D105間中心點附近的99#支柱兩側(cè)設(shè)立2組分相絕緣器元件,將219饋線與294饋線2條供電臂的電源分開。分相絕緣器屬運用時間較長,有成熟運營經(jīng)驗的設(shè)備,能夠很好地解決電位差較大引起的拉弧等問題。

        圖2 方案1改造后示意圖(單位:m)

        改造后分相元件及“斷”、“合”標(biāo)的設(shè)置。如果按《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》的規(guī)定設(shè)置正反向“斷”、“合”標(biāo),則電力機車斷電惰行的距離最少為90 m,因此,在進行斷電操作時,電力機車應(yīng)保持一定的速度,才能保證其能順利通過分相無電區(qū)。由于西機走線位置條件制約,不宜設(shè)置電力機車自動過分相裝置,只能采取手動操作過分相,在操作上對司機的要求較高,再加上和諧型電力機車惰行性能差,容易造成電力機車停在分相無電區(qū)內(nèi)。為解決該問題,經(jīng)供電段與機務(wù)段協(xié)商、研究,對分相絕緣器元件的安裝及“斷”、“合”標(biāo)的設(shè)置進行改進:

        ①分相絕緣器元件由3個改為2個,無電區(qū)由30 m改為10 m。

        ②“斷”標(biāo)與第1個分相絕緣器元件的距離由30 m縮短至10 m,并在距“斷”標(biāo)10 m處增設(shè)電力機車斷開主斷路器的預(yù)告標(biāo)志牌“前方10 m斷主斷”,在距第2個分相絕緣器10 m處設(shè)置“合”標(biāo)。反向行車按照該標(biāo)準(zhǔn)在行車方向左側(cè)另行設(shè)置1套預(yù)告、“斷”、“合”標(biāo)志牌。

        “斷”、“合”標(biāo)距離 D702、D105 分別為 159.1,180 m,電力機車斷電惰行的距離從90 m縮短至30 m左右,降低了機車司機的操作難度,可以有效地防止電力機車停在分相無電區(qū)內(nèi)。

        改造后,接觸網(wǎng)設(shè)備布置及預(yù)告、“斷”、“合”標(biāo)志牌設(shè)置位置情況見圖3。

        圖3 改造后方案2示意圖(單位:m)

        2種方案的優(yōu)缺點比較:

        (1)方案1優(yōu)點。絕緣錨段關(guān)節(jié)往北移后,電力機車可以通過絕緣錨段關(guān)節(jié)后在D105、D702調(diào)車信號機前等待信號開放,避免電力機車在絕緣錨段關(guān)節(jié)附近停車,啟動后以緩慢的速度通過絕緣錨段關(guān)節(jié)造成拉弧嚴(yán)重的現(xiàn)象,減少了對接觸線和承力索的損傷程度;與方案2相比,采用方案1后,電力機車在西機走線上運行時,司機不需要進行電力機車主斷路器的斷、合操作,司機操作工作量小。

        (2)方案1缺點。絕緣錨段關(guān)節(jié)僅是位置北移,絕緣錨段關(guān)節(jié)仍然存在,即錨段關(guān)節(jié)間電位差存在,電力機車通過絕緣錨段關(guān)節(jié)時拉弧、放電現(xiàn)象仍不能消除;絕緣錨段關(guān)節(jié)北移需重新設(shè)置1個新的錨段關(guān)節(jié),需重新立2根錨柱,錨柱下錨拉線位置受地形限制,設(shè)置困難,且改造工程量大,投資較多。

        (3)方案2優(yōu)點。采用分相絕緣器元件后,絕緣錨段關(guān)節(jié)改造非絕緣錨段關(guān)節(jié),從根本上消除了電力機車通過錨段關(guān)節(jié)時的拉弧、放電現(xiàn)象,且對分相絕緣器元件的維護、保養(yǎng),設(shè)備管理單位有較豐富的經(jīng)驗;與方案1相比,采用分相絕緣器元件不受地形條件限制,且改造工程量小、施工工藝簡單、投資少,改造方案易于實現(xiàn)。

        (4)方案2缺點。在西機走線設(shè)置分相絕緣器,電力機車在通過分相絕緣器時,司機需進行主斷路器的斷、合操作,斷電通過分相絕緣器后,需在D105、D702調(diào)車信號機前停車等待信號開放,增加了司機操作的工作量。

        綜合考慮2種方案的優(yōu)缺點,推選方案2。

        5 結(jié)束語

        作為供電分段用的絕緣錨段關(guān)節(jié),由于關(guān)節(jié)內(nèi)的2支接觸懸掛由不同的饋線供電,懸掛間必然存在電位差,電力機車通過時會有拉弧、放電現(xiàn)象,燒傷關(guān)節(jié)內(nèi)的承力索、接觸線。在不能進行技術(shù)改造的條件下,電力機車在通過該絕緣錨段關(guān)節(jié)時應(yīng)保持一定的速度,減少拉弧、放電對承力索、接觸線的傷害;在檢修養(yǎng)護方面,檢修人員要定期對錨段關(guān)節(jié)兩轉(zhuǎn)換柱間承力索、接觸線燒傷情況進行檢查,對燒損嚴(yán)重的線索進行局部補強或更換,防止發(fā)生斷線故障;為防止電弧燒傷承力索,可在承力索上纏繞保護條。

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