王向冬

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州510000）

0 引言

接觸網(wǎng)設(shè)備長(zhǎng)期處于大張力、頻繁震動(dòng)的工作狀態(tài)，受電弓頻繁摩擦和擠壓。在這種惡劣的條件下運(yùn)行，而且由于各種條件的限制，接觸網(wǎng)系統(tǒng)做不到熱備用，因此其一旦發(fā)生故障，勢(shì)必影響城市軌道交通的正常運(yùn)行。分段絕緣器是接觸網(wǎng)主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)既要保證供電的分段，又要能使受電弓平滑通過(guò)并連續(xù)受流，因而是影響接觸網(wǎng)安全運(yùn)行的重要因素。一個(gè)狀態(tài)良好、運(yùn)行穩(wěn)定的分段絕緣器性能要求包括絕緣性能好、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性能好、過(guò)渡平滑、消弧能力強(qiáng)。廣州地鐵二號(hào)線(xiàn)采用的是法國(guó)加朗分段絕緣器，可以安裝在速度200 km/h的線(xiàn)路上，對(duì)接觸網(wǎng)懸掛和受電弓沒(méi)有破壞，電壓范圍1 500～3 000 V，150 mm空氣間隙；工作荷載40 kN，破壞荷載120 kN；干閃電壓51.3 kV，濕閃電壓45 kV。

在實(shí)際運(yùn)行中，拉弧打火現(xiàn)象較為普遍，主要是發(fā)生在車(chē)輛段（以大洲停車(chē)場(chǎng)F東2為例，如圖1所示）的薄弱環(huán)節(jié)——出入段線(xiàn)。出入段線(xiàn)連接著正線(xiàn)，一旦分段絕緣器燒傷、損傷甚至被拉斷造成弓網(wǎng)事故，就將直接影響正線(xiàn)行車(chē)。到目前為止，車(chē)輛段柔性接觸網(wǎng)分段絕緣器異常主要表現(xiàn)為拉弧燒損，主絕緣燒黑、導(dǎo)流板燒出銅瘤，更嚴(yán)重的是導(dǎo)流板直接燒斷。為什么會(huì)反復(fù)出現(xiàn)這種情況呢？下文將對(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論進(jìn)行分析。

圖1 電客車(chē)正常ATO模式55 km/h（無(wú)限速）受電弓過(guò)分段拉弧情況

1 造成分段絕緣器拉弧打火的原因分析

1.1 供電分區(qū)兩端電壓差

分段絕緣器拉弧打火首要原因就是存在電壓差，因?yàn)榫头侄谓^緣器來(lái)說(shuō)，同一電壓下（如車(chē)輛段內(nèi)庫(kù)門(mén)口分段絕緣器）基本不存在拉弧。以大洲停車(chē)場(chǎng)F東2為例，查看環(huán)網(wǎng)供電圖可知，F(xiàn)東2靠庫(kù)門(mén)方向是由車(chē)輛段牽引所供電，F(xiàn)東2靠洞口方向是由廣州南站牽引所供電，而這兩個(gè)牽引所都是由同一主變供電，經(jīng)過(guò)降壓整流上網(wǎng)以及正線(xiàn)列車(chē)取流等環(huán)節(jié)勢(shì)必導(dǎo)致兩者電壓不同，當(dāng)列車(chē)負(fù)載通過(guò)該有較大電壓差的分段絕緣器時(shí)，拉弧打火勢(shì)必不可避免。

對(duì)比車(chē)輛限速30 km/h、25 km/h，無(wú)限速55 km/h三種運(yùn)行速度下前弓及后弓通過(guò)F東2分段絕緣器時(shí)的電流數(shù)據(jù)，后弓通過(guò)時(shí)電流數(shù)據(jù)要比前弓大很多，說(shuō)明前弓進(jìn)入DZD2供電區(qū)形成負(fù)載，進(jìn)一步加大了F東2分段絕緣器兩端的電勢(shì)差，由此可知，減小F東2分段絕緣器兩端電壓差將有助于緩解弓網(wǎng)間拉弧現(xiàn)象，限制列車(chē)運(yùn)行速度時(shí)F東2分段絕緣器兩端電壓差相對(duì)較小。

1.2 加速區(qū)段，高速通過(guò)時(shí)易引起拉弧

大洲停車(chē)場(chǎng)出入段線(xiàn)分段絕緣器（087號(hào)支柱）位置設(shè)在列車(chē)起動(dòng)加速區(qū)，易引起拉弧。

對(duì)比車(chē)輛限速30 km/h、25 km/h，無(wú)限速55km/h三種運(yùn)行速度下饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)電流曲線(xiàn)圖以及電流數(shù)據(jù)，限速狀態(tài)下，無(wú)論是前弓還是后弓通過(guò)F東2分段絕緣器，一方面饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)饋出電流的變化率均比無(wú)限速狀態(tài)下變化率平緩很多，另一方面饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)饋出電流的數(shù)值也相對(duì)小很多，因此，車(chē)輛限速運(yùn)行時(shí)F東2分段絕緣器兩端電壓差相對(duì)較小，同時(shí)弓網(wǎng)間拉弧程度也得到一定的改善，在限速25 km/h時(shí)，弓網(wǎng)間拉弧非常輕微，這也與現(xiàn)場(chǎng)觀察到弓網(wǎng)間拉弧得到緩解相符合，拉弧對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的影響得到有效緩解。

1.3 雜散電流的泄漏

雜散電流是通過(guò)工作接地極或其他途徑無(wú)規(guī)律地流向大地或接地金屬件的電流，由于鋼軌不能絕對(duì)地對(duì)大地絕緣，有一部分回流電流通過(guò)回流軌經(jīng)過(guò)大地回流到變電所負(fù)極，雜散電流使軌電位提高，對(duì)牽引所的供電有一定的影響。

1.4 受電弓碳滑板的磨耗對(duì)分段絕緣器的影響

分段絕緣器調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，工作狀態(tài)良好，但是對(duì)于那些磨耗嚴(yán)重的受電弓來(lái)說(shuō)依舊會(huì)產(chǎn)生拉弧。我們檢查受電弓時(shí)發(fā)現(xiàn)，受電弓經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期磨耗，其輪廓如圖2所示，這樣的碳滑板滑過(guò)分段絕緣器時(shí)會(huì)存在間隙，圖示碳滑板有明顯的拉弧痕跡，嚴(yán)重影響弓網(wǎng)關(guān)系。

圖2 碳滑板磨耗情況

1.5 出入段線(xiàn)通車(chē)密度大

出入段線(xiàn)的行車(chē)密度大，整個(gè)車(chē)廠的車(chē)輛都是經(jīng)過(guò)出入段線(xiàn)進(jìn)出車(chē)廠。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一天此分段絕緣器通過(guò)60弓架次，再加上以上原因?qū)Я靼迨茏矒襞c磨損的程度必然加劇，進(jìn)而增加了打火拉弧的可能性。

2 解決措施

2.1 改變供電方式

對(duì)于電壓差的問(wèn)題可以改變F東2靠洞口方向的供電方式，由原來(lái)的廣州南牽引所供電改為廣州南牽引所和車(chē)輛段牽引所共同供電，減小電壓差，這也許是其他出入段分段絕緣器工作狀態(tài)良好的一個(gè)原因。如果實(shí)現(xiàn)不了，只能加強(qiáng)對(duì)此類(lèi)分段絕緣器的測(cè)量和巡檢，縮短檢修周期，掌握其運(yùn)行狀態(tài)和性能；同時(shí)加強(qiáng)研制適合高電壓差的分段絕緣器。

2.2 改變分段絕緣器位置

分段絕緣器移位改造是為了緩解列車(chē)通過(guò)大洲停車(chē)場(chǎng)出廠線(xiàn)F東2分段絕緣器時(shí)的拉弧狀態(tài)，通過(guò)在滿(mǎn)足供電需求的前提下，改變分段絕緣器的安裝位置，使列車(chē)受電弓通過(guò)F東2時(shí)能夠低速通過(guò)，此改造項(xiàng)目已于2016年5月21日、22日順利完成。改造前后分段的位置如圖3所示。改造后，經(jīng)過(guò)近2個(gè)月的觀察，F(xiàn)東2分段絕緣器的拉弧情況得到顯著改善。

圖3 改造前后分段絕緣器的位置

2.3 改善雜散電流

改善雜散電流，定期查看雜散電流檢測(cè)裝置，觀察其是否工作正常，定期檢查迷流端子、回流電纜和均流電纜的連接情況。

3 結(jié)語(yǔ)

分段絕緣器是軌道交通供電系統(tǒng)重要的接觸網(wǎng)設(shè)備，它的工作狀態(tài)直接影響著機(jī)車(chē)受流質(zhì)量，因此保證分段絕緣器狀態(tài)良好是供電順暢的前提條件。但目前我國(guó)在牽引供電設(shè)備，如分段絕緣器等方面科研研發(fā)和生產(chǎn)投入不足，給軌道交通供電安全帶來(lái)了極大隱患，需要各方面加大關(guān)注。