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刚性接触网常见故障及防范措施研究

发表时间: 2019-05-21 15:40:12

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[    ] 接触网是地铁供电系统中的一个非常关键的设 施,对地铁列车运行有着相当大的影响。刚性接触网属于架空接触网的一种,在我国的应用时间比较短。无论是设计施工还是运营维护,都需要不断提高。其中存在的问题也比较多,给地铁的正常运行造成了一定的影响。文章就刚性接触网的常见故障进行了分析和研究,从而提出了一些有针对性的防范措施,以期能为我国的地铁失业做出贡献。

 

[关键词] 刚性接触网 故障 地铁供电系统

 

刚性接触网属于架空接触网的一种,广州地铁 一号线于 2003 年首次引进该技术,由于其具有多种 优点,如结构简单、维护方便、使用性能良好等, 在我国各大城市的地铁中被广泛采纳使用。但随着 刚性接触网的广泛应用,其存在的各种问题也逐渐 暴露了出来,如接触线拉弧烧损或脱槽、悬挂变形 或绝缘子异常破损等,在影响地铁正常运行的同时 还有一定的安全隐患,因此,针对刚性接触网常见 故障防范措施的研究是非常有必要的。


一、 刚性接触网常见故障分析

1. 接触线拉弧烧损 

导致接触线拉弧烧损的原因有多种,包括跨距 设计不合理、接触线脱槽、小曲线半径处刚性定位 线夹选择不合理汇流排卡滞变形、受电弓过分段、 道岔和锚段关节不平滑等。 只有在悬挂刚体的连续平滑程度尽可能没有变 化的时候,受电弓才会良好受流。然而在现实中, 决定连续平滑程度的是悬挂刚体的挠度以及刚度 来,如果汇流排已经定型,那么刚体挠度会随着跨 距的增加而增加,影响受电弓受流。受电弓无离线 取流的基本条件是刚性悬挂的平滑程度。通过理论 数据和现实经验总结得知,跨距以 8 m 为最佳,最 大不超过 10 m国内目前使用的刚性接触网定位线夹主要有两 种,一种为线夹本体和连接螺栓能够旋转,另一种 为固定焊接不能旋转。这两种定位线夹的选择也需 要根据实际情况进行。如果在小曲线半径处固定的 定位线夹,那么就会因为汇流排热胀冷缩、长期卡 滞、受电弓水平矢量冲击等原因的作用,产生汇流 排变形的情况。汇流排一点发生变形,就会导致弓 网接触不平滑或者是硬点打弓离线拉弧。 导致拉弧情况出现的因素主要包括两方面:一 方面是地铁在运行过程中转向架产生的产生振动以 及受电弓发生偏移,导致受电弓碳板的工作面与轨 道面不能一直保持水平。从而出现拉弧;另一方面 是接触线没有完全入槽以及技术方面的因素没有调 整好,导致受电弓在关节处发生拉弧,从而导致汇 流排锚段关节、线岔、分段处发生拉弧。

2. 锚段关节处汇流排绝缘子问题 汇流排绝缘子的问题包括倾斜、破损、脱落等。

造成汇流排绝缘子倾斜的因素主要是定位线夹设计不合理加上地铁行进方向及隧道风亭排风而导 致的,所以,定位线夹与汇流排结合处的平滑过度 是非常关键的;在安装的过程中,一定要保持定位 线夹与汇流排的垂直和平行;汇流排自身受温度影 响的变化以及地跌运行带来的作用力。 汇流排定位绝缘子的脏污以及破损主要是来自 地铁滑板粉尘和施工作业。当绝缘子脏污过度、浸 水等情况下,就非常容易出现被电流击穿的情况。 汇流排定位绝缘子的问题还有脱落,包括绝缘 子与定位线夹脱落、绝缘子与定位槽钢脱落等,主 要是由于刚性悬挂的连接点基本都是使用螺纹连 接,没有设计缓冲功能,一旦受到来自受电弓不断 撞击就会产生巨大振动,进而脱落。

3. 接触线与汇流排结合处存在脱槽

导致接触线脱槽的因素是综合性的,首先是安 装过程中出现了硬弯,导致汇流排钳口处存在异物, 然后在投入使用中经常遇到隧道漏水的情况,慢慢 形成的水垢、膨胀,最后导致脱槽,发生拉弧现象。

4. 磨耗异常

磨耗异常的部位经常出现在刚柔过渡处、刚性 接头处以及受电弓。刚柔过渡处的磨耗异常是由于 该部位的电缆比较多,在加上受电弓弹性力不均匀 而导致的;刚性接头处磨耗异常是由于接头处有下 沉的情况存在导致;受电弓的磨耗异常主要出现在 特定的几个地方,主要是由于刚性接触网悬挂的影 响以及刚性汇流排设置方面的因素,从而造成受力 不均匀,在受力集中的部位出现磨耗异常。

5. 螺纹滑牙以及螺栓松动

螺纹滑牙主要出现在中间接头处,主要是由于 刚性悬挂没有抬升量,而来自地铁的振动力量是不 间断的,尤其是地铁密度比较大的时候,振动产生 的能量会不断叠加,造成中间接头螺纹滑牙。

螺栓松动主要是 T 型头螺栓为主,T 型头螺栓 大多设置在刚性接触悬挂的定位底座槽钢上,在地 铁振动能量的冲击下,会出现偏转的情况,久而久 之就会导致螺栓松动脱落。


 二、 刚性接触网常见故障防范措施

1. 汇流排故障防范措施 

1)材料的选择非常重要,应该尽量选择热胀 冷缩性能较好的汇流排,安装时特别要注意与定位 线夹连接出的干净程度,为了避免卡滞的出现,要 保证汇流排会定位线夹在同一平面。 

2)清扫工作一定要加强,特别是污染严重的 区域。同时,还要注意温度对接触网线索调整的影 响;要经常检查地铁周边,发现可能对接触网供电 安全造成影响的潜在因素要及时解决;此外,还要 对上跨建筑物进行清扫,消除潜在的隐患。 

3)汇流排定与位线夹的结合处必须保证平 滑,在安装时,一定要保证定位线夹与汇流排垂直 平行,在设计时,要把环境、温度以及地铁运行振 动对汇流排的影响因素考虑进来,适当设置一些冗 余措施。通常情况下,地铁带来的原因是无法改变的,可以选择把锚段关节、线岔处的非工作支高出 工作支 0.5 cm 左右,保证过渡处的平滑,在非绝缘 锚段关节适当多设置一些电联接,分段绝缘器滑板 与汇流排的高差控制在 0.1 cm 左右。此外,安装过 程中必须要把接触线完全嵌入在卡槽中,防止拉弧 现象的产生。 

4)在进行接触线放线时,一定不能让接触线 有硬弯的情况出现,同时要清洁汇流排钳口,保证 其的清洁程度。地铁运营后,要加强隧道的清扫工 作,保证隧道干净和不潮湿,在比较潮湿的地段, 建议为汇流排设置防雨罩,同时,要做好汇流排排 水,避免有水滞留而导致故障产生。

2. 磨耗异常防范措施 

在施工时,一定要按照设计的标准和要求进行, 保证施工质量,汇流排的设置要精确。此外,可采用多剥离电缆皮或者软铜线替代的方式来降低刚柔 过渡处连接电缆收到的应力,同时,可通过增大刚 柔过度的长度、在中间接头处设置冗余措施,来防 止磨耗异常。

3. 螺栓松动、螺纹滑牙防范措施 

目前对于 T 型头螺栓松动还没有更好的解决措 施,通常都是加大排查力度,发现松动及时紧固。 然而要达到螺栓长期紧固的目的,可采用设置弹性 垫圈的措施来缓解螺栓松动,设置带插销的螺栓, 同时要以减少零部件数量的方式来降低连接点。 在解决螺纹滑牙时,普遍采用的措施是更换接头,但是这比较繁琐,且不能从根本上解决问题。因此,建议从选材以及连接工艺方面入手,在选用中间接头材料时,要充分考虑其硬度更、耐磨性等 性能;此外,通过对连接工艺的改进,让螺纹的受 力得到分散,减少其损坏的频率。


三、 结语

刚性接触网由于其具结构简单、维护方便、使用性能良好等多种优点,在我国各大城市的地铁中 被广泛采纳使用。但在地铁运行的过程中,其存在 的各种问题也逐渐暴露了出来,如接触线拉弧烧损 或脱槽、悬挂变形或绝缘子异常破损、螺栓松动、螺纹滑牙等,在影响地铁正常运行的同时还有一定的安全隐患。但目前国内针对刚性接触网运营维护 管理等方面的经验还不够丰富,所以,要针对已经出现的问题不断研究摸索,总结经验,做好防范措施。


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