• 作者：邵华平 苏宇荣
• 来源：广州供电段工程师
• 发布时间：2011.12.25

一、快速处理的意义

在铁路发展史上，牵引动力曾经以蒸气机车和内燃机车为主，这些自带燃料的机车不足之处不言而喻，牵引功率小、运行速度慢、能源综合利用率低、环境污染大等等。随着国家能源战略的转变，推广使用清洁能源、提高能源综合利用效率、节约不可再生能源成为我国铁路发展的方向，具有牵引功率大、运行速度快、能源综合利用率、环境污染小等优点的电力牵引方式已成为铁路发展的首选。根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，到2020年，我国铁路总里程将达到10万公里，其中电气化5万公里，主要干线铁路将实现电气化。铁路电气化率约为50%，承担80%以上的运量。提高铁路的运输能力以达到节约能源目的，换取更好的社会、经济、环境效益。由此可见，电气化铁路在我国将越来越普及，从近几年来逐步建成并投入运营的京津、武广、郑西、京沪等多条高铁均使用电力牵引就可见一斑。

在电气化铁路上运行的有两种列车，一种是动车组，另一种是由电力机车牵引的列车。动车组上使用电能的除了牵引电机外，还有车厢的通风、空调、照明、空压系统等设施，这些电能全部来自牵引供电接触网。而使用电力机车牵引的列车也逐步淘汰了发电车，转而使用机车直供电，原理跟动车组一样，所有用电设施的电能也同样来自于接触网。在这种情况下，一旦牵引供电系统发生故障造成接触网停电，将直接导致列车停车，车上除了短时的应急照明外，其他所有用电设施停止运作，没有通风，没有自来水供应，厕所停止吸便，所有保生系统失效。如果处理不及时，将造成车厢内乘客情绪波动，并危及乘客和工作人员的生命安全。2002年3月5日全国人大会开幕当天，我国某条繁忙干线开通初期，由于接触网关键受力零件断裂，抢修时间过长及运输调度等原因，致使客车大面积晚点，其中一趟长途客车晚点达11小时多，列车员在旅客的抱怨声中放旅客下车，导致5名旅客被邻线通过的火车撞死，多人被撞伤，影响巨大。今年京沪高铁开通运营初期，也曾频频出现因雷击导致接触网故障，造成了动车组大面积晚点或停运，造成了不良的社会影响。由此可见，牵引供电系统的运行情况直接影响列车的运行和广大乘客的生命安全，一旦发生故障，快速处理并恢复列车的正常运行，具有非常重大的意义。

二、牵引供电故障的分类

（一）、变电所亭故障，也就是牵引变电所、开闭所、分区所的故障。主要表现有：一是设备故障，主要是指设备质量不良导致的故障，所内设备除了主接线外，其他设备设备均有备用，可靠性相对较高。二是恐怖袭击、人为破坏造成的设备损坏。三是大面积的自然灾害导致的设备故障，如积雪、覆冰、洪水等导致的绝缘失效、电气短路。四是技术改造方法不当造成的设备故障，如二次保护回路的线路接错、虚接，整定值的计算、选择错误等等。

（二）、调度SCADA故障，也就调度指挥中心设备的故障，由于SCADA具备双套系统，100%备用，运行安全、可靠，在此不作深入分析。

（三）、接触网故障

1、日常养护不到位，导致技术参数超标。如导高、拉出值、弹性等技术参数不达标，导高超标、不平顺，直接引起高差超标，在电力机车受电弓高速通过时将出现打弓、离线、拉弧等现象；拉出值超出原设计范围则产生钻弓、打弓故障；弹性超标，将形成硬点，将使接触线和受电弓相互出现打击、磨耗。

2、接触网零部件质量故障。是指零部件材质不良，机械强度、性能达不到要求。如本世纪初2003年建成的某繁忙干线电气化，其接触网关键受力部件为铝合金制的，外形尺寸和安装条件都采用了欧标，但使用后却频频出现断裂故障。经检测，发现问题出现在铝材的质量上，我国铝材的质量标准与欧标相差甚远，我国对锰、镍等杂质元素是没有要求的，而欧标是有明确的要求，欧标对元素的检测要求有30项，有含量范围而我国只要求检测15项，剩余的15项是没有要求的，不要求就是不限制，做出来的原材料理化性能就不一样。

3、施工安装不当，破坏材料的机械强度和性能。这种问题多发生在新线施工和既有线改造施工过程中，特别是在赶工期时，由于人员培训不到位、现场盯控不到位，施工人员在不懂技术标准、不懂安装工艺、不懂安装方法的情况下野蛮施工，极之容易破坏零部件材料的机械性能。武广高铁接触网是引进了德国成熟的技术，其零部件防松系统也引入了β销（代替我国传统的开口销），β销的安装是非常简单又非常严格的，简单就是用手指一推就能安装到位；严格就是β销的圆弧位置必须密贴地卡在销钉的圆弧面上，安装时不能敲、不能掰。在武广高铁建设时，四电工期被严重挤压，为了保证在规定时间开通，施工单位从其他地方调来大批支援队伍，未经培训或只是进行了简单培训就上岗施工，日夜施工，导致β销出现大量安装未到位，或因敲击安装过位导致β销失去弹性，又或是把β销先穿入销钉平底面然后用手钳掰到销钉的圆弧面上导致β销失去弹性，更有甚者只把卡在销钉的平底面，根本就起不到防松的作用。2010年2月6日发生在韶关-英德区间黄秋山隧道的弓网故障，就是因为β销本身脱失，导致定位管松脱而打弓。

4、人为误操作，导致接触网异常停电。如调度员或变电所值班员误停电、V停区段作业人员挂错地线等造成接触网停电。

5、其他专业影响，导致接触网故障。如机车故障，导致接触网跳闸甚至烧断接触线；工务抬拔道导致接触网导高、拉出值超标；车务错办进路，导致机车误驱无电区、无网区，受损的受电弓又进入有网有电区时刮打接触网，造成弓网故障。

6、外力破坏，导致接触网设备损坏。如倒树压在接触网上，造成接触网接地甚至断线；汽车在公跨铁公路桥上掉下，砸断接触网；汽车撞断立在公路边的接触网支柱、拉线，导致接触网断杆、塌网；跨铁路桥附挂管线掉下砸断接触网，如2011年7月19日，广深线石化桥悬挂的蒸汽管道因悬挂固定部件锈断，蒸汽管道掉下砸断广深Ⅳ线承力索和接触线，并悬挂在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ线接触网上，造成广深Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线同时中断行车。还有地方跨越输电线塌下压在接触网上，如2009年3月8日，在京广线白石渡-坪石间，由于地方输电线铁塔倒塌，导线直接压在接触网上，导致上、下行接触网短路并接地，中断了京广线上、下行行车。

7、自然灾害，导致接触网故障。自然灾害包括了雷击、台风、地震、洪水、冰雪等，发生在2008年的冰冻雨雪灾害，粤北地区及湖南省境内出现区域性大范围停电，接触网也出现了厚厚的覆冰，无法送出电来，更有地方超高压输电线倒下砸断接触网供电线。

三、故障的处理的方法及思考

当牵引供电设备发生故障影响电力机车通行时，故障抢修必须遵循“先通后复”、“先通一线”的基本原则，以最快的速度设法先行供电，疏通线路，及早恢复设备正常的技术状态。

（一）、准备充分，快速出动

为了应对牵引供电故障，无论是平常工作当中还是故障抢修过程中，我们都应该按照“人、机、料、法、环”五个方面来进行准备：

1、人，即人的素质培养。一是培养高素质的调度员和变电所值班员，一旦发生故障，能快速判别故障地点、类别，缩小影响范围，迅速制定修复方案并组织实施。二是要有抢修预案，并围绕预案开展业务演练。

2、机，即工机具的配备。要应对牵引供电故障的抢修，必须配备足够的抢修，并保证状态良好。

3、料，即材料质量的卡控。必须严格把好上网材料质量关，杜绝不合格、无厂标材料被安装上网。

4、法，即抢修的方法和手段。针对各种各样牵引供电设备故障的破坏程度、故障类型、天气影响、地理方位等因素而制定抢修方案。

5、环，即对环境要熟悉。当牵引供电设备发生故障后，抢修人员可根据跳闸类型和故标，初步判断故障发生在什么位置、什么设备上，同时选择便捷的路线前往现场，针对特定的环境制定相应的抢修方案、采取相应的应急防范措施。

只有在平常做好以上五个方面的准备，就能保证发生抢修时迅速出动，快速处理。

（二）、故障的判断

调度员、牵引变电所值班员和应急抢修小组主要成员应熟悉管内设备情况，一旦发生故障并引起跳闸，能根据跳闸的迹象和数据，快速判断故障：

1、对变电所断路器跳闸重合成功，过一段时间又跳闸的间断性接地。可分以下两种情况进行分析：

（1）、如果跳闸的故标在几次跳闸中都相差很小的话，可能是固定点造成的跳闸。如机车故障、绝缘子闪络、危树、接触网或附加线索断落。

（2）、如果跳闸的故标随时间逐步增大或减小，可能是移动物造成跳闸。如机车有短路或绝缘部件闪络、货车绑扎绳松脱、货物或遮盖物翘起。

2、当发生间断性断路器跳闸可参照下列情况有侧重地进行分析查找：

（1）当大风天气时，有可能是树木受大风吹动摇摆导致导线与树枝放电，重点查找危树。

（2）当遇有大雾、阴雨及雨雪交加时易发生绝缘子污闪，应重点查找隧道及污秽严重的处所。

（3）当故标附近有机车途停时，应重点检查机车情况。

（4）当天气良好或大风时，可能是接触网或接触网线索断线但未落地，造成对地或对机车绝缘距离不足放电

（5）当雷暴雨天气时，易发生雷击闪络，应重点查找山坡、山顶、河边的绝缘子。

3、对于瞬间跳闸，可能是绝缘部件瞬时闪络、雷击、电击人或动物、线索挂异物等原因造成。

4、对变电所断路器跳闸重合失败、强送电不成功，可以判断接触网设备带电体与接地体形成永久性短接。引起永久性接地的原因主要可能是：由于接触网或供电线断线接地、绝缘子永久性击穿、分段绝缘器长期对地耐压击穿、隔离开关引线脱落或断线、较严重的弓网故障、支柱折断、机车故障、地方供电线断线落在接触网上、跨线桥上的电线电缆等附件下落到接触网、避雷器绝缘击穿、避雷器引线脱落等。

（三）、故障的处理

故障抢修时，在必须遵循“先通后复”、“先通一线”的基本原则下，应确立一个基本的做法，一是变电所故障，首先将故障设备切除，立即投入备用设备，没有备用时，如无法在短时内处理完毕，必须确保不影响非常故障设备的运行。二是接触网故障，以最短的时间使接触网脱离接地并满足最低技术条件开通运行（如广深线接触网最低导高不少于5350mm、侧面限界不少于2440mm）。

在接触网事故抢修中要严格执行行车、高空作业、电气安全作业的有关规定和防护措施，防止扩大事故范围和发生意外的人身伤亡事故。

目前，在接触网抢修方面，广铁集团推行 “双挂梯+滑轮组”方式，即在每个接触网工区成立一支8人轻便抢修组，配备两组挂梯和一组滑轮组，及配备一组紧线工具和相应安全用具。一旦发生接触网断线，在高铁用动车组把抢修组运送到故障现场，在既有线用汽车运送抢修组到故障现场，用滑轮组将断线拉起，再用手板葫芦把线紧起来，使接触网脱离拉地，并保证最低导高，确保列车可降弓通过即可恢复送电和开通线路。然后再利用天窗点进行彻底恢复。

  故障抢修程序

四、预防为主

在牵引供电系统中，对牵引供电设备的日常管理工作我们应该贯“预防为主，防治结合”方针措施。

（一）、认真做好预防性试验。对SCADA系统、变电所亭设备要每年进行一次预防性试验，及时将存在的隐患消除，确保设备安全运行。

（二）、强化设备状态的监测和分析。有条件的使用接触网检测车定期定时对接触网的技术参数进行监测；每季度一次使用红外线热成像测温仪对主导电回路进行测温，及时掌握电气连接部位的状态；使用激光测量仪定期对分相、分段、线岔等关键设备技术参数进行测量。测量后要对数据进行及时分析，发现异常及时处理。雷雨季节前，组织人员对管内避雷器进行检查和测试，接地电阻应严格控制在规定的范围内，发现检测不合格的避雷器要及时予以更换，确保设备安全可靠运行。

（三）、加强脏污绝缘子清扫。对于重污染地区，要增加绝缘子的爬距或采用合成绝缘子；对脏污的瓷绝缘子和玻璃绝缘子要定时进行清扫，并可使用防污闪涂料，如涂RTV涂料等，因为瓷绝缘子和玻璃绝缘子都具有亲水性能，污秽物本身也吸收水分，因此当水降落到这些材料表面时，污层中的电解质易于电离并在其表面形成导电水膜，这样增大了外绝缘的表面电导，最后导致放电，如果在瓷或玻璃绝缘子表面涂抹一层憎水性材料，那么由于材料憎水性的迁移作用以及对污秽物的吞噬作用，可使亲水性的瓷或玻璃绝缘子表面具有一定的憎水性能，能有效的防止污闪。

（四）、采取可靠的防护措施。对可能受外力破坏或影响的设备，如立在公路边的接触网支柱和拉线等设置防护桩；对跨铁路公路桥要在桥梁两侧设置防护栏栅，防止外人掉物、汽车掉落；对桥梁附挂管线要定期检查并督促产权单位加强管线的维护，防止掉落；对桥梁下的承力索包绝缘，防止连续的水流或异物将接触网与梁底短路；开展对接触网运行环境的调查，对接触网周边的生活垃圾场、不稳固的铁皮屋、有塑料布的地方，要采取有效的处理措施，防止异物飘刮到接触网上；对靠近接触网可能影响供电的树木要组织人员修枝、砍伐；加强与地方管理部门联系，让地方管理部门协助禁止任何人员在铁路沿线放风筝和悬挂广告汽球。

（五）、加强施工安全管理。对在接触网上方或邻近接触网的施工必须严格把控，杜绝施工单位无方案、无计划、超范围、野蛮施工，防止因施工造成接触网故障。

（六）、建立受电弓准入制度。凡是有新车型、新型受电弓进入，必须经供电部门审查，符合弓网匹配要求后方能进入运行。同时，定时安排人员到机务段、客技站检查受电弓及绝缘子情况，观察受电弓有无新的碰撞痕迹，受电弓碳滑板的缺口情况，防止病弓、坏弓出库运行。

（七）、与工务锁定抬、拔道的量，抬拔道前必须提前通知，超限的要预先控制或调网。

（八）、制定完善、操作性强的应急预案，组织学习和演练，提高抢修队伍的业务能力和对抢修预案的熟悉程度，一旦发生故障，能快速、正确处理。