電氣化鐵路論文

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電氣化鐵路論文:電氣化鐵路對電力系統的影響與對策

摘 要：在電氣化鐵路中，其牽引負荷是一種大功率的單相非線性負荷，它具有不對稱和波動的特點并由此產生的負序和諧波等一系列問題對電力系統造成一定的影響。本文從諧波，負序電流，功率因數，電壓波動等方面入手，通過分析它們產生的原因及相應的危害，利用解析計算和PSCAD實例仿真進行比較，找出解決措施，最終確保電力系統穩定運行。

關鍵詞：電氣化鐵路；電力系統；諧波；負序電流；PSCAD仿真

0 引言

隨著我國工業化的腳步不斷加大，我國電氣化鐵路近年來飛速發展，它的運量已占鐵路總運量的70%。隨著牽引負荷的不斷增多，它在整個電力系統負荷中的比重也不斷加大。因此，它對電力系統的影響也更明顯。那么，如何全面，客觀地分析電氣化鐵路對電力系統的影響，并針對不利影響提出相應的抑制措施，從而使電力系統免于受到電氣化鐵路牽引負荷所帶來的沖擊，是我們面臨的重要議題。本文將從諧波，負序，功率因數，電壓波動等方面研究電氣化鐵路對電力系統造成的影響，并通過分析計算和PSCAD進行仿真，最終提出改進措施和建議，確保電力系統安全穩定的運行。

1 電氣化鐵路對電力系統的影響

總的來說電氣化鐵路對供電系統的影響存在4個方面的問題：諧波；三相不平衡（即負序電流的影響）；功率因數低；電壓波動大。我國目前在線運行電力機車是一種單相大功率整流負荷，而且運行具有很大的隨機性，這樣在運行過程中就會產生大量的諧波與負序電流，其通過牽引變電站，就會注入電力系統。這不僅使電力系統損耗增大、能量損失增加、降低容量利用率，同時也對電網電能質量造成一定的影響，威脅電力系統的穩定、安全、經濟運行。

1.1 諧波的影響

作為牽引供電系統中一處較大的諧波源，電力機車因其類型不同，產生的波形畸變不同，因此諧波含有率也不同。諧波電流的大小同時也與基波電流有關，而基波電流決定于牽引負荷，依據經驗可用公式表示為：；式中I1為基波電流，In 為n次諧波電流，n為諧波次數。

1.2 負序電流的影響

負序電流產生影響的大小取決于兩方面：一是電力系統設備容量大小和運行方式；二是牽引供電系統的負荷大小和運行方式。

1.3 電力牽引負荷的功率因數

電力牽引負荷多為感性負荷，因此其功率因數一般較低。線路上運行的整流型電力機車的平均功率因數約為 0.8～0.85。除此以外，由于牽引網本身帶有阻抗，受其影響牽引負荷網上的有功和無功損失之比遠小于 1， 這又要降低功率因數一到五個百分點。同理，由于受到牽引變壓器阻抗的影響，牽引變電站高壓側的功率因數還要降低 0.05左右。

1.4 電壓波動

依據電氣化鐵路的特點可知，其負荷多為單相、移動、幅值頻繁劇烈變化的特殊負荷。列車每天按規定線路運行，電氣化鐵路日負荷波動情況與線路情況、機車類型、機車速度和牽引重量及運行線路圖等多種因素有關，所以系統具有很大的波動特性。

2 PSCAD仿真分析

利用該軟件仿真當電力機車接入牽引網，準備運行時對供電電壓造成的影響。在這里電力機車采用SS4型交直電力機車，牽引變電站對電力機車采用阻抗匹配平衡牽引變壓器。仿真模型如圖1所示。

通過圖形比較我們可看到電力機車作為大功率的含有整流電路的非線性元件，對電力系統穩定性的影響是如此之大。必須采取相應的措施確保電力系統的穩定性。

3 抑制措施

3.1 抑制電鐵諧波的主要措施

（1）使變流器多脈沖化，一方面可以使諧波的次數減少，另一方面也使諧波含量也大大減少，進而能夠大幅減少流入系統的諧波電流。（2）借助整流變壓器繞組移項來抑制高次諧波。（3）保證鐵路生產、生活用電與電鐵供電嚴格分開，電鐵牽引變專線用電。（4）在電力機車上安裝 3、5、7 次濾波裝置和有源濾波器。在電鐵牽引兩個供電臂均安裝濾波器，同時調節兩個供電臂中的有功電流，從輕載相到重載相轉移部分有功電流，保證兩供電臂負載平衡。

3.2 降低和限制負序電流的措施

（1）能夠合理安排線路上的列車運行，促使負載能夠近似均衡分布在電鐵沿線。（2）在牽引變電站高壓側接入系統中采用換相連接。但此方法會造成電網中負序電流波動。同時由于必須在電網中使用電分相，既影響電力機車的提速，又降低供電的可靠性。（3）使用專用的高對稱效應變壓器，促使變電所三相負載均衡。（4）對牽引站供電電源作合理安排，使每一個保證有主供電電源和備用電源，進而避免牽引站產生的負序電流過于集中。（5）采用對稱補償技術。

3.3 提高功率因數

鐵路上一般采用在電鐵牽引變電所安裝兩組不可調并聯電容補償裝置來分別補償兩個供電臂牽引負荷，進而提高電鐵負荷功率因數。但由于牽引負荷為間歇性負荷，負荷變化大，電容補償不能自動追蹤補償，就會影響功率因數的提高。目前在建的或已建的高鐵線路多采用較先進的動態無功補償方式，如靜止無功補償器、靜止無功發生器等等。

4 結束語

隨著電氣化鐵路的不斷發展，我國對于交-直-交型電力機車的使用越來越多。這種電力機車的功率因數相對較高，所含的諧波相對較少，對電力系統造成的影響就相對較小 。另外隨著技術的不斷發展，電力系統也在不斷完善，再加上，我們采取的一系列補救措施，最終使電鐵對電力系統的影響控制在合理范圍內，保證電力系統安全運行。

電氣化鐵路論文:議電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備的影響

1.前言

隨著社會的不斷發展，鐵路體系已經逐步走向了電氣化的模式，逐步實現了重載和高速，到了2007年以后，中國電氣化鐵路里程已達到24046.6公里，這也標志著我國的鐵路的各個支線已經實現了電氣化的發展。不過，基于電氣化模式下的鐵路系統，隨之而來的也有很多的問題，尤其是在鐵路的信號設備方面出現了不少的問題。最近這些年，在每個鐵路干線上，都有了一些新的技術和設備下的信號系統近，使得很多的矛盾都凸顯出來了。因此，將這些問題解決好，已經成為鐵路系統的信號方面的一個關鍵。

2.我國現有的電氣化鐵路的特點

在鐵路運輸系統中，通過電力進行牽引是一種主要的運輸方式。這種方式能夠將電力轉變成一種動力，牽引著火車前進。目前，牽引體系主要是由變電所、接觸電網、軌道電路以及回流路線等構成的。我國現在主要采取的供電手段就是自耦變壓器供電的方式，這種方式的優點是所需要提供電力的距離相對較遠，不會損失較多的牽引電壓，對于信號受到的干擾也比較小。

3.電氣化牽引供電對信號設備影響的原因及其分類

同某些采取電氣化的系統的鐵路進行對比，在電氣化的干線中，信號設備常常是處于一種被動的位置，電氣化鐵路是一種高壓環境下的體系，主要有這幾個特征：首先是具有電壓比較高，一般來說能夠達到25千伏；其次是在牽引電流中，有時候能夠達到數百甚至是上千萬的電流；最后是具有非線性的負荷，基于在整改的過程中，電力機車就會產生很大的諧波。在電氣化的牽引供電系統中主要可以分為四類：

（1）傳導性干擾

所謂的傳導性干擾，它是一種主要的對電氣化鐵路干擾因素。軌阻力、在接續線路中所產生的電流阻力、以及對地之間出現的泄露情況，甚至是在電壓器的線圈中出現不同的對稱性的一些因素所導致的。這些都是針對于鐵軌上不同的電流的流向所設置的，這種情形下，就會形成不同的電流。由于電流的不一樣，使得扼流變壓器在不一樣的部位，出現不一樣的電動效應，致使變壓器逐步實現壓力升高的現象，當達到一定的數值后，軌道繼電器出現錯誤的動作。

（2）容性耦合

在接觸網處的電壓是25kV，每當在強電線處，就會出現一對對地的電壓，基于某些線路和大地之間的電壓，使得在電線和通信線路中，很容易出現電容發生耦合的現象，因此，電流出現了分支到各個設備當中，因而產生了很多的靜電情況，逐步形成了電容的耦合情況。

（3）感性耦合

每次當強電線中有電流經過的時候，在強電線和受到干擾的設備之間就會出現耦合電感，所以，感性耦合不單單同接觸電網中的電流有著很大的關系，而且同接地的距離和長度也有很大的關系。

（4）阻性耦合/地電位影響

通過鋼軌與大地之間漏導，牽引回流進入地下，從而使得在周圍的電位有了一個升高的趨勢，在大地系統中，出現的雜散的情況的時候，往往會對通信系統產生出一定的干擾作用，從而出現了電路出現短路的時候，這樣導致了瞬間電流突然變大，大地中的電位呈現了上升的現象，這時候很容易出現危險的情況。

4.對于信號設備之間所采取的對策

基于使用不同的設備，產生的信號也不一樣，這對于型號不一樣的電氣化出現的干擾情況也是不同的，因此，針對每一種信號，要采取的對策也不一樣。比如說，對于鐵路系統的通信電路當中，一般都是主要探究傳導性的干擾的時候，主要就傳輸電纜而言，主要對于可能出現的溶性干擾的情況或者是感性干擾的情況。

（1）25Hz軌道電路

對于25Hz軌道電路中出現的傳導性干擾情況，我們主要采取的是：一個方面是基于在電流的不平衡之下，所產生的脈沖電流，其波形主要是類似于正弦波形的情況，在這個當中，主要包含著直流電的因素在內，很容易導致軌道電路中出現某些元件處于一個飽和的狀態，從而能造成電路中傳輸的信號電流出現了跌落的情況。

另一個方面是基于當前的脈沖所起到的干擾作用，使得接受器中的線性濾波器形成一個25Hz的衰減情況，同之前的25Hz信號有可能出現加和或者相減的情況，此時有可能造成軌道電路出現錯誤的波動的情況。

所以，針對這些情況可以采用的措施主要是：（a）不斷提升扼流變壓器之間的空隙，提升鐵芯的電流。（b）在容易發生扼流變壓器中加上抗干擾的線圈。

（2）機車信號

對于機車信號，一般也要采取相對應的對策，主要是采用數字化的濾波器以及運用頻譜進行分析的手段處理。

（3）計算機連鎖，集中調度，列控中心等電子設備所采取的措施

針對在鐵路體系中的某些設備的干擾情況，這些干擾因素主要來自于電磁輻射，或者是電磁感應，以及地位電壓方面的因素的干擾，唯一的解決辦法就是對這些系統實施屏蔽，從源頭上阻斷傳播的路徑，從而能有效的減少產生輻射的情況，我們對于鐵路系統中的電腦房間，在鐵路的機械室內，一般都采取了屏蔽的方式進行處理，對于各個墻面也進行了相關的處理，每一個擁有電腦的設備室內，都進行了電磁兼容的相關實驗，以保證能夠達到所需要的標準，在實際當中進行有效的運用。

5.結束語

總而言之，對于這個鐵路系統，每一個強電體系和弱電體系，他們之間是一個共存的關系，而且，為了保證整個鐵路系統的運輸安全，必須采取一系列的措施來使得運輸體系安全運行，從而能夠保證整個電氣化設備處于一個安全的運行環境。

（作者單位：北京電務段）

電氣化鐵路論文:淺析電氣化鐵路跨越油氣管道的保護

【摘要】電氣化鐵路跨越油氣管道可能會干擾電壓危及管道及工作人員的人身安全，引起交流腐蝕并影響陰極保護設備的正常工作。由于電氣化鐵道、油氣管道都是國家的重要經濟命脈，任何程度的影響，都會使國家人力、物力大大浪費。因此，需采取經濟有效的防護措施，保證油氣管道安全。本文分析了電氣化鐵路跨越油氣管道對管道的影響，并提出了保護措施。

【關鍵詞】電氣化；油氣管道；保護

一、電氣化鐵路跨越油氣管道對管道的影響

為了節約土地資源，電氣化鐵路和油氣管道經常共用同一走廊。因此，在油氣管道沿線，往往存在與電氣化鐵路交叉或平行的情況。電氣化鐵路的牽引供電系統作為一種特殊形式的不對稱高壓輸電線路，由于電磁感應作用，常常會對電氣化鐵道附近的油氣管道及油庫產生感應電壓或感應電流，使電氣化鐵道附近的地下金屬管道受到干擾。

1、對人身安全的影響

當管道與交流輸電線路接近且輸電線路正常運行時，線路中工作電流會通過磁耦合長時間在管道上產生縱向感應電動勢，使得金屬管道的對地電壓升高。若該電壓較高，可能影響施工、維修或測量人員的正常工作，當交流輸電線路發生短路故障時，產生的交流干擾可能危及人身安全。

2、對管道安全影響

在管道的金屬表面一般都會敷設防腐層，具有較高電阻和較高介電常數，以防止土壤中有害物質腐蝕金屬管道。當交流輸電線路發生短路故障時，短路電流通過感性耦合和阻性耦合的綜合影響在管道上產生較高的對地電壓，可能擊穿防腐層。

3、對管道陰極保護設備影響

在管道上設置陰極保護設備是為避免防腐層漏敷及破損處的金屬表面產生腐蝕。交流輸電線路正常運行情況下，工作電流通過感性耦合在油氣管道上產生電壓，可能干擾強制電流陰極保護的恒電位儀和犧牲陽極陰極保護的犧牲陽極的正常工作。例如：強制電流陰極保護的KKG-3型和KKG-3BG型恒電位儀的抗交流干擾能力分別為12V和30V；犧牲陽極陰極保護的鎂犧牲陽極的抗交流干擾能力為10V。這在目前的新建管道已經幾乎不適用。

二、電氣化鐵路跨越油氣管道的保護措施

（一）容性耦合防護

容性耦合主要發生在管道施工期間，因此，對容性耦合的防護只要在管道施工期間采取適當的接地措施就可避免。施工時應嚴格按照《埋地鋼質管道交流排流保護技術標準》SY/T0032-2000第3.0.6條規定執行。

當管道埋入地下后，電氣化鐵路對埋地鋼制燃氣管道的干擾則主要為通過阻性耦合和感性耦合來進行，其中，對于與鐵路近距平行的埋地鋼制燃氣管道，感性耦合是其最主要的干擾方式。

對阻性耦合和感性耦合的防護，目前在實際工程中主要是通過加大管道與接地體的距離，減少干擾源的雜散電流，以及采取屏蔽、分段隔離、直接接地、鉗位式排流等綜合治理措施。

（二）排流保護方法

為了使管道中流動的雜散電流直接流回（不再經大地）至電氣化鐵路的回歸線（鐵軌等），需要將管道與電氣化鐵路回歸線（鐵軌等）用導線作電氣上的連接，這一作法稱排流法。利用排流法保護管道不遭受電蝕，稱為排流保護。

1、直接排流法

把管道與電氣化鐵路變電所中的負極或回歸線（鐵軌）用導線直接連接起來。這種方法無需排流設備，最為簡單，造價低，排流效果好。但是當管道對地電位低于鐵軌對地電位時，鐵軌電流將流入管道內（稱作逆流）。所以這種排流法，只能適用于鐵軌對地電位永遠低于管地電位，不會產生逆流的場合，而這種機會可能不多，限制了該方法的應用。

2、極性排流法

由于負荷的變動，變電所負荷分配的變化等，管地電位低于鐵軌對地電位而產生逆流的現象比較普遍。為了防止逆流，使雜散電流只能由管道流入鐵軌，必須在排流線中設置單向導通的二極管整流器、逆電壓繼電器等裝置，這種裝置稱排流器。而具有這種防止逆流的排流法稱極性排流法。

3、強制排流法

在管道和鐵軌的電氣接線中加入直流電流，促進排流。這種方法也可看做是利用鐵軌做輔助陽極的強制電流陰極保護。由于鐵軌對地電位變化大，所以也存在逆流問題，需要有防逆流回路。這種方法可能使管道過保護，而使鐵軌腐蝕加強，還可能對附近的埋地金屬構筑物有干擾。故采用這種方法時應慎重。

（三）AT供電方式保護

在電氣化鐵路與管道交叉影響區域，為讓回流電流盡可能多地經回流線流回牽引變電所，可縮短牽引網吸上線間距?？紤]到為避免回流線將信號電路旁路，確保信號安全，吸上線的設置間距應大于2個閉塞分區，按每隔2～3km設置一處吸上線，以保證回流順暢，以減小泄露電流。自耦變壓器供電方式，簡稱AT供電方式。它不僅是電氣化鐵路減輕對鄰近油氣管道、通信線路干擾影響的有效措施之一，而且對電氣化鐵道牽引供電系統本身也有較好的技術經濟指標，已經被許多發展電氣化鐵路的國家研究和采用。我國北京、大同、秦皇島、鄭州、武昌的電氣化鐵路，也是采用AT供電方式。目前我國已經運行及在建的高速鐵路均采用AT供電方式。

三、電氣化鐵路跨越油氣管道的保護應用

中石油石蘭管道設計管徑457mm，設計壓力為10MPa，采用L415級鋼管。穿越處管道設計壓力為10MPa，管徑為Φ457。本設計管段位于二級地區，一般段線路與穿越段線路設計系數均取0.6，輸油管道均為Φ457×7.1mm。蘭州新區新建鐵路朱家窯至中川線及配套工程石化鐵路牽引網采用帶回流線的直接供電方式，全線設置牽引變電所一座，牽引網額定電壓為25kV。管道在穿越蘭州新區新建鐵路朱家窯至中川線及配套工程石化鐵路處，為黃土高原或黃土臺原，巖性以土黃色粉砂質黃土或土夾砂巖、礫巖為主，土壤電阻率多在35Ω?m～78Ω?m，腐蝕性等級以弱、中為主；土壤中有機質含量低，無明顯的細菌腐蝕危害。

由于本次設計采取地下穿越方式穿越蘭州新區新建鐵路朱家窯至中川線及配套工程石化鐵路，感性耦合和容性耦合的影響忽略不計，主要考慮牽引供電系統對管道的阻性耦合影響。

電氣化鐵道阻性耦合的影響計算公式如下：

已知：西小川以東接觸網最大電流為587A，hgd=8.5m， hdg=2.5m， Φg=1.219m， 則以有 y=10.61m ， υ=18.6736 。

通過計算，Ψm=156.4×10-4T

在不考慮管道現有的防護措施基礎上，電氣化鐵路對于與鐵路正交管道上的電磁影響遠低于規定允許值。

對中石油石蘭線三層PE外防腐層這種高電阻涂層管道，由于高干擾電壓和小破損點，遭受的交流腐蝕的風險可能更大。

強電線路（主要包括高壓輸電線路和電氣化鐵路）對管道的交流干擾主要為電容耦合影響、電感耦合影響、電阻耦合影響和交流腐蝕影響。（電容耦合影響僅發生在管道架空，且未埋地前。本工程中中石油石蘭管道已經埋地敷設完畢，對電容耦合影響不予考慮）。

本次采用固態去耦合器排流：這種方式是將去耦合器串入回路，由于去耦合器具有隔直流、通交流的特點，一方面可以應用在有陰極保護的管道上，另一方面也使得排流地床材料有更多的選擇，不再局限于鍍鋅扁鋼、鋼管、犧牲陽極等材料，可以選擇銅接地材料，鑄鐵材料等。去耦合器的導通電壓根據可陰極保護的準則進行任意設置，一般為+2V/-2V，也可設置為+1V/-3V。

電氣化鐵路論文:淺談電氣化鐵路接觸網防雷技術

摘 要：在鐵路運輸中，電氣化鐵路具有能耗少、效率高以及污染小等優點逐漸得到廣泛的應用。電氣化鐵路中接觸網是關鍵的一個組成部分，由于其絕大部分都是裸露在自然環境中，一旦防雷不當，就會損壞絕緣子，造成線路跳閘最終影響到電氣化鐵路的運營，繼而產生巨大的損失。為了提高電氣化鐵路供電的可靠性，保障變電所的安全運行，必須做好對電氣化鐵路接觸網防雷問題的研究。

關鍵詞：鐵路工程；電氣化；接觸網；防雷技術

一、電氣化鐵路接觸網防雷特點及類型

1、特點

接觸網防雷性能的優劣主要由耐雷水平及雷擊跳閘率來衡量。雷擊線路時線路絕緣不發生閃絡的最大雷電流幅值稱之為耐雷水平；每百公里每年由雷擊引起的跳閘次數稱之為雷擊跳閘率。線路的耐雷水平越高，線路絕緣發生閃絡的機會就越小。電氣化鐵路牽引系統的絕緣、過電壓保護和絕緣配合直接關系到接觸網的防雷性能。接觸網是一種特殊形式的輸電線路，其防雷有它的特殊性：接觸網無避雷線，不能有效防止直擊雷。接觸網系統中的架空地線和架空回流線雖然有一定的防雷作用，但因其架設高度沒有達到有效防止直擊雷的高度，僅能起到部分防雷作用；電氣化鐵道中成排的接觸網支柱是利用回流線作閃絡保護地線的集中接地，支柱基礎上的螺栓可起到一定的接地作用，但普遍接地電阻較大。

2、類型

接觸網系統常見的雷害類型主要有直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。其中直擊雷過電壓主要是雷電擊中導線和支柱產生的過電壓。而感應雷過電壓指的是雷擊接觸網地面后產生的過電壓。當雷電擊中附加導線和接觸網支柱時，會導致雷擊點阻抗的電位提升。當導線和雷擊點之間的電位差超出絕緣子沖擊放電電壓時，導線會產生閃絡與電壓。由于附加導線和支柱的電位會大于導線電位。當雷電擊中接觸線會導致電壓過大，這兩種情況分別稱為雷電繞擊和雷電直擊。

二、電氣化鐵路接觸網遭受雷擊的危害

我國地理面積廣闊，不同地區氣象條件差異很大，依據雷電日的不同，分為少雷區、多雷區、高雷區、強雷區和超強雷區。從目前開通的電氣化鐵路運行情況看，對于雷擊接觸網線路，概括起來可以劃分為三種情況：雷擊接觸網附近的地面，在接觸網上引起感應過電壓；雷擊支柱，在支柱上產生沖擊電壓，同時在接觸網上引起感應過電壓；雷直擊于接觸網，在接觸網上產生行波過電壓。根據統計數據分析，部分線路雷擊事故比較頻繁。具體危害表現為：雷電造成接觸網絕緣子閃絡，引起牽引變電所跳閘；鐵路隧道中，常出現雷電擊穿水泥壁；接觸網支柱被雷擊損壞等。

三、電氣化鐵路接觸網防雷技術

1、架設避雷線。架設避雷線是輸電線路防雷保護的最基本和最有效的措施，避雷線的主要作用時防止雷直擊導線，同時還具有降低導線上的感應過電壓以及減少線路絕緣子的電壓等。

2、降低接地電阻。鐵路沿線的土壤電阻率普遍較高，制作低電阻地網十分困難，且投入很大。接觸網支柱在使用常規方法作成地網后，其接地電阻大都隨著時間的推移而不斷增高，而且隨著氣候的變化而不斷變化。針對降低接地電阻的問題，采用的方法有：增大地網面積，增設垂直接地體，深埋接地網，使用降阻劑，零散的接觸網支柱設置獨立接地極等?？筛鶕嶋H情況對支柱接地進行監測，使接觸網支柱的接地電阻始終在規范規定值之內。

3、安裝避雷器。雷電擊中接觸網時，如果產生的電壓大于避雷器的放電電壓，避雷器會立即將雷電流釋放出來，并在工頻電壓下表現出高電阻，截斷工頻續流，避免絕緣子出現閃絡的情況，使接觸網持續穩定的工作下去。通過將線路避雷器安裝在支柱上，可以有效降低雷擊跳閘的概率。為了保證防雷效果，要盡量密集的安裝避雷器。按照一個錨段設置一個避雷器的標準進行設置，可以將雷擊跳閘率控制在0.452左右。按照接觸網跳閘率的相關規定要求，雷擊跳閘率的控制標準為0.83，因此，將跳閘率控制在0.452是符合規定要求的。為了保證避雷效果，只需要將線路避雷器安裝在雷擊相對集中的地方。

4、使用合成絕緣子。為了避免絕緣子被燒毀，首先要疏導工頻電弧，避免電弧在絕緣子的表面燃燒。其次，使用避雷器和避雷線來避免工頻電弧和線路閃絡建立。除此以外要注意提高絕緣子的抗灼燒能力。當前輸配電線路中主要使用合成硅橡膠絕緣子和玻璃絕緣子兩種，在抵御灼燒能力方面，合成絕緣子具有明顯的優勢，當合成絕緣子被工頻電弧灼燒時，噴出的氣體會發揮吹弧效果，使電弧從絕緣子的表面離開。此外，在局部受熱的情況下，硅橡膠材料不會馬上炸裂，有助于恢復絕緣線路。在經過燒灼后，合成絕緣子傘群不會脫落，并且具有良好的絕緣效果，線路達到了重合閘的效果。而瓷絕緣子如果被灼燒，傘群落會全部掉落，絕緣效果會完全喪失，線路就不能重新合閘成功。雖然，合成絕緣子有良好的抗灼燒能力，但工頻電流弧仍會破壞合成絕緣子。經灼燒后硅橡膠材料成分會產生變化，一些容易分解的物資受熱后會揮發，致使絕緣子的增水性和抗污性降低。在以后的運行過程中，灼燒部分很有可能會出現老化脫落情況，嚴重影響線路運行的安全。

5、采用自動重合閘裝置。牽引變電所饋線側設有自動重合閘裝置，由于大多數雷擊造成的閃絡事故在線路跳閘后能夠自行消除，在饋線斷路器跳閘后，自動重合閘也可恢復供電。在線路正常運行和保護供電可靠性上都發揮了積極的作用。

四、電氣化鐵路接觸網防雷需要注意的幾點

1、在鐵路線路中，為了可以屏蔽接觸網和正饋線，在鐵路線路上增設了一根鋁包芯鋁絞線架空地線。為了雷電流可以有穩定的泄流通道，使用70型銅芯電纜增設在路基區段的基礎和支柱中預留出接地螺栓之間。對于加強線區域，當加強線從運行中退出后，會和接觸網的支柱產生短接，使加強線變成柱頂的架空線。對于這種情況，當加強線從運行中退出時，要將接觸懸掛和加強線之間的連接拆除。并短接各個加強線固定處的支柱絕緣子，使用支柱基礎和銅芯電纜將路基段的接觸網連入到預埋螺栓上。將貫通地網和橋梁地段的架空線連接起來，接地電阻控制在1歐姆以內。

2、為了避免直接雷害，建議處于平均雷電日在40天以上的鐵路，整條線路都要架設避雷線。對于少雷區域的鐵路，要分析和統計沿線雷害情況，對雷害多發區和重要設備位置可以架設獨立的避雷線。盡可能將避雷線安裝在承力索的上部。

3、為避免感應雷害需在重雷區和高雷區的各個錨段設置避雷器。統計分析少雷區沿線雷害情況，將避雷器設置在雷害多發區。此外，還需要在敏感位置布置避雷設備。例如長度超過2000m的隧道兩端、站場和分相端部的絕緣錨段關節、封閉雨棚的兩側、較長供電線上、高架區區域、高路基區域、架空轉換處、電纜等重要區域。

結束語

隨著我國電氣化鐵路運營里程的不斷增加，高速客運專線的逐步投入運行，對牽引供電系統的可靠性、安全性提出了更高要求。由于雷電發生的機理十分復雜，我們還不能完全控制雷害的發生，但通過必要的防雷措施，可以減少雷害的發生，為確保牽引供電系統安全可靠運行。

電氣化鐵路論文:淺析高速電氣化鐵路27.5KV單芯供電線電纜及附件安裝、維護

摘 要：本文介紹了高速電氣鐵路27.5KV單芯供電線電纜安裝、運營維護方法及存在問題。

關鍵詞：高速電氣化鐵路；27.5KV單芯供電線電纜及附件；安裝及維護。

1 前言

高速電氣化鐵路27.5KV單芯供電線電纜普遍采用銅芯交聯聚乙烯絕緣電力電纜，電纜主要利用在地理條件受限、環境惡劣處所，不能采用架空線路的供電線區段，電纜特點主要有不受線路落差限制；熱性能好，允許工作溫度高、傳輸容量大；電纜附件簡單；制造工序少、工藝簡單， 可靠性高?，F電氣化鐵路電纜使用的越來越多，但是由于施工工藝不到位、安裝不符合標準及日常運營、維護不當等情況，導致電纜及附件發生故障逐漸增多，從而影響供電安全。為了減少電纜發生故障的頻率，提高供電線電纜的運行質量，必須嚴格按照施工工藝進行施工，正確使用維護方法。

2 電纜及附件安裝

2.1 電纜的敷設

電纜原則上不采用直埋方式敷設，主要采用電纜分溝（槽）敷設、電纜穿管敷設方式。

2.1.1直埋敷設

2.1.1.1敷設條件

同一路徑中電纜根數在 6 根以下，地下通道沒有限制的場所宜采用直埋。在含有酸、堿強腐蝕或雜散電流電化學腐蝕嚴重影響的地段，不宜采用直埋。電纜埋深距地面的距離不得小于 0.7 m；如果位于道路上或耕地下時，不宜小于 1.0 m。當引入建筑物、與地下建筑物交叉及繞過地下建筑物處，可淺埋，但必須采取保護措施。

2.1.1.2敷設方式

電纜敷設前將溝底鏟平夯實；電纜上、下鋪墊不小于 100mm 厚的砂或軟土，且蓋以混凝土板或磚，覆蓋寬度應超出電纜兩側各50mm；軟土或沙子中不應硬質雜物。直埋電纜與道路、鐵路、排水溝等交叉時應穿管保護，保護管的長度應超出路基每側各 1m，超出排水溝底面 0.5m。如果采取特殊換土回填時，回填土的土質應對電纜外護層無腐蝕。直埋電纜在直線段每隔 50～100m 處、電纜接頭處、轉彎處、進入建筑物等處，應設置明顯的方位標志或標樁。

2.1.2電纜穿管敷設

2.1.2.1敷設條件

電纜穿管長度在 30m 以下者，保護管的內徑應不小于電纜實際外徑的 1.5 倍；超過 30m時，應不小于 2.5 倍。地中埋管距地面深度不宜小于 0.5m；與鐵路交叉處距路基不宜小于 1.0m；距排水溝底不宜小于 0.3m。保護管的彎曲半徑不小于所穿電纜的最小允許彎曲半徑。

2.1.2.2敷設方式

一般每管只穿一跟電纜，并不得使用未分隔磁路的鋼管；并列管相互間不小于 20mm 的空隙。當電纜中間有接頭時，應放在電纜工作井中。電纜進入排管的端口處采用防止電纜外護層受到磨損的措施。

2.1.3電纜溝（槽）敷設

2.1.3.1敷設條件

對電纜溝或隧道底部低于地下水位、電纜溝與其它水管溝、排水溝并行鄰近、隧道與其它水管溝、排水溝交叉時，對電纜構筑物防水處理。電纜溝與其它水管溝、排水溝交叉時，電纜溝宜位于其它水管溝、排水溝的上方。

2.1.3.2敷設方式

上、下行電纜分溝（槽）、備用電纜與運行中的電纜分溝（槽），同溝（槽）中的電纜應滿足消防隔離要求，每根電纜間間距保持2倍電纜截面積的距離。電纜溝溝壁、蓋板及其材質構成，應滿足承受荷載和適合環境耐久的要求。可開啟的溝蓋板的單塊重量，不宜超過 50kg。同溝（槽）敷設電纜間距滿足要求，每隔100米要有明顯的標識加以區分，電纜間填充物不含可能破壞電纜表皮的雜物。

2.2電纜頭制作

電纜頭包括電纜終端頭、電纜中間接頭，必須選用相應電壓等級高質量的中間和終端電纜附件。聘請電纜廠家或電纜頭廠家專業人員制作。裝好的電纜投入運行前應進行電氣測試，合格后才能投入運行。

2.3電纜接地安裝

2.3.1電纜應采用單點直接接地方式：線路較長時劃分適當的區段，且在每個區段實施電纜金屬層的絕緣分隔，實現單點直接接地；

2.3.2采用AT供電方式，一般不大于800m時，采用單點接地；大于800m，劃分適當的區段，采用中間接地方式；

2.3.2.1采用單點直接接地方式時，一端直接接地，另一端宜通過護層電壓限制器接地，電纜不大于100m時，不設護層電壓限制器；

2.3.2.2采用單點直接接地方式時，連接戶內戶外的電纜戶外一端接地，戶內設護層電壓限制器，連接隧道內外的電纜隧道內接地，隧道外設護層電壓限制器。

3 電纜及附件維護管理

3.1日常維護

維護周期為1年1次，主要項目電纜外觀檢查、電纜支架、橋架及吊架外觀檢查、電纜敷設檢查、電纜鎧裝層、保護層接地狀態檢查。

3.1.1電纜外觀檢查

3.1.1.1檢查高壓電纜外護層無破損、裂紋，無老化。存在問題應使用防腐熱縮帶或自粘帶對其故障部位進行纏繞處理；必要時對整根電纜進行更換。

3.1.1.2檢查高壓電纜頭應無破裂、燒傷及放電痕跡，線鼻子與電纜頭頂部及電纜頭尾端密封良好，無浸水、發熱、燒傷現象；對高壓電纜頭存有破裂、放電現象，應及時進行更換處理；

3.1.1.3檢查電纜頭接地線連接牢固、無銹蝕和斷裂。

3.1.2電纜敷設檢查

3.1.2.1檢查電纜轉彎處、電纜中間接頭處，穿過建筑墻體處、過軌道兩旁等均位置電纜標樁或永久性標識是否齊備，直線段每50-100m設置的電纜標樁狀態是否良好、是否齊備。

3.1.2.2檢查電纜溝是否積水、電纜蓋板是否完備。電纜通過的路徑上不得有堆土、動土的現象發生。檢查電纜溝的尺寸是否達標、檢查直埋電纜的埋深是否達標。

3.1.3電纜鎧裝層、保護層接地狀態檢查。

3.1.3.1檢查電纜的鎧裝層及金屬保護層是否按照一端接地、一端通過護層保護器的要求進行接地，接地裝置應狀態良好。

3.1.3.2鎧裝層及金屬保護層保護器接地引出線應采用銅絞線或鍍錫銅編織線，其截面積應大于25mm2。同時經護層保護器接地的一端銅絞線或鍍錫銅編織線應采取絕緣措施。引出線與護層保護器之間螺栓應有防松措施，并采取與周邊環境絕緣措施。

3.1.3.3檢查每一根電纜是否單獨設置一處護層保護器，不同電纜不得共用一組護層保護器。鎧裝層和金屬保護層之間可以共用一組護層保護器。

3.1.3.4對于多層電纜同桿架設的位置應檢查電纜接地引線下是否有可靠固定，在護層保護器脫落后，接地引下線是否會傾入下層電纜的安全范圍。

3.2試驗管理

3.2.1電纜管理

試驗周期1年1次，主要項目有交流耐壓試驗、絕緣電阻試驗。

3.2.1.1交流耐壓試驗

電纜不能夠采用直流耐壓試驗，由于不能有效地檢出交聯電纜及附件的缺陷；并可以導致電纜受損。電纜和與之相配的附件安裝完成后應進行交流耐壓試驗。

3.2.1.2絕緣電阻試驗

電纜芯對屏蔽層、電纜芯對地、屏蔽層對保護層進行絕緣電阻試驗。其絕緣電阻值與上次測結果應相互接近，不應有短路，接觸不良或短路現象。

4 結束語

為了確保高速電氣化鐵路27.5KV單芯供電線電纜線路的安全運行，施工安裝及運營維護很重要，要做好電纜運行的技術管理，嚴格按照施工工藝安裝，遵循正確的維護方式，減少電纜設備故障，從而減小高速鐵路供電的影響。

電氣化鐵路論文:淺談電氣化鐵路的改造發展

【摘要】本文主要論述了電氣化鐵路的改造和發展問題，分析了電氣化鐵路應該如何更好的進行改造和發展，提出了一些比較可行的建議和意見，以期可以為今后電氣化鐵路的改造發展提供參考。

【關鍵詞】電氣化鐵路；改造；發展

一、前言

隨著我國科技的發展，國民經濟水平的提升，鐵路電氣化技術獲得了長足的進步，電氣化鐵路發展的過程中，必須要進行恰當的改造，以提升電氣化鐵路的運行效果。

二、我國鐵路電氣化及其技術的發展

1958年，我國開始修建電氣化鐵路，從一開始便直接采用了最先進的電壓等級為25kV的單相工頻交流電，為我國大規模發展電氣化鐵路奠定了良好的基礎。

2005年底，我國共建成開通43條電氣化鐵路，總里程達到20132km，成為繼俄羅斯、德國之后的世界第三大電氣化鐵路國家。

2012年5月，鐵道部印發的《鐵路“十二五”發展規劃》指出，到2015年，全國鐵路營業里程達12萬公里左右，其中西部地區鐵路5萬公里左右，電化率將達到60%左右。

回顧我國鐵路電氣化這半個多世紀的發展之路，從最初全面學習前蘇聯，到改革開放后積極引進和自主開發創新，已經基本上形成了自己的技術模式、設計手段、施工工藝及標準體系。技術裝備的生產制造也有了很大提高，現在，中國已經成為世界電氣化鐵路大國。

三、電氣化鐵路的改造原則

1.接觸網的電氣化改造原則

充分利用現有設備，設計時采用正線外包式等裝置，減少大規模改動拆動帶來的資源浪費。將車站線距小幅度調整，保證超限列車能夠正常運行。一般小幅度的調整就可以使車站超限貨物列車運行能力得到大幅度提升。利用車站的渡線裝置，恰當情況下，可以在車站的咽喉處架設渡線以使列車運行能夠及時調整，方便了車輛的運行。對優化中的站臺和雨棚的結構問題，可以根據車站具體的地理位置等條件，采用針對性的設計，采用不同的接觸網基礎設計和結構。在設計前要對多種方案進行論證，得到最優方案，達到節約成木的目的。當既有接觸網錨柱影響了線路的改造時，要將新的錨柱設立在適當的位置，改造過度既有的接觸網下錨。

2.電氣化改造的成本原則

電氣化鐵路改造后，列車運行速度能夠達到160公里/小時。電力機車運載能力強，運行速度快，同等情況下，能夠大大提高鐵路的運營能力。為了最大程度達到節約成本的問題，機械方面，可以適當采用租賃的方式，降低機械使用的成本。將單核計算的方式應用于人員使用中，提高同等條件下的機械利用率。對于技術工人和普通勞工，恰當調配相應比例，達到兩者合理結合的目的。

3.電氣化改造的安全原則

電氣化改造過程中，要嚴格規范人員和機械管理，在對地區改造前，必須先進行實地考察，要求做到細致具體。對各個改造區段的供電措施，錨段參數等要實時全面掌握，有計劃地進行各種改造方案的實施。電氣接觸網產生的高壓電磁波會對周圍環境產生一定的影響，也應該在改造過程中采取相應措施，避免因為電氣化改造對電網系統產生比較大的運行不對稱性，要對受干擾的部分，比如通訊設備，油田燈采取相應的保護措施。

4.施工方案的優化原則

施工人員要加強監督，將硬性管理與軟性管理相結合，對于管理制度，既要人性化，又要注意紀律性。動態管理任務，在保證目標任務完成的前提下，細化到每一個單項工程任務，做好從整體到局部的細化工作。施工中，根據具體進度等其他情況，實時實地調整施工方案。將施工和運輸兩個方面分離開來，又不失兩者的協調性，避免封鎖性的改造。將具體施工措施落實到分解的單元，使運輸安全的同時，保證施工的快速和優質。

四、電氣化鐵路改造工程施工組織管理

1、施工方案

既有電氣化鐵路改造不止是一個施工主體，在施工的過程中需要每一個參與進來的施工單位相互配合，屬于綜合性的工程。在電氣化改造工程開工之前，需要與站前施工單位建立聯絡，了解其施工部署以及施工進度，結合本單位的實際情況，制定相應的施工部署和工程進度計劃，編制出一套切實可行的施工方案。在編制施工方案的時候，應確保施工方案的合理、科學、適用。施工方案需要以工程中采用的技術標準和適用的施工規范為基礎，并根據施工工程的實際情況，將一些對工程施工各種不利的外部影響因素充分考慮進去；施工方案的實施步驟需要滿足施工進度，盡可能做到超前籌劃、提前準備、及時實施；在方案編制中，采用的施工方法，應首先考慮成熟的施工技術，施工工藝以及工法的選擇需符合工程的實際情況，因地制宜，提供良好的施工環境，提升施工效率；其次一定要注意對現有設施的保護，堅決避免對已有設施造成破壞。

既有電氣化鐵路多為運營線路，施工中首先保證鐵路的基本運輸功能，因此，每個施工作業點后，都須保持接觸網完整和牽引供電正常。根據我國目前既有電氣化鐵路改造的現狀，通常既要進行工程建設，又要保證鐵路運輸通暢。施工和運輸之間難免產生沖突，為克服二者矛盾，常采用在保證基本運輸的前提下，充分利用行車間隔時間進行施工。

接觸網額定電壓為25KV，對電氣絕緣性能要求高，施工人員安全風險大，必須嚴格按照行調、電調下達的命令作業，采取完善的措施保證施工人員安全。每個作業點結束時，把可能危及行車的安全隱患都給消除掉。特別是臨時工程中，接觸網結構須安全穩固。

既有線施工有施工難度大、影響面廣的特點，很多工作不能一次性完成，需要依靠過渡工程。而制定一個好的過渡方案，直接影響著工程進度和成本，因此，編制的過渡方案要簡單易行，且有前瞻性和全局性，充分考慮永臨結合。

施工方案編制的要點可歸納為：確保運營、保障安全、合理過渡。

2、施工封鎖計劃

既有電氣化鐵路須保證正常供電，而改造中大部分作業都要求暫時中斷鐵路運輸，停電封鎖區間。為合理利用天窗點，減小施工對運營的影響，施工單位需編制、提交施工封鎖計劃。施工方案編制完成后，根據施工方案確定的施工內容，制定施工封鎖計劃上報運管部門，批復后按計劃組織施工生產。制定施工封鎖計劃要充分掌握現場情況，緊密結合站前施工單位部署和進度，具有連續性和超前性。施工封鎖計劃依鐵路運輸具體情況，圍繞施工方案，結合工程施工實際進度，連續編制、合理調整、及時補充、充分利用。施工封鎖計劃分為年度計劃、月度計劃和日計劃，年度計劃作為框架，月度計劃為施工主線，日計劃則是施工的具體實現。

3、施工協調

既有電氣化鐵路改造工程中，設計單位經常由于相關單位提供的基礎資料不詳細、運營單位大修改造等原因，提供給施工單位的施工圖，不可避免會與施工現場出現差異。同時由于點多線長，設計單位對于施工現場不可能處處了解，而施工單位又無權對施工圖進行改動，如果與設計單位沒有及時聯系，勢必造成問題積壓而影響施工進度。根據現場情況，有部分接觸網下部工程，可以劃分到站前單位施工完成，這些都需要建設和施工單位及時與設計單位溝通，由各設計專業之間協調好，達到最好的施工效果。

五、結束語

綜上所述，電氣化鐵路的改造必須要秉承一定的原則，在改造的過程中，要確保改造方案和施工方案的科學性，明確施工的要點和環節，確保改造施工合理有效。

電氣化鐵路論文:供電調度員如何對電氣化鐵路饋線跳閘進行快速組織處理

[摘 要]牽引供電設備開關跳閘是牽引供電設備運行狀態不良的直接體現之一，設備隱患、故障或外界原因造成的跳閘，直接威脅著牽引供電設備的安全運行。牽引供電設備開關跳閘后，供電調度值班人員應根據開關跳閘給出的故障參數、結合跳閘時的天氣狀況及機車運行情況，迅速判斷跳閘原因并組織處理。

[關鍵詞]跳閘；快速處理；故障判斷

一、供電調度快速處理牽引網故障跳閘的過程

1、信息收集

供電調度員接到跳閘報告后，首先全面收集故障信息。主要包括：

1.1變電所亭跳閘信息：開關狀態、信號顯示、保護動作情況、故標參數等。

1.2故障區段列車運行狀況：及時通知列車調度和車站值班員，了解跳閘供電臂內電力機車狀況，以及機車所在位置的接觸網設備狀態，故障區段周邊環境、氣候。

2、故障查找方法

2.1巡視檢查牽引變電所設備

跳閘后，供電調度員首先命令值班員對其管轄設備重點巡查，必要時全面巡查，確定是否由于變電所設備故障引發的跳閘，避免變電值班人員的疏忽造成事故的擴大。

2.2供電調度員立即與列車調度員、車站值班員進行聯系

了解線路機車運行情況，有無異常音響、放電弧光現象，有無異常，機車裝載有無超高，車頂有無異物，機車內部有無故障，絕緣子有無閃絡或擊穿，有無接到設備異常報告，結合天氣情況根據故標指示數據進行判斷。

加強機車聯控，擴大查找范圍，調度員在查找過程中通過列車調度、車站值班員與行駛的機車司機進行聯系，必要時要求工區人員對回庫機車及時進行跟蹤檢查車頂絕緣，受電弓有無異常等進行查找判斷跳閘原因。

查找跳閘區段近期工務、電務等其他單位有無線路大修施工，根據跳閘區段故標指示，判斷這些施工地點是否造成接觸網導高不夠或絕緣子臟污造成跳閘。

3、故障判斷和處理

供電設備搶修原則 ：“先通后復、先通一線” 。

供電調度接到牽引網線路跳閘后，要及時通知列車調度員跳閘范圍和故障指示公里數及限速范圍及公里數，并通知工區做好搶修準備。通過收集的信息，進行故障判斷，并組織進行故障處理。

3.1牽引變電所饋線斷路器跳閘重合成功時的處理

本線和鄰線后續第一列動車組限速，列車調度員了解供電臂范圍內的車站和動車組情況，本線或鄰線后續第一列動車組司機觀察接觸網狀態，若無異常，恢復正常行車速度。供電調度與列車調度聯系，了解故障區段供電臂內的列車情況，并通過車站詢問機車乘務員機車及線路有無異常情況。供電調度立即通知接觸網工區按照跳閘時變電所故標指示值，登乘動車巡視和線路外巡視設備。

3.2.牽引變電所饋線斷路器跳閘重合失敗時的處理

牽引變電所饋線斷路器跳閘重合失敗后，供電調度員迅速了解供電設備情況，判斷故障性質，在未查明原因時，通過列車調度員通知供電臂范圍內所有動車組降弓進行試送電。若試送成功，則初步判斷為動車組故障；若試送失敗，則初步判斷為供電故障。非永久性接地故障一般能強送成功，永久性接地故障一般強送失敗。根據保護動作情況，判斷正饋線或接觸網故障，如已確定是AF線接地引起跳閘，可先斷開該饋線的AF線有關開關，以直供方式恢復接觸網供電。若饋線過電流保護動作，電流超過整定值且饋線電壓不低于19kV，一般為過負荷跳閘，應在2分鐘內試送電。

出現永久性接地故障后，當班調度員應巡視通知變電所、分區亭巡視設備，排除所、亭內部設備故障。通知工區拉鈴準備搶修，通知列車調度該供電臂故障跳閘停電，同時通知該供電臂內的電力機車降弓。根據故測儀指示數值核算完線路里程后，詢問列車調度跳閘時刻此處有無列車運行。結合氣象情況等綜合因素，在沒有發現問題時，供電調度員應及時強送電一次，故測儀指示數值小于3KM時，應用分區亭環供強送電。強送成功，通知接觸網工區參照故測儀指示范圍（±3KM）對該供電臂進行設備巡視。強送失敗，核對故障探測儀指示數值，與列車調度員取得聯系，詢問供電臂內機車乘務員和車站值班員有無異常情況。供電調度員通知該供電臂內所轄接觸網工區出動，去故障探測儀指示的故障點（±3KM范圍）進行設備巡視。巡視人員應隨時與供電調度保持聯系。通知相鄰接觸網工區做好故障搶修準備。通知搶修軌道列車做好準備。與列車調度員辦理該供電臂接觸網停電的手續。命令有關變電所、分區亭進行必要的倒閘作業或掛臨時接地線。與搶修指揮人員協商制定搶修方案、臨時恢復用時和正式恢復用時、停電封閉范圍、要令方式、是否需要支援等情況。本著“先通后復，先通一線”的原則對故障設備進行搶修。搶修完畢后，及時恢復送電。送電完畢后，需要降弓或限速通過故障點時，指示現場坐臺要令人員準確登記運統――46，提供升降公里標，電調核對后與車站并向列調辦理有關升降弓手續。

對不易發現的隱性故障跳閘，必要時可派工區人員拉開絕緣錨段關節的隔離開關進行試送電，逐段進行故障排查。

3.3故障的判斷

3.3.1永久接地：變電所斷路器跳閘，重合閘和強送均不成功，可能由于接觸網或供電線斷線接地、絕緣部件擊穿、隔離開關引線脫落或斷線、較嚴重的弓網故障、動車組故障、倒樹、上跨設施、外界異物、鳥害等。

3.3.2斷續接地：變電所斷路器跳閘重合成功，過一段時間又跳閘，可能是接觸網或動車組絕緣部件閃絡、樹木與接觸網放電、接觸網與接地部分距離不夠、接觸網斷線但未落地、弓網故障等。

3.3.3短時接地：變電所跳閘后重合成功，一般是絕緣部件瞬時閃絡、接觸網斷線瞬時接地后脫離接地、電擊人或動物等。

3.3.4查找故障應根據季節、設備所處的環境有針對性的進行，例如大霧、陰雨及雨雪交加時易發生絕緣閃絡故障，應重點查找隧道及污穢嚴重的處所。

二、結束語

每次跳閘各不相同，這就要求供電調度必須保持清醒的頭腦和清晰的思路，根據跳閘數據、結合天氣情況、跳閘區段及以往經驗及時做出判斷，本著先通后復的原則快速進行處理，保證線路及時開通運行。

電氣化鐵路論文:高速電氣化鐵路接觸網防雷問題的探討

[摘 要]目前，我國高速電氣化鐵路地理區域跨度大，且無備用設備，接觸網位于高鐵線路的最上方，極易遭受雷擊引起損壞。本文分析了高鐵接觸網遭受雷擊的形式和我國常用的接觸網防雷措施，并探討了接觸網防雷的改進措施，最后，針對我國高鐵接觸網的復雜環境提出幾點建議，對我國高鐵接觸網降低雷害的研究具有重要意義。

[關鍵詞]接觸網；雷害；措施

1.引言

我國高速電氣化鐵路跨越區域大，多集中于南部和東部沿海等雷電活動強的地區。如，京滬高鐵就跨越了江蘇省、上海市和安徽省三地。高鐵接觸網有80%左右線路架設于高架橋上，相比普通的電氣化鐵路，高鐵接觸網遭受雷擊的概率更大；據統計，杭深線雷擊造成的跳閘達38%，每次都引起至少兩趟動車限速。因此，研究接觸網的雷擊危害，以及接觸網的防雷措施并進行完善和改進，減少接觸網雷擊故障，對我國高鐵安全順暢運行具有重要的意義和價值。

2 雷擊接觸網的主要形式

2.1 感應雷擊

接觸網遭受雷擊的形式之一是感應雷擊。它是指雷擊的雷電作用在接觸網附近，在地面放電，然后引起空氣中電磁場的迅速變化，變化的電磁場會在接觸網上產生感應過電壓，雷擊造成的感應過電壓一般能達到數百千伏，引起接觸網跳閘，從而影響高鐵的正常運行，但感應雷擊的危害相對較小，接觸網雷害主要來至于直接雷擊。

2.2直接雷擊

直接雷擊指雷電直接作用在接觸網的某個部位，如接觸線、支柱、承力索或附加導線上，直接雷擊接觸網造成的過電壓等達到千千伏或更高，可直接燒損設備，維修困難，對高鐵運行帶來的危害不可過量。

3 我國高鐵接觸網常用防雷措施及分析

3.1 在接觸網安裝避雷器防雷

按照設計規范，在一些關鍵位置安裝避雷器防雷，如供電線上的網點處、分相和站場兩端的絕緣錨段關節處、隧道出入口處、較長供電線或AF線與接觸網的連接處等等，一般采用氧化鋅避雷器，避雷器必須接地。

3.2 降低接地電阻

若接觸網支柱的沖擊接地電阻相對較大，雷電直接作用在支柱上時，雷擊電流在支柱的頂端就會產生很高的電位，造成絕緣子閃絡，閃絡電弧形成通道，導線經過這個通道接地。這樣，若降低接觸網支柱的接地電阻阻值，就能有效的降低雷電在支柱頂端形成的高電位，從而在一定程度上提高了線路的耐雷水平，這也是接觸網防雷的有效措施之一。但是單獨的接地系統無法滿足相應的要求，只有采用貫通接地系統方為可行。

3.3 提高絕緣子的絕緣性能

雷電直接作用在接觸網的某個部位，從雷擊點開始，雷電流沿接觸網向兩端傳輸的沖擊電壓可達1500kv，而接觸網絕緣子能夠承受的絕緣電壓為140kv，二者相比，雷擊電壓是絕緣電壓的十多倍，足夠擊穿接觸網的絕緣子，同時，若能夠有效的提高絕緣子的絕緣性能，也可以提高接觸網的耐雷水平。

4 高鐵接觸網防雷的改進措施和建議

4.1 對避雷器的選型和設備進行改進

4.1.1接觸網采用更先進的避雷器和避雷器在線檢測技術

目前我國使用的避雷器以串聯間隙氧化鋅避雷器和氧化鋅避雷器為主，但在實際運行中，避雷器的電阻片可能因為動作次數多而引起老化失效，或內部受潮靈敏度降低，還存在其他一些缺陷或故障導致避雷器出現故障影響正常運行。為了確保避雷器的安全可靠運行，近年來，出現了避雷器的在線監測器，逐步得到推廣使用。避雷器在線監測器將泄漏電流檢測功能和放電計數器整合在一起，通過參看檢測裝置的計數動作次數和避雷器運行的漏電流值，實現在線檢測，可是隨時掌握避雷器的運行性能判斷避雷器是否安全可靠。

4.1.2適當增加接觸網避雷器的設置點

若高鐵接觸網安裝的避雷器的數量過少，長距離沒有避雷器，一旦遭受雷擊，避雷器的保護動作就會滯后?；蚴墙佑|網絕緣子遭受雷擊過電壓的時間過長，雷電波在接觸網上傳輸，不斷進行折射和反射，必然引起電壓升高，最終導致設備損壞。因此，高鐵接觸網防雷設計時，既要考慮一些關鍵設備處，也應充分考慮距離因素，合理設置避雷器的裝置數量和安裝位置，減少接觸網設備承受雷擊電流的時間，最終達到降低雷擊設備故障的發生率。

4.1.3避雷器安裝失效脫離器

每臺避雷器均安裝脫離器，脫離器能夠在避雷器故障是分離故障避雷器和需要保護的線路，自動排除故障確保線路能夠迅速恢復供電。

4.2 優化高鐵接觸網的結構布局

高鐵接觸網結構復雜，架設點較多而且行程較長，而接觸網上能夠安裝避雷器進行防雷的范圍有限，避雷器也只能防止其保護范圍內的接觸網，超過范圍起不到防雷作用，而高鐵接觸網的行程相對較長，因此，需要對接觸網的結構布局進行優化。現行接觸網避雷器的結構多是帶串聯間隙的，內部復核絕緣子的長度相對短，一定條件下，耐壓能力低，必然增加污閃事故率。若大密度的安裝避雷器，則極大的增加工作量和費用，而且，若避雷器的絕緣子擊穿故障，在外形上看不出損壞，不方便排除故障和維修，延長了故障處理時間，一定程度上，避雷器過多反而影響高鐵的運營。與增加避雷器相比，優化接觸網結構，全線架設避雷線進行接觸網防雷的方法還是可行的。

避雷線對線路的防雷水平對使用保護角表示，它是避雷線同外側導線的連線與垂直線之間的夾角。保護角越小，導線能受到的保護也越可靠。高壓輸電線路防雷設計中，保護角一般為20度到30度。因而，高鐵接觸網全線架設避雷線時多采用柱頂方式，連接接地引線和架空地線架，經支柱的接地孔接地，能及時將雷擊電流引入大地，從而有效防止雷害。

4.3采用差異化防雷措施：

隨著我國高鐵的全面發展，高鐵接觸網防雷時必然面對各地不同特點的氣候天氣，這為高鐵接觸網防雷工作帶來極大的困難，尤其是多雷區或自然環境污穢的地區，因此，高鐵接觸網防雷設計時，應考慮到氣候等差異，制定差異化防雷措施：

4.3.1為提高高鐵接觸網的防雷效果，建議將接觸網根據雷擊發生頻率將其進行分類，劃出高雷區和重雷區，進行重點防護。如將年平均發生雷電天氣40天以上的區域分為高雷區和重雷區，這些地區應全線架設避雷線，而每年雷電天數不足40天區段的高鐵接觸網，根據沿線的實際雷害情況，在重要區段或設備處單獨架設避雷線或安裝避雷器，尤其是雷害多發區段，更是做好調查，不能出現遺漏。

4.3.2為防治感應雷電的危害，應在高雷和重雷錨段內安裝避雷器，在其他地區也不能懈怠，應沿高鐵線對接觸網的雷害情況做詳細調查，并進行統計分析，在易遭受雷擊的區段增加避雷器數量。同時，在一些敏感位置和合理的距離處也應安裝避雷器，如高路基、高架橋、封閉雨棚兩端、電纜與架空線轉換處、長度2 000 m及以上隧道的兩端、分相和站場端部的絕緣錨段關節、AF線或較長供電線與接觸網的接線處等。同時運用有泄漏電流檢測功能和放電計數功能的避雷器，并對每次跳閘建立雷擊分析制度，尋找規律，制定有效措施進行防雷。

4.3.3合理選擇具有較強耐壓的絕緣子。應加大對絕緣子的研究，研發新的主流絕緣子替代產品，如研究新型具有疏導功能的絕緣子等。

4.3.4創建更完備的接地系統。接地系統是減弱雷電危害的根本方法，只有將雷電流導入大地才能消除雷電流電壓對設備的損壞。

電氣化鐵路論文:高速電氣化鐵路接觸網防雷研究

摘 要：高速電氣化鐵路中，接觸網作為給機車提供電能的主要設備但是由于其位于高速鐵路的頂端，容易受到雷擊。本文主要是對高速電氣化鐵路接觸網防雷進行闡述，并對接觸網防雷害和相關技術進行具體分析，并結合實例對接觸網防雷存在的缺點提供了可行性建議，希望本文的分析，可以給高速電氣化鐵路接觸網防雷研究提供參考，為今后高速電氣化鐵路發展提供一些借鑒。

關鍵詞：接觸網系統；電氣化鐵路；防雷

我國電氣化鐵路呈東西縱貫南北形式，各個地方的差異顯著，所以高速鐵路經常使用高架橋形式。由于接觸網位于電氣化鐵路的最高端，所以受到雷擊的可能性比較大，一旦遭受雷擊，將發生線路跳閘等問題，嚴重時還有可能給列車運行造成影響，所以對高速電氣化鐵路接觸網防雷進行研究是很有必要的。

1 防雷設計現狀

1.1 國內接觸網防雷現狀

經過對鐵道電氣化設計規范的研究發現，多發雷區應該安裝一些的避雷設置，如對分相、站場絕緣關節、供電線、長度在2000米的隧道兩端和接觸網的位置安裝，減少雷電造成的損失。經過分析發現，國內高速電氣鐵路防雷措施依然存在很多不足之處，容易引發一些雷擊損害事件。如京滬高鐵在雷擊的情況下，發生多次跳閘，導致列車晚點，給鐵路運行造成了嚴重影響。

1.2 國內外防雷措施

德國防雷時，主要從接觸網在一年可能受到的雷擊次數出發，不考慮直擊雷防護。防雷的時候，主要利用避雷器控制電壓形式避雷，對雷電頻發區域進行控制，其他區域不進行防雷設置。

日本屬于海洋國家，雷電發生較多。按照雷電級別，可以將國土地區劃分為ABC三個級別，同時還要根據地區的特點進行防雷處理。A區防雷的時候，主要利用全面防雷措施進行防護，架空避雷線為全線，避雷設置經常設置在牽引變電所出口、接觸網開關兩側、架空線終端及架空線和電纜的連接位置。B區域防雷采用重點線路、重點設備進行防護，需要場所沿接觸網假設避雷線，將避雷器位置經常設置在接觸網隔離開關的兩側、架空線終端以及架空線和電纜連接處。C區域防雷設置在AB區域之外，避雷器位置設置在牽引變電所出口位置、接觸網開關兩側以及接觸網和架空線纜的連接處。

2 接觸網危害分類

2.1 雷擊接觸網近地面

當雷擊接觸網距離在65米以內，接觸網產生的感應電壓可以使用U=25×■（kV）計算；使用50%閃絡電壓可以衡量絕緣耐雷水平的參數。當盤式絕緣子和棒式絕緣子50%閃絡電壓為臨界數值時，可以將接觸網耐雷水平表示為Ign=■。

2.2 雷擊接觸網支柱

絕緣子閃絡是雷擊接觸網引起的一種狀況。當雷電加載到支柱上的時候，就會在接觸網導線上產生很大的電壓，雷擊支柱的時候，產生的電壓可以表示為U1=R×I+L■，其中L表示等值電感；R表示支柱產生的沖擊電阻，泊頭陡度可以表示為？琢=■=■。雷擊支柱的時候，會讓雷擊部位的電磁場迅速發生變化，導致電磁感應線路上產生感應電壓，通常電壓極性和雷電流方向相反。按照慣例，進行防雷設計的時候，雷電變形為斜角平頂波，如果波頭長度為2.6？滋s，按照上述計算，可以計算U2=■h。其中U2表示感應電壓；h表示導線距離地面的高度，（m）。接觸網棒式絕緣產生的電壓就為反擊過電壓和接觸網感應電壓之和，即U=U1+U2=R×I+L■+■h。

從上述分析可以發現，線路絕緣子串上產生的雷電與電壓和電流、導線長度、導線高度、陡度、支柱接地電阻具有很大關系，如果U和接觸網棒式絕緣子串U50%雷電沖擊放電電壓大或者相等的時候，支柱會對線路產生反射，則線路耐雷水平可以表示為Izm=■。

3 接觸網系統防雷

3.1 接觸網防雷基本原則

經過對相關資料的分析發現，接觸網防雷時，必須遵循相應的防雷原則，然后劃分雷擊等級和雷擊發生的跳閘率，結合分析并制定相應的防雷措施；接地系統和接觸網防雷改造結合；各種避雷措施結合防雷；避雷器和接閃器結合防雷等原則是接觸網防雷的基本原則。

3.2 防雷技術

經過對國內網防雷措施的分析和了解可知，現階段進行防雷的技術主要有以下集中類型：第一，安裝避雷線防雷。避雷線的安裝對避雷防護具有很大作用。避雷線的設置對直接雷具有很大作用，特別是接觸網系統絕緣等級非常低下的時候，使用避雷線可以將電壓引到絕緣子閃絡中，減少了雷電直接產生的雷擊。通常將避雷線安置在承力索上方或者支柱上方。第二，安裝避雷器防雷。避雷器的安裝通常適合雷電多的區域，雷電器安裝的數量越多，避雷效果就越明顯。第三，選擇恰當的絕緣子。雷電系統發生故障的主要原因就是絕緣子不能正?；謴停貏e在一些污染比較嚴重的地區。所以，必須在污染嚴重的地區安裝性能較好的絕緣子，可以使用傘裙結構和大爬距類型的絕緣子。

4 現階段防雷體系存在的問題和改進方法

經過對《高速鐵路設計規范》的查閱并結合實際工作，提出了以下幾種改進措施。第一，加強直擊雷防護。京滬高鐵接觸網很多位置都沒有設置避雷線。由于接觸網關鍵部位一直增加架設高度，導致防雷效果不斷減弱，特別是防護直擊雷。所以可以使用增加避雷線的方式進行防護。第二，使用避雷器在線檢測。由于很多高速電氣化鐵路都使用氧化鋅作為主要避雷器，但是此種材料的主要缺陷是會隨著時間的增長，發生失效。使用避雷器在線檢測技術可以對漏電流的大小和計數器動作進行控制，增加了避雷效果。

結束語

本文主要對高速電氣化鐵路接觸網防雷進行研究，重點分析了接觸網的危害部位、重點防雷部位和一些簡單的防雷措施等，希望這些措施可以對高速電氣化鐵路接觸網防雷提供參考，增加防雷性能，為今后高速電氣化鐵路發展提供一些借鑒。

電氣化鐵路論文:電氣化鐵路接觸網防雷技術及措施淺析

摘 要：雷電在電氣化鐵路接觸網設備運行危害嚴重，極易造成設備損壞絕緣破壞引發跳閘甚至中斷供電故障，本文在對雷電機理、形成原因及分類研究的基礎上，針對防止雷害的主要因素制定預防對策和技術措施，對電氣化鐵路的防雷探索和現場實施具有指導意義。

關鍵詞：電氣化鐵路；接觸網；防雷；措施

1 概述

電氣化鐵路在運輸系統中逐漸承擔起明顯重要的作用，但接觸網設備周邊環境的變化和日常極端惡劣天氣不斷增多，接觸網設備因雷擊引發跳閘故障日漸頻繁，給供電設備的安全運行埋下隱患。如何防治雷擊引發的閃絡造成接觸網設備跳閘成為電氣化鐵路發展的重要部分之一。本文著重從雷電機理、形成原因進行分類研究的基礎上，結合管內電氣化接觸網雷害故障的實際情況，針對防止雷害的主要因素預防對策和技術措施進行研究。

2 雷電產生的起源和過程

根據統計在我們生活的地球整體范圍內，雷電生成的頻率十分可觀，隨時地球上都約有兩千多個地點正遭受雷暴，每秒鐘地球就有上百次雷電，眾所周知我們生活的地球是大電容體，空氣中的水滴（或冰晶、雹粒等）在地球的大氣電場中形成感應電荷，下端為正電荷、上端為負電荷，與大氣中上升的負離子的電荷中和，使水滴帶負電，形成雷（雨）云起電后的電荷分布。雷電放電實質上是一種超長氣隙的火花放電，它所產生的雷電流高達數十、甚至數百千安，從而會引起巨大的電磁效應、機械效應和熱效應。

3 雷電表現的方式和分類

雷電的形式分為枝狀閃電、帶狀閃電、叉狀閃電、片狀閃電、球狀閃電、聯珠狀閃電。

按空間位置分類。云閃：云內閃電和云際閃電（兩片云之間）。地閃：俗稱落地雷，是日常防雷主要研究對象。

接觸網雷擊主要分為直擊雷擊、感應雷擊兩種形式。直接雷擊：雷云直接對接觸網供電設備放電。感應雷擊：雷云通過靜電感應或電磁感應在接觸網附近的支撐裝置、接觸懸掛、附加導線上產生感應電壓。

4 接觸網雷擊具體案例

在我國電氣化鐵路接觸網設備由于雷擊造成的跳閘可達到30%-60%，而高速電氣化鐵路比率更高。高鐵線路地處空曠地帶，多采用高架橋方式，線路兩側高大建筑物少，因此對于雷電來講目標比較突出。在強對流、雷暴天氣高鐵接觸網受雷擊跳閘情況比較突出。根據統計，僅2014年我國全路34條電氣化鐵路就發生設備雷擊跳閘就達到1214件，尤其是處于山區、橋梁等地形環境復雜的地區，雷擊引發的跳閘故障率更高。

以管內開通的某高速鐵路線路為例，此高速鐵路長413.363km，全線正線采用AT供電方式，聯絡線、動車走行線采用直接供電方式。自2014年7月1日開通以來，共發生26起雷擊引起設備損壞的事故。占故障總跳閘的比例達57.7%。

其中典型案例有：

4.1 區間對向下錨正饋線燒傷（圖1）

4.2 正饋線對向下錨處絕緣子閃絡（圖2）

4.3區間對向下錨處正饋線對絕緣子放電（圖3）

5 接觸網雷擊特點分析

5.1 按接觸網雷擊部位來看

從雷擊接觸網設備部位分類統計來看，對接觸網附加線、支撐裝置的平腕臂、斜腕臂絕緣子、站場軟橫跨承力索端部絕緣子、接觸懸掛下錨絕緣子、避雷器等均發生過雷擊閃絡擊穿，其中尤其是正饋線和斜腕臂絕緣子可占到雷擊閃絡的50%以上。

5.2 接觸網結構方面分析

區間正饋線的安裝高度在距離軌面10.3m處，其下方2m才是接觸懸掛，在雷電面前正饋線相當于為接觸懸掛起到了防護作用，雷擊比例大大增加。站場軟橫跨橫承力索端部絕緣子基本在13―15m的位置處，處于最高的地方，也成為了雷擊的首要對象。

5.3 從雷害后果分析

①接觸網絕緣子破碎、損傷。接觸網防污式絕緣子的雷電沖擊耐受電壓水平懸式絕緣子為300kV、棒式絕緣子為270kV，但該絕緣水平只表現于新線建成的較短時間內。由于接觸網安裝高度低，周圍污染因素多，隨著運營時間的增長，絕緣子污染嚴重和老化導致絕緣水平不斷降低，這也是接觸網遭雷擊后絕緣子常被擊穿的主要原因。

②承力索斷線、接觸線燒損。無論直擊或繞擊，最終結果都是在接觸網線索上形成超高過電壓，由于不能及時泄流時就會燒損線索。

③支柱頂帽裂損、肩架金具因電流燒損等。由于支柱高于接觸網其它部分，所以更容易成為雷擊首要部位，造成設備損壞。

④避雷器擊穿等。由于避雷器的接地條件多樣，而鐵路接地隨著運行時間增長條件惡劣，部分接地銹蝕嚴重加上鐵路沿線地質環境因素，使得接地電阻較大，無法達到設計要求。感應雷擊造成過電壓后，避雷器的最大殘壓值大幅提高，可能會造成絕緣子閃絡及擊穿。

6 防雷現狀情況分析

6.1目前電力系統防雷策略及其技術對策

中國電力網采用的防治雷害措施是以對雷電加強監測為指導，電力系統構建雷電監測研究平臺，實現了對雷電發生情況的實時監控。同時采取差異化的防雷手段，從而實現大力減少雷擊的目的。電力系統輸電線路防雷目標是提高線路的耐雷特性，降低線路的雷擊跳閘率。電力系統在研究確定線路防雷方式時，綜合考慮系統的運行方式、線路的電壓等級、重要程度、線路經過地區的雷電活動的強弱、地形地貌特點、土壤電阻率高低等自然條件，根據技術經濟比較的結果，采取合理的保護措施。

6.2 國內接觸網防雷情況

接觸網防雷裝置主要由接閃器或避雷器、引下線和接地裝置組成。

①接觸網線路防雷的接閃器通常為避雷線方式。架設避雷線的目的是為了利用避雷線的屏蔽作用，保護下方的設備不受直接雷擊，并和良好的接地裝置配合，將雷電流迅速泄入大地，降低雷擊引起的過電壓。

②裝設避雷器方式。路內接觸網設備防雷均采用避雷器的方式，《鐵路電力牽引供電設計規范》規定接觸網避雷器的安裝位置在：分相和站場端部絕緣錨段關節；長度2000m及以上的隧道的兩端；較長供電線或AF線連接到接觸網上的接線處；強雷區應架設獨立的避雷線，接地電阻值10Ω。

③引下線是用于將雷電流從避雷線傳導至接地裝置或利用等電位連接降低反擊過電壓的導體。目前暫按通行做法，避雷線每隔800～1000m設置一處引下線。引下線的材質、結構和最小截面應滿足雷電流強度檢算并不小于避雷線的銅當量載流截面。

④接地裝置：接地體和接地線的總和，用于傳導雷電流并將其流散入大地，同時降低反擊電壓。當接觸網受到雷擊過電壓或操作過電壓影響時，電流通過避雷器流入大地，造成避雷器接地極附近電位升高，如果接地電阻過大，會對接觸網以及周邊設備造成反擊，引起變電所跳閘或燒壞信號與通信設備。

7 接觸網防雷的措施和方案

結合管內電氣化線路的具體運行情況和歷年來雷害故障的情況，為充分防治雷害，需從以下幾個方面完善接觸網的防治方案。

7.1 利用現有資源逐步構建豐富電氣化鐵路的雷電監測網絡

首先由路局、供電段、車間建成三級網絡，積極爭取電力、氣象等部門現成的雷電定位資料，掌握管內電氣化雷電數據和規律。為鐵路沿線雷電活動監測、雷電預警、鐵路雷電事故實時查詢、事故調查、雷電數據挖掘和統計提供技術平臺。

7.2 裝設避雷線

架設避雷線是降低接觸網雷擊跳閘概率和避免絕緣子損壞最有效的措施之一，對處于多雷、高雷、強雷區的電氣化線路，應結合線路條件以及雷電防護要求，以架設避雷線為主，一種是按折角法計算，避雷線增高肩架高度須在柱頂以上約2.5m（按45°保護角考慮），一方面增高肩架尺寸和重量較大、在支柱上固定困難、施工安裝難度大，另一方面對支柱的穩定性有較大的影響。

另一種是按滾球法計算，避雷線增高肩架高度須在柱頂以上約1m，對支柱穩定性影響較小，易于工程實施。架設避雷線后可引導雷電向避雷線放電，通過桿塔和接地裝置將雷電流引入大地，

從而使被保護的接觸網設備免遭雷擊。對于建設中或已開通線路，可逐年進行接觸網防雷改造試驗，實施增設避雷線功能的改造方案。

7.3 提高接觸網整體接地水平

接地系統的好壞直接決定了防雷措施的效果，設計、施工部門要確保防雷接地裝置的等效電阻值滿足要求，運營管理單位應定期檢查維護防雷設施、定期測量接地電阻等參數，發現問題及時處理。每年雨季前對管內接地裝置進行一次全面搖測，測量接地電阻不滿足要求的增加或更換接地極。對隔離開關、避雷器、架空地線處的單獨接地極進行整治處理，重新埋設接地極，部分處所裝設石墨接地極，以保證接地良好。

7.4 加強線路絕緣

防治雷害可采取增加線路絕緣的方法，主要辦法一方面是增加接觸網設備中復合絕緣子的應用，接觸網下錨、分段、分相用絕緣子優先采用復合絕緣子，避免雷擊絕緣子損壞造成嚴重后果。另一方面是增加絕緣子串中的片數、改用大爬距懸式絕緣子、增大塔頭空氣間距等等。為減小絕緣子絕緣性能降低帶來的影響可加強絕緣清掃維護，每年進行2次帶電水沖洗和人工清掃，對污染嚴重的絕緣子隨時進行清掃。

7.5 安裝避雷器

安裝避雷器（避雷針）是防雷的重要措施，在支柱接地電阻相同的情況下，安裝避雷器可大大提高線路耐雷水平。當支柱接地電阻為30Ω時，無避雷器時的線路耐雷水平為12kA，安裝避雷器后，線路耐雷水平提高到24kA。確定避雷器的安裝密度、防護范圍、分流情況和失效條件是制定合適的接觸網防雷措施的前提。運行中在雷雨季節到來之前，安排對管內避雷器進行避雷器預防性試驗，對狀態不良避雷裝置及時安排更換，確保設備雷擊狀況下，防雷設施能夠起到保護作用。

7.6 加強雷擊跳閘分析

高度重視雷擊跳閘放電點查找和故標分析修正工作，一是雷雨天氣發生供電跳閘后，采取添乘動車組（機車）、柵欄外巡視等方式，及時組織人員對故標指示2km范圍內相關設備進行巡查，當日天窗點內停電檢查，及時發現雷擊對供電設備的損壞情況并及時采取更換絕緣子等措施，消除安全隱患。二是對故標等跳閘保護動作信息與巡查情況進行分析比對，及時修正故標參數，不斷提高故標的準確性。

7.7 快速恢復供電

由于接觸網正饋線位于接觸網上方，極易遭受雷電侵襲，且發生故障后，故障查巡、處理時間長。所以在現場運行中可采取在牽引變電所內正饋線上加裝隔離開關，當正饋線發生故障時，及時拉開隔離開關，將正饋線退出運行，由AT供電方式改為直供方式，最大限度地壓縮故障延時，快速恢復供電。

8 結語

接觸網設備具有線長、露天、高電壓、無備用等特點。在雷雨天氣情況下，遭受雷電襲擊的概率較大。加強接觸網的防雷措施、提高接觸網的耐雷強度是保障接觸網設備安全運行及鐵路運輸暢通的一項重要措施。在運行實踐中必須不斷總結經驗加以防治，從而確保運輸安全。

電氣化鐵路論文:電氣化鐵路牽引變電所饋線保護功能分析

【摘要】隨著我國經濟水平的不斷提高，高速電氣化鐵路的建設給人們的生活帶來了巨大的便利。為了確保電氣化鐵路運行的平穩性與安全性，相關人員就要對為高速鐵路提供電能的牽引變電所的饋線進行運營維護工作。本論文就在此基礎上結合有關電氣化鐵路建設的文獻以及本人在電氣化鐵路的運行過程中的工作經驗對牽引變電所饋線在運行中遇到的故障問題進行分析，再重點對其的保護措施在實際運用中的功能作深入分析。

【關鍵詞】電氣化鐵路;牽引變電所;饋線故障;保護功能

在電氣化鐵路中牽引變電所是牽引供電系統中重要的組成部分。因此，相關人員一定要做好對牽引變電所饋線的保護工作，確保其性能良好及安全運行。一般牽引變電所的保護系統是由以下幾個部分組成的：變壓器主保護、變壓器后備保護、饋線保護及其他一次設備的具體保護組成的。而在其中，最具有不穩定性質的饋線在條件極差的鐵道環境中更易產生故障問題，這會導致整個牽引供電系統的運轉困難，從而對電氣化鐵路的安全運行帶來影響。因此，相關人員重點要對饋線的正常供電實施保護工作。

一、牽引變電所饋線故障問題的有關分析

1.1饋線故障的簡要介紹

接觸網出現故障是在電氣化鐵路牽引變電所中最常遇到的問題之一，也是發生頻率最高、范圍最廣的一種故障。隨著電氣化鐵路的發展，特別是高速客運專線的建設運行對電能的需求與質量的要求越來越高，饋線故障就亟待解決，對饋線繼電保護的功能就需要越加完善、準確，不然就會影響牽引變電所供電系統的正常運轉。

對于饋線故障的處理技術經過了三個不同的階段，分別是：人工式饋線處理階段、分布式饋線處理階段以及集中式饋線處理故障階段。研究人員對這三種不同階段的處理方式進行了大量的試驗后指出分布式饋線處理方式是最基本的解決饋線故障問題的方法。

1.2饋線故障的原因分析

饋線故障是歸屬于接觸網故障又稱短路故障中的一種典型的故障類型，其發生的頻率高，范圍廣泛。在2013年3月9日13：16左右，京廣高鐵定州東站的牽引變電所211#、212#的饋線發生跳閘現象，經過相關人員的整體故障排查后進行了手動合閘操作，結果合閘失敗。隨即在13：29分，相關人員從開展供電調度工作，將定州東站的牽引變電所的F線撤下，給予T線供電成功。接著在3月10日凌晨左右，相關人員對天窗內的基礎設備進行檢修時發現，在保定東至定州東站的跨中處F線與PW線有灼傷的痕跡。對此，有關人員召集所有設計工程師開會對此問題進行研討，經過細致的現場排查與檢修工作以及在查閱了借鑒了國內外著名的有關著作后，這起饋線灼燒事故的主要故障原因是受當時強風天氣的影響，F線與PW線發生放電現象，這次放電主要的原因是在F線與PW線對向下錨柱處，其之間的動態安全距離小于規定的300mm。

仔細分析以上的京廣高鐵的牽引變電所饋線發生故障的典型案例后，我們大致可以得出易引起饋線發生故障現象的原因主要有以下兩種因素：

1.2.1客觀原因

由于接觸網長期暴露于空氣中，受到空氣中的陽光、大氣、微粒子等漂浮雜質的影響，其穩定性不強的絕緣層就會產生故障現象，間接就會導致接觸網饋線產生短路故障，進一步會對接觸網的饋線部分產生一定的安全損害。雖然這種故障問題的發生率極高，但是由于其本身對整體供電系統所構成的安全危害性較少，因此，只要相關人員積極采取處理措施，就可以避免此類問題的發生。

1.2.2主觀原因

這里所指的主觀原因大致可以概括為牽引變電所本身的性能不完善、設計人員設計的不合理以及科學供電技術的不完善這三個方面。在電氣化鐵路中牽引變電所是一種把區域電力系統送來的電能通過牽引變壓器將220kV的電壓降至27.5kV，再輸送到鐵路上的接觸網，為電力機車提供電力來源的電力設施，其本身由于科學技術的不完善，以及在鐵路干線的分布與設置布局上面沒有做到結合實際地質情況等特點，使得牽引變電所的設置與布局不夠合理等從而導致變電所里的饋線產生不同的故障問題。

二、牽引變電所饋線保護功能的深入研究

現如今，只有積極的采取合理的方式去完善牽引變電所供電系統中的饋線保護裝置，使其能正常地在實際應用中發揮其應有的性能，這樣才能促進我國的電氣化鐵路的高效運行與快速發展。下面就主要分析在日常操作中應用最廣泛，解決饋線故障問題的兩種可行方法，并對饋線保護提出了完善策略。

2.1距離保護措施的原理及應用分析

為了能夠檢測出被測試線路的電壓與線路電流的比例大小，從而更好的去解決饋線故障，我們就要采取這種叫距離保護的方式。距離保護措施是由啟動元件、方向元件，阻抗元件、時間元件與出口元件這四個部分組成。在距離保護措施中還有一個元件也很重要，它就是阻抗繼電器，其通常都是單相式的，其可以在繼電器內只加入一個電壓u與一個電流i，而在這繼電器中電壓u與電流i的比值就叫做繼電器的測量阻抗值Zm。通常的測量阻抗可表示為：。一般的阻抗繼電器可以分為以下三類：

（1）圓特性阻抗繼電器

在其中最常見的就是全阻抗繼電器，它是一個以坐標原點為圓心，以阻抗值的絕對值為半徑的一個圓形，在圓內區域為保護區，圓外為非保護區。在保護區內工作的表達式為。只要測量阻抗機器在保護區內，那么繼電器就在工作狀態，從而達到保護饋線的作用。

（2）方向阻抗繼電器

在方向阻抗繼電器中的圓形構建就不同于圓特性的阻抗繼電器，其是以一個阻抗值的絕對值為直徑并且通過坐標原點的圓，同理圓內保護，且保護的動作具有一定的方向性。其特點在于對于加入到阻抗繼電器中的電壓與電流會產生相應的變化，致使其的動作阻抗就會不同。

（3）偏移特性阻抗繼電器

此種類型的阻抗繼電器是介于上述兩種阻抗繼電器性能之間的一種，其的動作特性發生了向右偏移了一個量的改變。其的特性圓的組成方式也會有所不同。

分析完不同類型的阻抗繼電器后，通過圖1距離保護措施的原理示意圖，我們可以設阻抗繼電器的使用電壓為Uop=Um-ImZset，這里的Zset是指在饋線中要保護的區域的阻抗值。由此得知，在饋線的保護區域內出現短路的故障，電壓小于0，如果在饋線的保護區域外出現短路的故障，那么電壓就會大于0.當整體電壓值大于測量阻抗值時，這就表明此時變電所處于保護饋線的狀態。

在分析距離保護時限的特性時，我們可以借鑒參考三段式保護電流的時限設定。距離保護的時限配合是饋線進行防護工作的首要選擇措施：

例如在新豐鎮鐵路牽引變電所，其采用了國內目前最先進的綜合自動化設備，其中設有18條不同區域不同方向的饋線傳輸電能，在有一次使用過程中由于受到了外界環境的影響，絕緣層發生了故障，導致其供電系統整個癱瘓，在經過專業人員的仔細排查與分析后，采取增加電流的方法使得測量阻抗值逐步增大，起到了對饋線的保護作用。由于其反應的電壓與電流值較直觀，明顯，又便于測量，測量結果又較為精確，因此，人們多采取這種距離保護措施去解決饋線故障的問題。

2.2自適應距離保護措施應用分析

在對自適應距離的保護措施進行試驗時我們采用的是綜合諧波含量，利用新的數學定義式對測量阻抗值進行了細致的計算，由于供電系統的電力機車中含有豐富的奇次諧波能量，所以測量出的諧波阻抗值如果功率大于整定值，那么就表示自動收縮繼電器的功能處于邊界狀態，如果測量出的阻抗值大于整定值，在遇到饋線發生短路問題時，一定量的諧波能量也會在短路的線路中存在，這時將短路線路的綜合諧波含量定位一個參數，將測量出的阻抗值與這個定值參數進行比較分析，當阻抗值小于這個綜合諧波含量值時就表明此刻保護裝置應減少或停止對于邊界的收縮。由于自適應距離保護措施設計到不同領域的專業知識以及其需要利用不同的數學與物理公式進行試驗與計算，在一般的實際操作中，專業人員還是更青睞于使用距離保護措施來提高牽引變電站饋線的防御性能。

當檢測到的二次諧波含量超過整定值時，會閉鎖距離保護：

其中：KYL為二次諧波含量整定值。

?動作特性實現

當檢測到的綜合諧波含量超過整定值時，會對距離保護抑制：

其中： =（I2+I3+I5）/I1;

I1、I2、I3、I5―分別為基波、二次、三次、五次諧波分量;

Kh─諧波抑制加權系數;

Rh、Xh―分別為考慮諧波抑制后的電阻和電抗。

在饋線裝置中應用自適應距離保護措施時要注意對于平臺要使用適合的工作速率，盡量避免使其達到限制速度，在保護裝置上要采用1.2k/s的采樣速度。通過對于sin與cos的濾波器的幅頻圖表的分析得知，sin的保護裝置對于高速率的頻率相比于cos的保護裝置的抑制能力更好，而cos的保護裝置對于直流電源的抑制作用要更好，各有各的優點。但是根據各方面綜合來看，在電氣化鐵路的牽引變電所中對于饋線裝置的保護選擇cos保護裝置是最好的，主要是因為cos保護裝置抑制的直流電源對測距的影響較大，這就可以減少饋線在使用中所受的損害。而高頻分量的成分少，對饋線的損害也就減少。

2.3 饋線保護的后續措施完善

在對饋線進行以距離保護為主導方式的保護工作后，還需要通過其他的方式來做好對饋線保護功能以及系統的完善。這里的完善后續措施主要有：配置線路電流增量保護、電流速斷保護以及饋線過負荷保護等。其中最常見的也是最易操作的就是電流速斷的方式，在圖2的人工式饋線故障處理圖中，我們可以看到在變電站M的后部位置有速斷裝置，在變電站的電能經過這速斷裝置的處理后就會通過線路的電流方向傳輸電能，這樣也是在對牽引變電所的饋線起到了保護作用。

圖2 人工式饋線故障處理技術示意圖

三、結語

在經過長期的應用后，距離保護措施在解決饋線故障方面可行性最好。因此，作者建議相關人員積極采取距離保護等措施去解決饋線故障的問題，并積極采取電流增量、電流速斷、饋線過負荷保護等后續措施去完善饋線保護措施，這樣才能更好的解決饋線故障問題，進一步推進我國的牽引變電所供電系統能夠更好的為不同區域的不同用戶服務。

電氣化鐵路論文:高速電氣化鐵路對油氣管道電磁干擾的防護措施

摘 要：本文以吉林至琿春客運專線為例，闡述了電氣化鐵路對油氣管道危害產生的原因。并分析了電磁防護的措施，給出了犧牲陽極防護法及固態去耦合器排流法的施工方案。

關鍵詞：高速鐵路;電磁防護;犧牲陽極;固態去耦合器

一、高速鐵路對油氣管道的電磁干擾

（1）干擾的產生。當管道與強電線路距離平行接近時，其周圍產生交變磁場，這個磁場會在油氣管道上產生干擾電壓。（2）干擾的危害。交流電可以加速管道的腐蝕層的老化，引起其脫落，使其原有的防腐措施失效。在故障狀態下，其產生的感應電壓可能擊穿保護設備，危機操作人員的人身安全，甚至對周圍的環境產生破壞。

二、干擾影響的測定

（1）土壤電阻率的測定。由于成份是多種多樣的，因此不同土壤的土壤電阻率的數值往往差別很大。影響土壤電阻率的最主要因素是濕度。利用接地電阻測試儀測量土壤電阻率，接地電阻測試儀用四極法測量土壤電阻率。

圖1 四極法測量土壤電阻率的示意圖

表1 主要參數

（2）機車特性。本線開行CRH系統動車組，其主要參數如下：

圖2 牽引特性圖 圖3 再生制動特性

三、電磁防護方案

（1）犧牲陽極防護方案。目前普遍采用電法保護和絕緣層保護相結合的方法。電保護法種類很多，目前國內外廣泛采用的電保護法主要是陰極保護法，因為陰極保護法效率高，投資少，施工方便。由于陽極的氧化反應而使陽極金屬不斷腐蝕溶解，即“犧牲”掉，以實現對陰極的金屬的保護。把不同電極電位的兩種金屬置于電解質體系內，當有導線連接時就有電流流動，這時電極電位較負的金屬為陽極。

設置排流接地后，管道將能在排除電氣化鐵道所產生的雜散電流甚至接觸網短路所造成的影響的同時，維持了原有的保護電位。

圖4 犧牲陽極軸向水平臥式安裝方法

（2）交流排流方案。采用的電磁干擾解決方法是在管道上安裝排流裝置，排流裝置可以有效的解決電磁干擾問題，將管道電位限制在可靠的水平。根據《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》（GB/T 50698-2011）第4.1.2條，對干擾源在正常和故障條件下管道可能受到的交流干擾進行計算。計算公式如下：

Umax=U20m?fd?Ick?αγ?α 其中，Umax―管道上磁干擾電壓最大值（V）;U20m―接近距離為20m時磁干擾電壓最大值

（V/kA），鐵路為了減輕電氣化強電線路對其它設施的電磁干擾，全線采取了橋梁和橋墩中鋼筋連成整體，在距管道兩端的橋墩鋼筋不接地，其余的接地，接地電阻小于或等于4歐。鋼軌與軌枕之間鋪設絕緣墊?，F行的交流排流方案有4種，比較如下：（1） 直接排流：效果好。（2）隔直嵌位式排流：效果好，無需電源。（3） 負電位排流：適用于高土壤電阻率的地方，排流效果好，可向管道提供陰極保護。（4）固態去耦合器排流：這是國外廣泛采用的排流防護新技術。

圖5 大乙烯管廊固態去耦合器安裝圖

四、結束語

我國目前已經步入高鐵時代，鐵路在國家綜合運輸體系中起著重要作用。于此同時，隨著經濟的發展，油氣管道也與日俱增。雙方面在設計施工過程中，電磁防護問題將越來越受到重視，因此采取合理、有效的措施，對于鐵路和油氣管道的安全和平穩運行，具有重要的意義。

電氣化鐵路論文:現代高速電氣化鐵路接觸網施工技術分析

摘 要：鐵路網的建造是一個國家的發展力水平的重要組成部分。鐵路從清末就已在中國屢見不鮮，而后也有不斷發展。在現代社會下，中國的經濟取得了長足的進步，在鐵路網上的建設也就不斷地增多了。高速鐵路網的出現也使得各地之間的聯系更加緊密了。在電氣化鐵路建設中，接觸網是其牽引供電系統中唯一的一個無備用供電設備。如果接觸網建造上出現了問題，那么不僅僅是給鐵路運營帶來安全隱患，也會給鐵路運營商帶來經濟利益上的損害。

關鍵詞：高速電氣化鐵路 接觸網 施工技術

想要建造一條好的高速電氣化鐵路，那就必定離不開性能優越的高速接觸網，來使弓網的性能的得到更好、更充分的發揮。但是二者要得到這么好的匹配度，是需要鐵路建造工作者在不斷地以往經驗的基礎上一絲不茍的進行計算然后以最優的方式來完成接觸網和弓網的匹配使得發揮其最好的性能。該文就將從以往工程師的建造經驗里簡單探討分析一下在新的時代下，高速電氣化鐵路的接觸網的施工技術。

1 高速電氣化鐵路接觸網的組成

什么是高速電氣化鐵路接觸網？高速電氣化鐵路接觸網就是在鐵路沿線的上空架設起來的一條特殊形式的輸電線路。他的組成部分由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎等組成。

1.1 接觸懸掛

接觸網的懸掛裝置是一種通過支持裝置架設在支柱上的供電裝置，它的作用是將牽引變電獲得的電能輸送給電力車。它主要包括了承力索、吊弦、接觸線及連接這些部分的零件。在電力機車運行的時候，接觸線的彈性均勻程度是要求均勻的，這樣才能不斷給電力機車進行輸電。

1.2 支持裝置

支持裝置顧名思義就是起到一種支持的作用。在電氣化鐵路裝置里，它起到的就是一個支持接觸懸掛，并且將其負荷傳給支柱或者是其他懸掛的全部設備。支持裝備包含了腕臂、水平拉桿、懸式絕緣子串、捧式絕緣子等。支持裝置的結構設置應該要能夠適應各種不同的特點的場所，材料上一定要盡量輕巧耐用，但又有足夠的機械強度的。在設計上還需注意到易使用、易檢修、易施工。

1.3 定位裝置

定位裝置是由定位管、定位器、支持器及連接零件組成的高速電氣化鐵路網上的重要組成部分。在高速電氣化鐵路施工上，定位裝置并不是像GPS的定位，這個定位裝置的作用是固定接觸線的位置，使得電力機車在受電弓滑板運行的軌跡范圍內，保證接觸線與受電弓不會脫離，并且使得接觸線的抹水泥均勻，又能夠將接觸線的水平負荷力傳給支柱。

1.4 支柱與基礎

預應力鋼筋混凝土支柱與基礎是作為一個整體制作的，施工時直接將下端基礎埋在地下；而鋼柱是通過電焊焊接或者是由螺栓連接的方式將其固定于混凝土的基礎內。在這個結構中，基礎是處于一個相當重要的位置上的，它要承受住支柱傳給的所有的負載力并且將這些力量分散于地基的土層中。支柱與基礎是承受接觸懸掛、支持裝置和定位裝置的全部力量的一個部分，它還有將接觸懸掛懸掛與規定的位置與高度的作用。

2 接觸網安裝的施工要求及施工技術的現狀

在一棟建筑上，基礎的堅固程度是決定它是不是可以建造得更高的基礎條件。那么在修筑鐵路接觸網的時候也是如此，基礎的堅固程度直接決定了電力機車的行駛安全及接觸網的各個組成部分的性能和它的耐用性。所以當在對基礎進行施工時，一定要遵守它的施工要求。對軟硬橫跨、接觸網線岔的安裝、定位裝置的施工技術也要遵守它的施工技術要求。

2.1 基礎施工技術

基礎的基坑尺寸、開挖方法都是有要求的。而鋼筋混凝土支柱的基礎坑深度和鋼支柱的基礎坑的深度又有著不一樣的計算方法。第一種的坑深是蜘蛛的規定的埋入深度和接觸線路上部的建筑高度（由于線路的等級有所不一，固有不同的坑深，一般為800 mm）之和。當支柱在站臺上時，坑深計算又變成了站臺表面垂直到坑底的距離了，坑深為支柱規定掩埋的深度同底板的厚度的和。第二種鋼柱上，坑深由選定的基礎標高和基礎尺寸來計算。這里就用到了式（2―1），即H=h+h+d（H為鋼柱基礎坑深；h為基礎高度；h為基礎的標準高度值；d為墊層厚度）。對基礎坑深計算好之后，開挖基礎坑有三種方法：（1）切割開挖法；（2）鉆孔開挖法；（3）控制爆破法。三種方法都有其優點及缺點，具體依靠哪種方法，還得靠挖坑處的地基層和挖坑地的條件決定。對基礎的澆灌上有其基本質量要求：（1）基礎的標高符合標準；（2）基礎的外形尺寸及螺栓的位置要符合設計要求；（3）必須按照規定制作混凝土試塊；（4）基礎的表面要平整；（5）基礎不扭斜，即使有扭斜，偏差必須在3cm之內。

2.2 軟硬橫跨施工技術要求

軟硬橫跨的安裝標準較多，有10點需要注意的地方。（1）鋼柱橫向承力索的懸掛孔到支柱頂的距離是70 cm；（2）鋼筋混凝土支柱的承力索的懸掛孔到支柱頂的距離為10 cm；（3）鋼筋混凝土支柱的承力索的懸掛孔到地線孔的距離為108 cm；（4）上部的定位鎖到縱向懸掛承力索的距離為16 cm；（5）上部的定位鎖距離接觸線30 cm；（6）旅客車站的站臺邊緣距離相鄰線路的距離為173 cm；（7）貨物車站的站臺邊緣與相鄰線路的距離為175 cm；（8）節點2、4的橫向承力索絕緣子串向下移動時，絕緣子串與支柱間加設的吊線垂直吊線水平距離為①絕緣子串為3個瓷瓶：3.88 m；②絕緣子串為4個瓷瓶時：4.02 m；（9）最短吊線長度為橫向承力索的最低點到上部的定位鎖的最小距離；（10）按采用43B型定位器的拉出值為0.3 m考慮，斜吊線的偏移量為1.48 m。關于吊線的安裝技術，先是測量承力索的懸掛點高度、實際跨距，再用計算機對數據進行計算處理，然后列表預配之后就開始進行作業車安裝。

2.3 接觸網線岔施工技術要求

高速電氣化鐵路接觸網的接觸線布置技術，也要堅持三個要求：（1）道岔拉出值一定要符合設計要求，在道岔線間距800 mm處正、側線接觸線位于受電弓的同一側；（2）線岔接觸區內不得安裝任何線夾。

2.4 定位管及定位器的安裝技術

定位管要與腕臂在同一個平面內，正定位是允許抬頭的，相反，反定位也是允許低頭的；（2）限位定位器的安裝坡度，限位的間隙嚴格按照設計施工，間隙施工允許的偏差只能在1 mm左右；（3）定位管的防風支撐安裝角度在30～60度之間；（4）非支定位管吊線有線長度掉整到設計的要求之后在距其300 mm的距離留一個預留圈；（5）所有螺栓緊固力矩要符合設計的要求。

3 結語

在高速電氣化鐵路的接觸網的施工上，遵守其施工技術是要取得一個好的施工效果的途徑。標準是一個規定，按照標準的施工就是最好的技術。

電氣化鐵路論文:電氣化鐵路供電安全問題分析及防范措施

【摘 要】本文主要從勞動人身安全、供電設備安全及施工作業安全等三個方面對電氣化鐵路供電安全問題進行深入的分析，通過近年來幾個典型案例的舉例說明，認真探討供電安全方面所存在的問題，并積極制定行之有效的防治措施。

【關鍵詞】電氣化鐵路；供電安全；防范措施

0 引言

隨著電氣化鐵路的不斷發展，供電安全工作所面臨的形勢也更加嚴峻。為保證人身和設備安全，鐵路總公司及鐵路局以文件形式制定頒布的牽引供電規程和規則，從事牽引供電工作的人員必須嚴格執行有關規程和規則。因此應加大規程和規則的學習，強化安全意識，牢固樹立“安全第一”的思想，確保人身和設備安全。

1 勞動人身安全方面

勞動人身安全是鐵路供電安全生產的重中之重，因為生產人員多數從事高空、高電壓、并在列車高速運行條件下工作（即三高），稍有不慎就可能導致人身傷亡。在勞動安全方面主要易發生的傷亡事故類別有：高空墜落，電擊，物體打擊，機械傷害。尤其是感應電的存在，極易對作業人員產生傷害。

一般情況下，為了盡量減少設備停電，對電氣化鐵路行車運輸的影響，電氣化鐵路接觸網都采用“V”型天窗作業方式，就是一線接觸網停電而另一線接觸網仍然帶電。所以根據電磁感應原理，有電的接觸網上的電流在周圍產生的磁力線切割停電接觸網，在已經停電的接觸網中產生感應電勢（感應電壓）即平常所說的感應電。

接觸網上感應電大小在理論上計算是比較復雜的，因為它受外界條件影響很多，根據1992年西安鐵路科研所在鄭武線薛店至新鄭區間所做的試驗情況，測試說明：采用“V”型天窗檢修作業，如果停電檢修的接觸網沒有接地線，不管另一線接觸網是否有電力機車取流，接觸網感應電壓在3000V以上，而規程規定人身安全電壓是36V。所以接觸網在沒有接接地線情況下的感應電壓危害人身安全，甚至造成死亡事故。

事故案例：感應電傷人。2013年9月7日，京滬線徐州站工作人員登上列車頂部處置扒車人員時，發生觸電傷亡事故。22時45分，由濟南機務段乘務員擔當牽引任務的貴陽至煙臺K1202/3次客車，在上海局管內徐州站7道停車后，車站反映5號車廂頂部有人，辦理停電后，該站4名工作人員登上列車頂部處置扒乘人員時，被感應電擊中墜落車下，造成1人死亡，3人受傷。

原因分析：從這次感應電觸電死亡事故看，違章情況很嚴重，雖然接觸網已停電，在沒有采取接觸網接地措施的情況下，現場人員通知了公安民警進行處置。感應電壓在3000V以上必然會造成感應電傷人事故。這充分說明了車站處置旅客攀爬車頂的應急預案缺失可操作性、現場應急處置人員不掌握電氣化鐵路區段相關作業在接觸網停電后還須接地的規定。

防范措施

（1）凡涉及電氣化鐵路區段作業的各單位，都必須認真學習《電氣化鐵路有關人員電氣安全規則》，并經考試合格后方準上崗作業。

（2）所有接觸網設備，自第一次受電開始；在未辦理停電接地手續之前，均按有電對待。人身和攜帶物件（如長桿、導線、工具等）與接觸網設備的帶電部分，必須保持2m以上的距離，與回流線有1m以上的距離。

（3）在距離接觸網帶電部分不足2m的處所作業時，接觸網必須停電，由接觸網工區人員安設可靠的臨時接地線后，方可開始工作。作業時應有接觸網工區人員在場監護。拆除臨時接地線后，禁止再進行作業。

2 供電設備安全方面

牽引供電設備一般包括接觸網、變電設備、遠動系統。其中，為保證安全供電和運行需要，牽引變電所內按照設備功能特點，可分為一次設備和二次設備。一次設備指牽引變電所中實現變換和傳遞電能的設備和載流導體，如變壓器、斷路器、隔離開關等。二次設備指對一次設備進行控制、監測和保護，以保證其正常、安全運行的設備，也稱二次系統。

事故案例：牽引變電所一次設備故障。2013年9月8日，福州變電所福金上行供電臂停電進行V型天窗作業，合上接地刀閘時發生高壓接地造成絕緣反擊，所內二次設備（保護裝置、直流屏及控制電纜、隔離開關操作機構箱）燒毀，福州變電所全所退出運行。

原因分析：福州變電所福金上行供電臂停電不徹底，在進行福金上、下行供電臂解環時，雖然調度端顯示金瓜山分區所福金上、下行并聯斷路器已斷開，但實際并聯斷路器高壓觸頭沒有打開。之后遠動斷開福州變電所斷路器和隔離開關，在未驗明無電的情況下合上接地刀閘，造成短路故障。短路電流造成接地刀閘接地引下線與地網焊接處被燒斷，對饋線斷路器及隔離開關操作機構箱形成絕緣反擊，并通過二次控制電纜串進饋線側其它隔離開關操作機構箱及主控室直流饋出開關屏等設備受到不同程度的燒傷、燒毀。特別是直流饋出開關屏設備被燒毀，造成了整個直流系統設備故障，福州變電所內二次保護設備全部癱瘓。

防范措施：

（1）嚴格執行運行檢修相關規程規定，停電回路應具有明顯斷開點，斷開分區所相關斷路器后還應斷開上網隔開。在合上相應接地刀閘或裝設接地線前，要認真確認開關實際位置并驗明無電后在設置相關安全措施。

（2）認真學習相關設備運行檢修規程，進一步提升運行檢修人員的專業技術能力。

（3）加強對新線驗收檢查調試的管理，對關鍵設備的調試做好有效卡控，發現缺陷及時處理，不留安全隱患。

3 施工作業安全方面

電氣化鐵路供電設備施工作業的特點：一是高空，經常在離地面5～6米處作業；二是高電壓，接觸網對地電壓高達25kV；三是高速度，線路上高速行駛的列車；四是野外作業，受氣象條件和地理條件的影響較大；五是群體作業，檢修需十幾人進行。因此要求組織程序要嚴密；分組分工明確；作業時要高度集中注意力；有嚴明的紀律；完善的制度和安全措施。

事故案例：電力機車闖入停電區。2014年4月17日，焦柳上行線進行“V型”天窗作業，車站值班員盲目辦理K529、T49次列車（均為HXD3C機車牽引）經天窗停電范圍向鴉宜線的通過進路，先后兩次造成電力機車帶電進入停電區，構成鐵路交通一般C類事故。

原因分析：在同一停電區域，接連兩次發生電力機車帶電進入停電區的嚴重問題，是極為罕見的。雖然接觸網停電區域大于封鎖作業的區域，封鎖作業地段在上行線區間內，列車在站內運行不會碰軋作業人員，但停電范圍對于電力機車（及電力動車組）而言也是嚴禁進入的區域，電力機車帶電進入停電區會發生燒損接地線，甚至作業人員觸電身亡等嚴重問題，這種人員傷亡又因為作業人員眾多造成群死群傷的慘痛后果，后果不堪設想。

防范措施：

（1）當按上、下行別接觸網單獨停電時，嚴禁電力機車進入上、下行間渡線。對于電分相附近的慢行和施工，列車調度員應掌握列車放行，防止列車等信號停在無電區。根據現場具體情況，必要時安排內燃機車軋道。

（2）列車調度員、供電調度員應熟悉本區段內的接觸網電分相、電分段位置和各站能夠接發電力機車的股道，正確指揮列車運行，加強調整，防止機車進入無電區。

（3）提高安全責任意識，嚴把調度指揮安全關。凡發生接觸網跳閘，供電調度員必須在通報跳閘情況的同時，要求列車調度員確認是否存在電力機車帶電進入停電區的可能。

4 結束語

電氣化鐵路供電設備作為電力機車的能量來源，其安全性和可靠性對電氣化鐵路安全運營具有重大的意義。本文主要對電氣化鐵路供電安全運行管理進行了探討，對鐵路供電安全管理提出了相應的防范措施，為確保供電安全運行及可靠供電具有一定的指導意義。

電氣化鐵路論文:淺析電氣化鐵路弓網故障發生的原因及預防

【摘 要】當前正是我國鐵路大發展大建設時期，電氣化鐵路由于其高效環保成為我國鐵路的主要發展方向。在電氣化鐵道上，接觸網和電力機車受電弓在高速滑行摩擦運動中完成輸電和受電的任務。在電力機車運行過程中機車受電弓能否穩定安全的從接觸網上取流是至關重要的技術參數。多年來由于弓網運行狀態不良引發的事故頻繁發生給鐵路運輸安全造成了嚴重影響，本文通過對電氣化鐵路弓網事故的總結和分析，歸納了弓網故障形成的原因并提出了相應的預防措施。

【關鍵詞】弓網故障；原因；危害；預防措施

1 弓網故障及其表現形式

弓網故障一般是指打弓、剮網和剮弓。

弓網故障中的打弓，是指在受電弓運行取流過程中，由于某種原因造成弓、網相碰擊，從而使受電弓不能平滑 取流或造成接觸網有關零部件損壞、脫落及電力機車受電弓損壞的故障現象。

剮弓，是指接觸懸掛狀態不良或者是自然的原因，致使電力機車受電弓移位到接觸線上部運行，從而造成接觸網設備和受電弓損壞的事故現象，即剮弓是由于接觸網的原因引起的弓網故障現象。

剮網，是指由于電力機車狀態不良，致使受電弓移位到接觸線上部運行，從而造成接觸網設備和受電弓損壞的弓網故障現象，即剮網是由電力機車受電弓的原因引起的。

2 弓網故障的成因

2.1 供電方面的原因

（1）電力機車受電弓在網下高速滑行通過，以完成接觸網向電力機車供電的任務，對接觸線的高度、拉出值、定位器的坡度等技術參數有一定的要求。同時還要求接觸網彈性均勻。在受電弓滑行取流范圍內無低于接觸導線的障礙物。這些技術要求的任何一點遭到破壞都可能產生弓網故障。

（2）接觸網設計上的缺陷決定了接觸網的質量，往往會造成接觸網硬傷運行，并給檢修帶來難以消除的隱患，隨著不良狀態的持續積累，在一定條件下就可能造成弓網故障。

（3）接觸網檢修的缺陷：接觸網安裝不當，接觸線本身不平直而出現小彎或是懸掛零件不符合要求突出接觸面時，滑板滑到此處將發生嚴重碰撞和發生電弧，造成接觸網和受電弓的機械損傷和燒傷。

2.2 機務方面的原因

對電力機車受電弓狀態不良或缺陷引起的弓網故障，主要從支架和滑板兩部分結構加以分析。

（1）支架引起弓網故障的原因：受電弓三角板有裂紋或其他原因造成斷裂；升降弓彈簧有裂紋缺陷，運行中折斷；受電弓安裝位置有誤差；受電弓的支架、彈簧安裝及調整時，未保證滑板的穩定性、水平度，運行中擺動幅度大引起弓網故障等。

（2）滑板引起弓網故障的原因：使用碳滑板的受電弓，運行中因長時間磨損或與接觸線及相關零部件碰擊損傷，形成溝豁；滑板使用時間較長，因電弧燒損或氧化，滑板強度下降，通過硬點時滑條被打斷；滑板上滑條緊固不牢撬起，卡滯接觸線，引起弓網故障等。

2.3 工務方面的原因

接觸網與鐵路線路關系密切，由于接觸網設備的許多參數都是相對于線路為基準而建立的，例如：接觸網的支柱側面限界，拉出值、接觸線高度、線岔位置等，都會因鐵路線路的變化而變化，從而影響接觸網以及電力機車受電弓的取流狀態，而發生弓網故障造成行車事故。

2.4 其他原因

路外車輛撞斷支柱，道口事故，大風及洪水等災害，也會引起弓網故障。

3 弓網故障可能造成的后果

電氣化鐵路列車重量大、慣性大，不可能在事故發生后立即停車。一旦發生弓網故障，可能造成的后果如下：

（1）打壞受電弓滑板。受傷的受電弓繼續運行，可能引起弓網相剮事故。

（2）可能造成幾個跨距或十幾個跨距，甚至幾十個跨距的定位和普通吊弦、彈性吊弦被剮壞或剮落，電連接器被剮壞，損壞中心錨結。

（3）造成不同地段接觸線線面不同程度的剮傷、彎曲、扭曲；接觸懸掛、定位裝置上脫落的零部件對機車車輛短路放電，燒斷接觸線或使承力索燒斷股、斷線。

（4）站場地段，可能造成線岔損壞，剮傷或剮斷下部固定繩及軟橫跨其他部件。

（5）錨段關節地段，損壞錨段關節并波及相鄰兩錨段。

（6）造成接觸網設備上其他事故隱患。

（7）機車受電弓裝置及絕緣子嚴重損壞或受電弓被剮掉。

4 防止弓網故障的有效措施

（1）電力機車通過受電弓滑板與接觸導線接觸而接受電能，電力機車運行時，受電弓頂部的滑板應緊貼接觸線摩擦滑行取流。在受電弓抬升力作用下，接觸線的升高應盡量相等，接觸懸掛本身要具有均勻的彈性，不應有“硬點”；接觸線距鋼軌面高度應盡量相等，不出現陡坡；接觸懸掛還應具有良好的穩定性，以便在氣象條件變化時，受電弓沿接觸線滑行不出現上下的振動，在受風時導線不產生過大的橫向擺動。此外，接觸懸掛結構及零部件應力求輕巧簡單，做到標準化，以便檢修和互換，縮短施工及運行維護時間，還需具有一定的抗腐蝕能力和耐磨性，以延長使用年限。

（2）接觸網與電力機車是緊密相連的，所以接觸網狀態直接關系到的受電弓的取流；反之，受電弓的狀態也直接影響接觸網的安全運行；所以為保證接觸網的正常安全運行，供電段應把接觸網上的一些結構方式，零部件的名稱和作用向電力機車司機宣傳、講解，這樣當他們發現接觸有異常和某些零部件脫落等問題，我們會得到準確的反饋信息，以便能夠及時正確的處理；同樣接觸網檢修人員，也要學習受電弓方面的知識，以便在發生弓網故障時能正確地分析和判斷故障的原因，及時消除故障。

（3）對工務部門方面在換軌、換岔、拔軌、起道等作業前應與供電段聯系；供電段派配合人員進行監測以上施工，原則上不能因施工導致接觸網參數的改變。

（4）從運營部門方面預防弓網故障：首先抓好新設備投入運行前綜合整治這一環節，并與施工部門密切協作，共同對驗收中現的缺陷進行集中處理，其次在日常檢修中，保證零部件狀態良好，加強對關鍵設備的檢修、巡視。與機務部門建立互控措施，防止病弓出庫運行以及加強對弓網故障的統計分析，不斷豐富對弓網故障的認識來完善防止辦法。

（5）從電力機車方面預防弓網故障：受電弓的滑板和弓架相連接的三角板應該加強；檢查機車時應注意固定滑板條的夾板是否腐蝕，強度如何，滑板碳條是否有斷裂、缺口，平整度如何等；其次機車入庫時一定要對受電弓絕緣子進行清掃，以防止受電弓支持絕緣子爆炸引起弓網故障；以及在運行中不斷積累經驗教訓，加強對乘務員的培訓。

（6）對接觸網工的培訓和教育要突出實效性，力求通過提高接觸網工的維修技能來提高接觸網設備的內在質量，從而減少弓網故障的發生。

（7）提高接觸網檢測和檢修的技術手段以及加強對受電弓的改進和研制工作。

5 結束語

由于弓網故障具有突發性和擴延性的特點，隨著電氣化鐵路運營里程的不斷延展，該故障對行車安全威脅日益嚴重，因此我們必須從思想上積極主動的提高認識，深刻了解弓網故障的產生原因，這對于電氣化鐵路安全可靠運行有重要的意義。讓我們在借鑒國外先進技術的同時，要不斷總結經驗，提高治理的技術手段。另外也需要鐵路各個部門的共同努力來改善和優化接觸網運行的外部環境條件，共同為鐵路運輸安全保駕護航。