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干货|铁路接触网故障的原因及维护措施
2022/7/26
作为电气化铁道内的重要供电设备之一，接触网属于具有特殊形式的输电电路，主要架设在铁路沿线上空，不具备室外供电设备，时常会受到来自风、霜、雨、雪等恶劣天气条件的影响，只要受到损坏就会中断行车，带给铁路运输的损失十分巨大。
1、自然环境条件
铁路接触网长期处于露天环境下，气候变化很容易对接触网设备产生影响。在实际的操作中，一旦出现雷雨天气或者大雾，就会造成接触网天窗部分被击穿，机车部分会因断电现象从而形成烧伤隔离，被破坏的环境也会破坏接触网的结构。冻雨天气还会破坏电力线，冻结电网，导致接触网出现弓网现象。泥石流、地震这些外界作用力也会破坏接触网线路，污秽的环境会降低接触网的绝缘性。这些因素都会导致接触网的有关参数发生变化，使得铁路运输出现巨大的损失。
2、接触网材料
铁路接触网建设材料的优劣是导致接触网产生故障的原因之一，在选购接触网材料时，采购人员没有按照相关的设计要求进行选购，导致接触网的性能和使用期限降低，出现故障的概率也会增加。
3、接触网的检验工作
接触网出现的故障可以分为以下方面：一是机械受力强度不足时，导致接触网零部件变形的主要原因，特别是当接触网出现过度劳损的情况下。二是检验人员在进行检验工作时，对接触网零部件的检验没有到位，导致接触网零部件的脱落，从而影响接触网的正常运行。数量剧增的列车会相应提高铁路的运输量，从而降低天窗的时间，无法正常进行接触网的维护和修理，长时间的磨损会导致接触网结构遭到破坏，导致故障出现的概率增加。
1、电气联结故障
接触网是结合机电结合的一种供电设施，在实际的运行过程中，经常会出现电气故障方面的问题。常见、严重的一种故障就是电气烧伤，导致电气烧伤的原因主要是在电气化设计的过程中，牵引裕量跟不上牵引运能的变化，特别是我国当下的经济水平发展推动着铁路运输速度的加快，导致牵引运能远远超过一开始设计的裕量，非常容易造成电气烧伤的故障。
2、弓网故障
弓网存在的意义主要是实现电能的输送，一般通过单边供电、双边供电、越区供电的模式进行电能的供送。弓网出现故障的主要原因是接触网的零部件发生脱落。长时间的使用容易导致接触网的零部件的部件产生变形或者脱落，或者是因技术的提升，零部件的性能无法适应列车逐步加快的速度。恶劣的天气或者过大的温差变化也会导致弓网出现故障，致使接触网运行过程中的隐患越来越大。
3、绝缘方面的故障
接触网本身属于一种高压的供电设施，与其他供电设施相比，接触网与列车的距离较近，容易受到外界因素的影响和干扰。接触网出现故障的主要原因是材料的质量和空气产生的空隙。长时间的污染会导致绝缘子表面产生大量的导电物体，容易使绝缘子被击穿。列车在运行过程中，列车和接触网会产生摩擦，二者接触的地方会积累碳粉，长时间的接触下会增大故障发生的概率，雷击、覆冰也会导致接触网绝缘子产生击穿、放电故障。由此可见，在雷雨季节或者雨雪天气，需要格外注意对绝缘子的防护，及时防污或者除冰。
4、支持装置的故障
支持装置是接触网运行过程中重要的一个部件，它在运行的过程会出现定位管腐蚀、绝缘子破裂、腕臂弯曲方面的故障。支持装置的腕臂发生弯曲或者断裂、偏移现象的原因主要是受电弓的故障或者是定位线夹失效，从而造成定位钩断裂或者变形。
1、接触网质量控制
当前在部分电气化铁路工程中，由于接触网结构设计不合理，或是安装质量不佳，在长时间运行中，受到外部环境、牵引供电系统波动与自身老化磨损等因素影响，容易出现部件脱落、弓网放电、绝缘击穿等故障。
因此，为预防和减少接触网故障问题的出现，在电气化铁路工程正式投运前，工作人员必须对接触网安装质量进行整体检查验收，及时发现并解决所存在的质量问题。首先，对零部件规格尺寸与安装位置进行检测，校正部件结构偏移位置，更换正确规格尺寸与外观结构完好的全新部件。其次，对接触网结构合理性进行论证，基于论证结果调整接触网结构，如在接触网曲线半径过小，且设置四跨绝缘锚段关节时，应预留适当余量，保障接触网稳定处于受电弓滑板工作范围以内。最后，对接触网开展调试运行试验，检查接触网在不同条件下的运行工况。
2、加大接触网日常检修力度
电气化铁路接触网频繁出现绝缘击穿与弓网放电等运行故障的主要原因之一为：接触网日常检修维护工作力度较小，无法及时发现并解决故障问题，从而导致故障严重程度提升，严重威胁铁路交通运输安全。
因此，需要采取以下措施，以提高日常检修维护工作效率，加大工作开展力度：①重点解决历史遗留问题。对原有资料数据进行梳理分析，了解并解决所存在的质量隐患，如更换老旧破损设备，加大对故障高发区域的维护检修工作力度，完善检修维护工作体系。②在出现各类接触网运行故障前，会显露出较为明显的前期征兆，如拉出值异常提升。因此，需要采取状态监测技术，在电气化铁路接触网中设置若干数量监测点，在监测到异常参数时，组织人员前往异常点进行维护检修，提前预防或及时处理接触网故障。③根据接触网实际运行情况，分析绝缘击穿等故障问题的出现概率，合理设定线路清扫等工作的开展频率，定期清除绝缘装置、线索与螺栓垫片等部件表面附着的灰尘污渍与导电物体，并对松动零部件进行紧固处理，以消除故障隐患。同时，如果存在部件松动现象，可选择额外设置防松垫片。而在气候条件较为复杂区域，提高螺栓等零部件的更换频率。④对于容易出现非正常过流现象的承力索导线，需要额外设置稳定电连接，保障电连接线夹设备安全稳定运行。
3、弓网状态监测
为预防弓网故障出现，应依托计算机系统与信息化技术，构建弓网自动监控系统，在弓网中设置若干数量传感器装置，传感器持续向系统上传监测数据，工作人员对比监测数据与额定值，即可准掌握弓网实时运行情况，发现故障问题，快速锁定故障点位与开展检修工作。例如，在某电气化铁路工程中，弓网主要监测项目包括接触线高度、拉出值、振动补偿值、双支接触线高度差、双支接触线横向距离。其中，拉出值测量范围为±625mm、分辨率为1mm、最大允许误差为±10mm。
4、变压器瓦斯保护
对日常维护检修工作的开展以及对自动监控系统的搭建，虽然可以明显降低接触网运行故障的出现概率，但却无法预防故障问题的出现。因此，为减小接触网故障所造成损失程度，控制故障实际影响范围，应引入变压器瓦斯保护机制，配置气体继电器以提供瓦斯保护，将其设置在变压器油箱与油枕间隔区域的联通管中。如此，在装置监测到变压器顶盖部位聚积气泡时，将快速执行瓦斯保护措施，以消除变压器油箱外侧套管与断路器连接线故障。
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1、自然环境条件
铁路接触网长期处于露天环境下，气候变化很容易对接触网设备产生影响。在实际的操作中，一旦出现雷雨天气或者大雾，就会造成接触网天窗部分被击穿，机车部分会因断电现象从而形成烧伤隔离，被破坏的环境也会破坏接触网的结构。冻雨天气还会破坏电力线，冻结电网，导致接触网出现弓网现象。泥石流、地震这些外界作用力也会破坏接触网线路，污秽的环境会降低接触网的绝缘性。这些因素都会导致接触网的有关参数发生变化，使得铁路运输出现巨大的损失。
2、接触网材料
铁路接触网建设材料的优劣是导致接触网产生故障的原因之一，在选购接触网材料时，采购人员没有按照相关的设计要求进行选购，导致接触网的性能和使用期限降低，出现故障的概率也会增加。
3、接触网的检验工作
接触网出现的故障可以分为以下方面：一是机械受力强度不足时，导致接触网零部件变形的主要原因，特别是当接触网出现过度劳损的情况下。二是检验人员在进行检验工作时，对接触网零部件的检验没有到位，导致接触网零部件的脱落，从而影响接触网的正常运行。数量剧增的列车会相应提高铁路的运输量，从而降低天窗的时间，无法正常进行接触网的维护和修理，长时间的磨损会导致接触网结构遭到破坏，导致故障出现的概率增加。
1、电气联结故障
接触网是结合机电结合的一种供电设施，在实际的运行过程中，经常会出现电气故障方面的问题。常见、严重的一种故障就是电气烧伤，导致电气烧伤的原因主要是在电气化设计的过程中，牵引裕量跟不上牵引运能的变化，特别是我国当下的经济水平发展推动着铁路运输速度的加快，导致牵引运能远远超过一开始设计的裕量，非常容易造成电气烧伤的故障。
2、弓网故障
弓网存在的意义主要是实现电能的输送，一般通过单边供电、双边供电、越区供电的模式进行电能的供送。弓网出现故障的主要原因是接触网的零部件发生脱落。长时间的使用容易导致接触网的零部件的部件产生变形或者脱落，或者是因技术的提升，零部件的性能无法适应列车逐步加快的速度。恶劣的天气或者过大的温差变化也会导致弓网出现故障，致使接触网运行过程中的隐患越来越大。
3、绝缘方面的故障
接触网本身属于一种高压的供电设施，与其他供电设施相比，接触网与列车的距离较近，容易受到外界因素的影响和干扰。接触网出现故障的主要原因是材料的质量和空气产生的空隙。长时间的污染会导致绝缘子表面产生大量的导电物体，容易使绝缘子被击穿。列车在运行过程中，列车和接触网会产生摩擦，二者接触的地方会积累碳粉，长时间的接触下会增大故障发生的概率，雷击、覆冰也会导致接触网绝缘子产生击穿、放电故障。由此可见，在雷雨季节或者雨雪天气，需要格外注意对绝缘子的防护，及时防污或者除冰。
4、支持装置的故障
支持装置是接触网运行过程中重要的一个部件，它在运行的过程会出现定位管腐蚀、绝缘子破裂、腕臂弯曲方面的故障。支持装置的腕臂发生弯曲或者断裂、偏移现象的原因主要是受电弓的故障或者是定位线夹失效，从而造成定位钩断裂或者变形。
1、接触网质量控制
当前在部分电气化铁路工程中，由于接触网结构设计不合理，或是安装质量不佳，在长时间运行中，受到外部环境、牵引供电系统波动与自身老化磨损等因素影响，容易出现部件脱落、弓网放电、绝缘击穿等故障。
因此，为预防和减少接触网故障问题的出现，在电气化铁路工程正式投运前，工作人员必须对接触网安装质量进行整体检查验收，及时发现并解决所存在的质量问题。首先，对零部件规格尺寸与安装位置进行检测，校正部件结构偏移位置，更换正确规格尺寸与外观结构完好的全新部件。其次，对接触网结构合理性进行论证，基于论证结果调整接触网结构，如在接触网曲线半径过小，且设置四跨绝缘锚段关节时，应预留适当余量，保障接触网稳定处于受电弓滑板工作范围以内。最后，对接触网开展调试运行试验，检查接触网在不同条件下的运行工况。
2、加大接触网日常检修力度
电气化铁路接触网频繁出现绝缘击穿与弓网放电等运行故障的主要原因之一为：接触网日常检修维护工作力度较小，无法及时发现并解决故障问题，从而导致故障严重程度提升，严重威胁铁路交通运输安全。
因此，需要采取以下措施，以提高日常检修维护工作效率，加大工作开展力度：①重点解决历史遗留问题。对原有资料数据进行梳理分析，了解并解决所存在的质量隐患，如更换老旧破损设备，加大对故障高发区域的维护检修工作力度，完善检修维护工作体系。②在出现各类接触网运行故障前，会显露出较为明显的前期征兆，如拉出值异常提升。因此，需要采取状态监测技术，在电气化铁路接触网中设置若干数量监测点，在监测到异常参数时，组织人员前往异常点进行维护检修，提前预防或及时处理接触网故障。③根据接触网实际运行情况，分析绝缘击穿等故障问题的出现概率，合理设定线路清扫等工作的开展频率，定期清除绝缘装置、线索与螺栓垫片等部件表面附着的灰尘污渍与导电物体，并对松动零部件进行紧固处理，以消除故障隐患。同时，如果存在部件松动现象，可选择额外设置防松垫片。而在气候条件较为复杂区域，提高螺栓等零部件的更换频率。④对于容易出现非正常过流现象的承力索导线，需要额外设置稳定电连接，保障电连接线夹设备安全稳定运行。
3、弓网状态监测
为预防弓网故障出现，应依托计算机系统与信息化技术，构建弓网自动监控系统，在弓网中设置若干数量传感器装置，传感器持续向系统上传监测数据，工作人员对比监测数据与额定值，即可准掌握弓网实时运行情况，发现故障问题，快速锁定故障点位与开展检修工作。例如，在某电气化铁路工程中，弓网主要监测项目包括接触线高度、拉出值、振动补偿值、双支接触线高度差、双支接触线横向距离。其中，拉出值测量范围为±625mm、分辨率为1mm、最大允许误差为±10mm。
4、变压器瓦斯保护
对日常维护检修工作的开展以及对自动监控系统的搭建，虽然可以明显降低接触网运行故障的出现概率，但却无法预防故障问题的出现。因此，为减小接触网故障所造成损失程度，控制故障实际影响范围，应引入变压器瓦斯保护机制，配置气体继电器以提供瓦斯保护，将其设置在变压器油箱与油枕间隔区域的联通管中。如此，在装置监测到变压器顶盖部位聚积气泡时，将快速执行瓦斯保护措施，以消除变压器油箱外侧套管与断路器连接线故障。
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