接触线烧损原因及补救办法

接触线烧损原因及补救办法
接触线烧损原因及补救办法
引言
接触网是电气化铁路的重要组成部分，接触网质量的优劣将影响行车安全和运营经济效益。

众所周知接触线是与列车运行最直接的接触网部分，从而接触线是高速铁路供电系统的核心技术之一。

也是影响我国发展高速铁路所面临的关键技术之一，直接影响列车速度和安全。

但由于种种原因是接触线烧伤、烧断造成机车断电。

如何避免这些事故的发生成为目前急待解决的问题。

1.接触线的简介
1.1接触线的定义
主要是指用作电气化铁道接触网用的接触线，规格范围85mm2～150 mm2。

其结构特点是采用铜、铜银合金、高强度铜银合金、铜锡合金、铜镁合金、高强度铜镁合金等，满足电气化铁道接触网需要。

1.2接触线的种类
我国采用的铜接触线多为TCG-110和TCG-85两种型号，其字母T表示铜材，C表示电车线，G表示带沟槽形式，后面的数字表示该型铜接触线的截面积。

近年来我国也引进使用日本的铜接触线。

我国研制和使用了钢铝接触线。

钢铝接触线以铝和钢两种金属压接制成。

以铝面作为导电部分，与受电弓滑板接触磨擦的是钢面，既保证了导电性能又提高了工作面的耐磨性，我国采用的钢铝接触线有xxxx/215和GLCB80/173两种型号。

字母GLC表示钢铝电车线，A、B表示线型，后面分式中，分母表示该型钢铝接触线的截面积，分子表示该型钢铝接触线的载流量当量于铜接触线的截面积。

在接触网运营中，为了保证接触线在一定张力的情况下不断线，要求每年至少要进行一次接触线磨耗测量，当接触网接触线磨耗到一定程度时应当补强或更换。

若发现全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的25%时，应当全部更换。

平均磨耗没达到25%，局部磨耗超过30%时可局部补强，当局部磨耗达到40%时应切换。

测量磨耗重点放在定位点、电联接、导线接头、中心锚结、电分相、电分
段接头处，测量磨耗要利用游标卡尺，测量接触线的残存高度，然后对照该型号接能线磨耗换算表，即可查出该处接触线磨耗面积（磨掉的截面积）。

1.3接触线的烧损危害
接触线烧损会使接触线与受电弓的接触面减少产生电弧，时间久会使接触线烧断。

触线和滑板的接触面粗糙不平，造成两者的磨耗速度大大加快，工作寿命缩短。

会影响机车取流造成列车运行过程中不正常的减速和加速，对列车的正常运行影响十分重要。

会使接触线产生麻点影响取流。

1.4接触线硬点的危害
硬点对接触线、受电弓的伤害有两种情况，一是机械伤害，另一个是电弧伤害。

机械伤害是指对受电弓、接触线轻微的碰伤，刮伤等（有明显痕迹的就称之为打弓点了），通常我们说硬点对弓（线）的伤害，主要是硬点引起的弓网离线和离线瞬间产生的高温电弧，它对接触线、受电弓有很大的危害。

对受电弓的伤害主要表现在对弓头的点蚀、汽化。

对接触线的伤害除了对接触导线的点蚀、汽化以外，就是对导线的高温退火。

接触硬点是造成机车受电弓离线的重要原因之一，机车受电弓离线对机车牵引电机、电器、受电弓、接触网、牵引变压器及供电系统都有危害。

由于导线上硬点的存在，冲击加速度（目前检测硬点大小的参数）数值较小时造成弓网之间接触不良，冲击加速度数值较大时就会造成离线，离线产生高温的电弧，到一定程度时会对接触线、受电弓产生机械破坏。

1.5 电弧的危害
受电弓与接触线脱离(离线)时会形成电弧。

拉弧是电气化铁道电力机车正常牵引供电中一种十分有害的现象，它可造成以下多方面的危害：
1.造成电力机车的不稳定运行
弓线间的脱离，使电力机车供电时断时续，造成列车运行过程中不正常的减速和加速，增加了旅途中的不舒适感。

2.引起接触线和受电弓滑板异常磨损
特别是在离线瞬间，由于电弧的高温熔蚀作用，使接触线和滑板的接触面粗糙不平，造成两者的磨耗速度大大加快，工作寿命缩短。

由于滑板磨耗量和离线电弧能量(电流平方×离线率×走行时间)成正比，当离线过大或电流太小，使弓网间的电弧不能维持时，还会造成供电中断，使机车丧失牵引力或制动力。

接触
线振动变形增大后，接触线的机械疲劳加剧，严重时会造成断线。

3.产生无线电杂音干扰
在拉弧瞬间，牵引电流的波形急剧变化，其中含有许多高次谐波，对邻近无线电通讯线路造成有害的干扰。

4.使牵引电动机整流条件恶化
当滑板与接触线脱开，然后再接触的瞬间，有冲击电流流入牵引电动机，增大整流子片间电位差，造成整流条件恶化，引起火花，甚至还会引起环火。

5.由于接触导线的波状磨耗，加剧了离线拉弧的产生。

2.1接触线的烧损原因
能引起接触线烧损原因有：硬点、导电回路不通、安全距离不够、接触网线索存在非正常电流转换、拉弧、短路等。

2.2 硬点
电力机车在运行中，其受电弓同接触导线接触面处于滑动摩擦状态，为保证正常取流弓网间存在一定的接触压力由于接触悬挂某些部分或其他原因会引起弓网间接触压力、相对位置和速度的突然变化，致使弓网关系产生瞬态变化，这种瞬态变化达到一定量化标准，我们便称之为硬点。

硬点是一种接触网结构的本征缺欠，是接触网接触悬挂不均质状态的统称，并且是相对的。

运行速度越高，表现越明显。

硬点引起的弓网离线和离线瞬间产生的高温电弧，它对接触网、受电弓有很大的危害。

硬点导致受电弓和接触网接触不良，在瞬间发生接触导线和受电弓机械脱开，我们称这种现象为“离线”。

离线发生时，会伴有火花或电弧产生，从局部讲高温的电弧严重时可能烧伤接触线或受电弓，使接触线或受电弓的接触面出现大量的点蚀，形成麻面，加速导线电化腐蚀。

造成接触线截面积不够，恶化接触线或受电弓的电能传输，长期运行，甚至于造成断线事故；
除了对接触导线的点蚀、汽化以外，就是对导线的高温退火，例如现在广泛应用的铜导线，不是简单的电解铜，是电解铜经过反复的压轧、拉伸，最后挤压而成的，轧制、拉伸、挤压过程是金属的内部应力发生了变化，使软铜线变成了硬铜线，提高了机械强度（主要是抗拉强度和硬度）。

拉弧产生的局部高温（最
核心处有几万度），一方面使接触导线、受电弓点蚀和汽化，而恶化弓网取流关系，同时点蚀、汽化也减少触导线、受电弓的强度和使用寿命；另一方面拉弧产生的高温能使接触导线内部应力变化，造成接触导线局部退火，使其机械强度大幅下降，而容易被导线张力拉断。

经常遇到非金属性接地（如非金属杂物侵入、机车车顶绝缘子闪络或者绝缘老化时升弓等），而引起接触导线断线的事故、故障，究其原因实际是此时接地有较长时间的持续电弧而烧断接触导线。

列车高速行驶时电弧在每处的停留时间很短，热量迅速的被风带走，接触导线升温并不太大；低速-特别是静止时，电弧因为位置相对固定，强大的高温很容易烧伤接触导线而断线（实际上是高温—导线升温--退火—导线软化—拉断）。

为什么金属性接地不容易断线呢？金属性接地会引起断路器跳闸，一般是不会引起接触网断线的”，这是因为金属性接地时的大电流会引起断路器迅速跳闸，短时的高温不容易烧断接触导线。

从电气原理上讲，离线时空气的电阻是非线性的，使机车电流骤变，产生冲击电流和瞬时过高压、高次谐波，降低供电质量，对机车牵引电机、牵引变压器及供电系统构成危害，影响机车牵引电机、牵引变压器及供电系统的电能质量。

特别是原始硬点使机车受电弓严重离线，受电弓弹起后产生的二次、三次接触冲击硬点，因其离线幅度小，时间短，电弧对接触线或受电弓的烧伤更为明显。

2.2.1 硬点产生原因分析
（1）导线不平直产生的凸凹点
施工或检修过程产生的硬点，施工或检修时，因各种原因（如无张力放线、使用夹线工具不当、导线张力不足引起驰度过大、人员上、下导线、重物挂在导线上等等）造成的接触线弯曲变形，特别是上下弯造成离线及离线后的冲击硬点。

采用无张力放线或不稳定的小张力放线，造成接触导线在展放的过程中，导线时松时紧击打钢轨和轨枕，损伤接触导线接触面平顺度；在导线展放过程中使用“s”钩悬吊导线由于无张力或张力波动大造成导线顺线路方向前后窜动，导致“s”钩损伤导线接触线面。

在完成承力索及接触线架设后，由于种种原因，都不能及时安装吊弦及定位装置，承力素与接触线间一般要采用临时吊线固定，而对临时吊线的制作、安装没有统一规格，在现场施工过程中随意性较大，导致临时吊线长度参差不齐，长度较短的临时吊线悬吊点因长时间承受较大负荷而产
生硬点。

在架设后的接触导线初伸长（蠕变）还没有拉伸到位的情况下便安装吊弦和定位装置，在后期导线初伸长（蠕变）拉伸到位后，会在吊弦和定位线夹安装处产生硬点。

在施工过程中线路管理单位对线路起、拨道，造成线路迟迟不能锁定造成接触网反复调整，损伤导线。

吊弦、腕臂的预配制作精度不够、安装存在误差，造成二次安装调整，损伤导线。

根据国外经验，凡接触线上安装的线夹均应一次安装到位，二次安装将会引起硬点。

在京沪铁路电气化改造过程中，施工作业队采用测杆测量承力索、导线高度，且在测量过程中，测量人员变动大，对测量要点掌握不清，记录不规范，导致测量出数据误差较大，再加上吊弦预配、加工、制作环节出现的误差，制作出的吊弦偏差较大，吊弦安装后，造成接触导线高度大面积偏高，不得不进行二次安装调整或对吊弦进行更换，浪费了大量的人力和时间。

再加上施工过程中由于缺少对200km／h接触网检测设备和手段，虽然施工单位进行了吊弦调整更换，但其对吊弦调整标准相对200km／h区段对接触网的技术要求存在一定的差距。

因施工精度不够、标准不高造成了前几次接触网在检测中被检测到存在较多接触网硬点通过现场对硬点查找、复核、处理中也可以印证这一点。

由于工期紧迫为抢工期出现踩踏和用力拉、拽导线等不规范作业和野蛮施工现象，造成接触导线线面不平直，形成硬弯或扭面。

（2）导线坡度变化
接触网在线路与桥隧、站场与区间、联接处及锚段关节处等，如果在检调中处理不好就很容易存在导线坡度及坡度变化，在导线坡度较大或导线坡度转换点，就会造成较大冲击硬点。

（3）接触网悬挂结构零部件、设备产生的硬点
集中负荷。

如在分相、分段、导线接头处、电连接线夹处、补强处、导线定位、线岔、中心锚结等，由于重量的突然增加，受电弓的接触力突变；引起弓网间的接触力突变形成硬点。

2.2.2 减少硬点从而避免接触线的烧损
（1）接触网设计
从接触网设计环节优化接触网结构和型式，是从源头上减少和控制接触悬挂结构本身产生的硬点根本措施。

设计部门应对目前所采用的接触网结构和型式进行分析，对接触网系统中硬点多发、易发部位，采取针对性措施，对接触网结构和型式进行优化创新。

比如尽量避免导线坡度变化，合理选择接触网零部件，减轻附加在接触导线质量，增加接触悬挂弹性均匀度，改善接触悬挂特性，最大限度减少接触网结构本身产生的硬点。

在京沪铁路电气化改造工程设计中对部分电分相采用器件式电分相在前期部检测车检测中就存在硬点值高，连续拉弧现象，虽经整治也无法完全消除，遂对器件式分相进行改造改为七跨气隙绝缘锚段关节式电分相。

现今世界上有两类先进的结构，一是采用弹性很小的硬网型电气化铁路，如广州地铁（广州地铁的1号线软网是双120铜银合金导线+双120铜承力索结构，2~10号线全部采用无承力索、无张力的汇流排固定的硬网结构）；二是弹性更好的软网型电气化铁路，如现在流行的欧盟、日本的高速电气化铁路。

从设计选型来说，什么样的弓与什么结构的网搭档、配合是当前试验、统计、的关键和难点，我国起步晚，资料很少，多数是采用国外的技术。

从接触网线索材料的角度来看，当今较先进的铜银合金线、青铜线、镁铜线的性能比硬铜线更好。

至于选那种主要是受电弓的配合，在不同的受电弓、运行速度、环境下选取配合较好的导线和受电弓。

毫无疑问，当导线选定以后，承力索应选用与接触导线选用相同的材质！这样承力索与接触导线在温度变化时同步伸缩，对接触网的性能、减少硬点都有很大好处。

无疑铜材质导线比钢铝线耐高温性能、耐磨性能、导电性能、与受电弓容易配合等众多优点，被国内外反复证明并广泛采用，特别是在高速情况下其优势更加明显。

从设计的参数选择来说，现在流行选用较小的拉出值，例如“曲线地段拉出值从400MM减为300MM，直线地段从过去的300MM减为200MM”，这个做法的好处是降低了接触网脱弓的可能性，减少了之字力接触网锚段中部的张力损失（因为减少了之字力），但它牺牲了受电弓弓头的有效作业区，加重了受电弓的局部磨耗，减少了受电弓滑板的使用寿命，从硬点的角度说，因局部磨耗加重容易产
生弓碰网的硬点。

当然，从运营成本上讲是否妥当，也很值得研究。

（2）从施工环节减少接触网硬点
提高接触网施工质量是减少和控制接触网硬点产生的关键。

目前影响我国接触网质量最大的因素是施工质量，可以说是初次施工质量不达标，以后经过许多次整治也很难让设备质量有明显的提高，是特别是在我国目前运输紧张的条件下，有限的维修天窗内能进行的作业是非常有限的，而且接触网是一个整体，每整治一个问题，都要采取许多的分步过渡措施、过渡后的恢复、整治中还会有许多新的问题不断的出现并且及时的处理。

高速电气化铁路，对接触网的施工人员素质和施工质量也提出更高要求，在接触网施工方面，照证弓网关系良好可靠的前提是：接触导线架设质量、施工计算软件（尤其吊弦计算软件）的先进性和实用性施工测量数据的准确性，以及先进施工机具、检测工具和高素质的接触网专业人才。

在我国目前的施工中主要存在几个问题
一是施工的科学性，
下部工程施工重视不够，下部工程是接触网工程的重要的组成部分，下部工程的质量好坏决定着接触网长期运行状态，
对主要承力索、接触导线的线索预伸（超拉）重视不够，线索预伸是一项对高速铁路很重的一道工序，线索预伸后可以免去3~5年的线索伸长过渡期、可以大减少导线硬点，但由于费用、技术、工期等种种原因施工单位一般不进行此项作业。

对现有的接触网硬点的处理：一方面施工、检修中要按照检修工艺及相关标准规范零部件的安装，特别是接触导线上的零、部件的安装，尽量减小、减少集中负荷，另一方面还应使导线尽量平缓，导线坡度保持在1‰以内。

有条件时将分相尽量设计或改造成八跨关节式，将线岔尽量改成无交叉线岔（关节式线岔）。

许多人认为定位器的硬点是无法避免的，实际上定位器的自重是可以通过调整定位坡度来消除的，也就是说，将定位坡度调整到让“定位拉力产生的上抬力等于1/2定位器重量”，此时，此时拉力产生的上抬力与定位器对导线的压力平衡，定位器不会对接触导线产生压力，这样定位器没有产生硬点！大于这个力则使受电弓在此得产生负硬点；小于这个力，则产生硬点，建议以后修定接触网检
修规程时定位坡度的标准要考虑这个因素。

对于电连接，现在有些人把电连接的弹簧圈给取消了，以为减少了电连接的重量对减少该处的硬点有好处，其实不然，取消了电连接的弹簧圈对静态的受电弓来说此处的集中负荷是减少了，但对于高速动态的受电弓来说，在有弹簧圈时在此处的集中负荷主要是弹簧圈以下的部分，以上的部分经过弹簧圈的减振后影响很有限，而在取消了弹簧圈后此处的集中负荷成了承力索、电连接器整体全部加在了受电弓上（当然电连接是软铜线不是刚体，承力索的重量归算到导线上时不是全部重量），但取消电连接的弹簧圈无疑是加重了硬点的。

提高接触导线质量，综合考虑高速接触网对接触网导线技术要求，通过对导线的张力、截面积、线密度、合金化、导电率等技术参数的合理选择，加大对导线材质、制造工艺和制造设备研究。

使生产出的接触线具有内部材料金相组织颗粒细小、分布均匀，线面具有良好的平顺性。

从而保证导线在工作张力下刚度均匀，为接触网具有良好的受流性提供保证
二是监理的力度不够。

现实无情的告诉我们，新线就是“经常出事故的地段”，其主要原因之一就是对监理的投资太少，监理力度不够。

三是验收的认真程度太差，力度太小。

几天时间要对施工几年的设备进行验收，怎么可能仔细检查、查出所有的问题，特别是隐蔽工程的问题？查出的问题也不能全部解决，往往是留给运营单位了事，运营单位在相当长的时间内是在做处理施工遗留缺陷！
这是我国铁路工程质量不高的管理重要原因。

目前国外对高速电气化铁路接触网施工有以下四点要求：一是施工精度要求高；二是施工预配工厂化；三是施工设备现代化；四是施工人员专业化。

特别对施工精度要求很严格。

德国高速电气化施工实验结果表明接触网设备预配、安装在规定误差范围内，可以较好的控制接触网硬点，容易实现理想的弓网接触质量。

我国现阶段接触网施工质量同国外先进国家接触网施工质量相比还存在一定差距。

积极借鉴吸收国外高速电气化铁路接触网施工的先进方法，改变施工理念，结合我国目前接触网施工实际情况，培养高素质的接触网施工队伍，摸索出具有中国特色接触网施工方法，提高接触网施工质量，是减少施工环节产生接触网硬
点，建造出与高速电气化铁路相匹配高速接触网的必然要求。

（3）加强日常管理
加强接触网运营状态的日常检测、维护，提高接触网的运行质量，同时加强与工务部门联系，减少线路基础原因对弓网间接触压力的影响。

减少硬点的产生是从根本上避免接触线的烧伤。

2.3导电回路不畅
导电回路不畅接触网主导电回路是由馈电线、隔离开关、开关引线、电连接线、接触线等组成。

导电回路不畅主要表现在主导电回路以外的零部件上: 如烧断承力索、软横跨斜拉线上下部固定绳 , 烧损悬吊滑轮、钩头、鞍子、定位钩、定位环等。

另外由于电气连接不好，如线夹接触电阻过大及线索载流能力不足都会形成主导电回路中的供电“瓶颈” ，导致线索烧断。

回路是否畅通的关键问题有2个
(1) 线夹问题
主导电回路由各种线夹连接 , 这些线夹 (供电线夹、电连接线夹、导线接头线夹等) 同样应满足主导电回路载流的要求 , 材质、接触面积和压力等都直接影响主导电回路的畅通。

如形成“瓶颈”一方面易使其自身过热烧损 , 另一方面还会使同样处于带电部分的非主导电回路设备导流引起烧损。

(2) 接线错误问题
主导电回路接线错误 , 将非载流设备接入回路中。

主要表现在绝缘锚段关节处隔离开关引线、纵向电连接及站场股道电连接将承力索接入主导电回路。

很明显，承力索将成为整个导电回路中的“瓶颈”，长期运行，烧断是必然的。

2.4 安全距离不够
现场存在承力索与承力索、承力索与加强线、非支承力索与软横跨上部固定绳、接触线和软横跨下部固定绳之间距离较近的情况 , 虽然是同一馈线供电 ,但处与不同锚段的不同位置 , 电位也不尽相同 , 再加上弛度变化、风力作用、机车运行时受电弓抬升振动使线索瞬间距离进一步减少 , 就会放电拉弧。

另外 ,顺线路方向接触悬挂无电区的感应电也易与距离较近线索(如软横跨固定绳) 发生拉弧现象。

2.5 接触网线索存在非正常电流转换
（1）立体交叉的线索、线索与支持装置之间,由于线路阻抗的不同而形成电压差,在受风力、温度引起线索弛度发生变化，接触线索振动等因素的作用下,造成它们之间的绝缘距离缩短,发生电弧放电现象,放电电弧造成了接触网设备的电气烧伤。

（2）两端分别由不同馈线供电的绝缘锚段关节,因供电臂的阻抗不同而形成电压差,当电力机车受电弓在两支接触悬挂导线间相互转换时，在始触点范围内由于电压差会产生牵引电弧,造成机车受电弓、绝缘锚段关节处接触线、吊弦、承力索等接触设备的烧伤。

（3）接触网零部件分流严重导线与承力索之间存在压差，在腕臂或软横跨上下部定位绳间形成局部环流，造成接触网零部件分流，有分流就会产生电气烧伤，尤其是对接触网的活动部位的危害性较大。

活动部位多为点线接触而非面面接触,位移量大，接触电阻相应变大，因此分流烧伤程度也就比较严重。

（4）接触网悬挂电气联结容量不足随着近年来铁路不断提速和万吨重载列车的开行,目前线路的牵引运能多已超出了设计裕量。

原设计中电联结的位置和数量已经远远不能满足大功率机车持续载流的需要。

尤其在高坡区段，四跨绝缘锚段关节使用的单根TRJ-95电联结、引线及变电所馈出端各类设备线夹容量不足，锚段内横向电联结安装间距较大的问题更为突出，在机车持续取流时极易导致设备的烧损，发生零部件脱落、断线事故，给运输生产带来很大的干扰。

2.6 采取的预防措施
针对以上原因分析 , 建议采取以下措施预防设备电气烧伤。

（1）保证主导电回路畅通
主导电回路各零部件、线索符合导流要求，出现损伤、断股、散股要及时处理。

严格按照工艺安装，保证接线正确，各部电气连接良好。

定期检查连接线夹，测量接触电阻，减少运营过程中电腐蚀引起的阻抗增大; 可采用测温仪器和测温贴片，对于线夹的温度进行有效监控。

加强巡视。

（2）防止非正常电流转换
在专用线、牵出线等距离电连接较远, 牵引电流迂回过长时, 适当加装。