牵引供电系统可靠性论文

提高牵引供电系统的可靠性

【摘要】自1958年建成我国第一条电气化铁路至今，我国铁路电气化建设已经走过了50多年的历程，电气化铁路的整体设计能力、材料创新、施工安装能力有了极大的提高，特别是近几年我国的高速电气化铁路建设取得了举世瞩目的成就。但就供电系统的可靠性、特别是关系到系统可靠的标准方面还需要进一步的规范和提高。

0 引言

牵引供电系统的故障一般由四个方面的原因构成：一是供电回路存在缺陷，回路的个别导流零件能力不足或不可靠，烧损设备，造成回路不通，造成断电故障。二是绝缘器件击穿，造成回路短路故障。三是受力件不可靠造成断裂等故障。四是几何尺寸不满足弓网要求（连接件松动等）造成的机械故障。

1 供电回路故障

以京局某某线为例：正线上接触网的承力索导线都为铜合金，其相加的截面积远大于供电线的截面积（供电线为铝线），这里还不包括车站间的侧线并联线路，供电线的通过电流能力与接触网不匹配；变电所的母线与变压器容量不匹配；接地系统的接地同流能力与安全保护的要求不匹配，比如没有考虑腐蚀等条件下的可靠性，接地设备与对地安全不匹配。特别是一些连接部位的可靠性有待提高，比如：变电所内软母线间的连接线夹因连接不牢靠发生多次烧损故障，穿墙套管内本身散热不如一般裸线，但其截面积远小于其连接的裸线，致使穿墙套管部位成为薄弱部位；国内生产的电缆接头部分接触面积严

重不足，发生多起烧损事故；其它还有开关引线与接触网的连接，开关引线与设备线夹的连接，供电线跳线的连接，接地装置的设置等问题。

2 受力零件故障

2012年在济局某某线验收的时候发现软定位器后边的调节部分，其连接钢绞线只有10mm的直径，当时我们不同意接收，很担心连接线会断掉，但当时厂家拿出了实验报告说是高强度钢合格的。但至今我还是很担心其可靠性，认为定位器与连接线的使用寿命不在一个数量级上。

在京局某线2006年～2014年间接触网因两线间抬高不够或间距不够，长期摩擦引起的断线多达11起。

再如：在2000年以前的设计，不论是接触网支柱还是硬横梁设计的都较小，虽然能够满足当时的容量要求，但考虑使用年限不够，比如，丰沙大线的支柱更换和某局硬横梁因使用钢材较小，多次发生过硬横梁接头处塌陷等。

3 绝缘击穿故障

在京局某某线2006年～2014年间发生最多的就是绝缘击穿和污闪故障，特别是电力机车绝缘子较短，高速运行下容易污秽，产生的击穿瓷瓶或污闪占到了绝缘故障的一半以上。

4 连接螺栓松动故障

经引进德国技术，一般接触网上的吊弦、电连接、定位器等装置的连接螺栓都有锁片装置，很好的防止了在弓网震动下的松动，但其

它部位的连接螺栓还经常发生因松动后，零件脱落产生的设备故障，特别是一些底座部分（比如：回流线肩架、腕臂底座等部位还在使用不规范的长孔，大量产生零件变形、松动现象）。

5 原因分析和建议措施

以下是京局某某线2009年～2014年间牵引供电设备典型责任故障统计表：

从统计资料看出，发生故障的部位一定是薄弱的部位。比如电缆头与其它设备的连接，母线间因连接零件截面积较小的烧损，腕臂上受力件螺栓松动故障，隔离开关连接处故障及隔离开关的操动杆连接部位松动等。其主要原因为设计上在考虑可靠性及使用寿命时考虑不足，二是零件供应商从不考虑使用中的可靠性和持续改进。三是施工验收标准在可靠性方面标准较少，只能反映产品是否合格，不能反映出可靠性的要求。

就牵引供电系统整体看，使用的材质、大部分连接件达到了可靠性要求，但还有一些部件，通过电流能力形成瓶颈。个别零件使用寿命或可靠性与大多数设备的寿命或可靠性不一致，使系统整体可靠性不高，增加了检修难度，提高了设备故障的发生率。

到2014年我国的高速铁路将达到近三万公里，其免维护、高可靠性的要求越来越突出，只有站在系统可靠的高度进行牵引供电系统的设计、制造、安装才能从根本上提高牵引供电系统的可靠运行，才能引领高铁技术的现代化。

为此，我建议组织设计、施工、维护方面的专家对供电系统中的

各种零件、设备进行科学系统的评估，建立系统的统一的使用标准。二是对设计进行使用寿命及可靠性进行标准化的分层定性，例如接触网部分的基础部分的使用寿命是多少年，支持部分使用寿命时多少年，弓网部分达到多少年的使用寿命，其弓网关系的可靠性达到什么标准等进行全面的梳理和规定，不断提高设备的可靠性和规范施工质量验收，让中国的牵引供电设备制造真正的走出国门，引领全球技术的现代化。