接触网覆冰机理与在线防冰方法的研究2500

接触网覆冰机理与在线防冰方法的研究

摘要：接触网是电气化铁路中使用的部件，本身存在覆冰的问题。随着铁路道的发展，这一问题对于铁路交通运输的影响越来越明显，不但扰乱运输的秩序，还可能导致事故。因此，防冰除冰就是十分重要的工作。本文将简要探讨接触网覆冰的原因、危害，并提出一些实用有效的对策。

关键词：接触网；覆冰；危害；对策

前言

近年来，我国的交通运输业不断发展。作为牵引高速和重载铁路的主要方式，电气化铁路道就得到了大力推广。但与此同时，接触网的覆冰问题对于铁路运输的影响也越发严重，导致铁路交通在冬季很容易出现各类状况，给铁路运输生产的秩序、人们的出行带来了困扰，甚至可能引起事故。

1.接触网覆冰机理及其危害

接触网会产生覆冰现象，主要是由于气候。接触网受到温度、湿度、环流、风和冷暖空气对流等因素的影响，产生了覆冰这一综合物理现象。一般来说，冻雨或雨夹雪的天气条件下容易出现覆冰现象，温度为0℃～－5℃，此时云中或雾中的水滴与输电线路导线的表面碰撞，同时发生冻结，线路上就会逐渐覆盖冰层。覆冰的类型主要有五种：白霜、雾凇、积雪、雨凇和混合淞，其中雨凇的危害是最严重的。

接触网一旦覆冰，会产生极大的危害，主要有以下六种：

（1）对接触线的危害：接触线一旦覆冰，电力机车的受电弓就会取流不畅，产生较大电弧甚至燃弧，增大接触线的机械磨耗并烧伤电弧，甚至会引起断线故障。

（2）对电力机车的危害：电力机车受电弓会在接触网覆冰时，因取流不畅而产生电弧，烧伤受电弓的碳滑板。此外，车顶的支持绝缘子的绝缘强度会下降，形成闪

络，当它放电形成的短路电流较大时，会形成电弧，可能烧断接触线。

（3）覆冰造成的接触网舞动：由于风的吹动，覆冰不均匀的接触网会产生舞动。一般来说，覆冰的接触网舞动时速度快、幅度大，会损害接触网的设备，甚至造成回

流线、供电线断股。此外，还会造成接触线脱弓引起的弓网故障。这些问题都会

使机车、动车组无法正常运行，从而使运输生产秩序受到严重干扰。

（4）过荷载：覆冰会在无意中增加接触悬挂的垂直荷载，而且由于风力的作用，水平荷载也会增加。设备的荷载是有限定值的，一旦超过了设计值，就可能发生倒杆

和断线的事故。

（5）绝缘子串冰闪：在覆冰现象的影响下，绝缘子的绝缘强度会下降，下降较多时则会形成闪络。在这一过程中，电弧会烧伤绝缘子，造成绝缘子串的整体绝缘强度

降低，进而影响到绝缘子串的电气性能。

（6）对电能质量的危害：接触线覆冰时，会造成电力机车受电弓的取流不畅，进而弓网之间会产生电弧，形成谐波电流。谐波电流会影响电网电能的质量，使电力设

备受到损害[1]。

2.接触网防冰处理方法

接触网覆冰的危害极大，因此，有关部门纷纷采取了应对措施，如人工除冰、不带负荷运行除冰、电力机车受电弓带负荷运行除冰、涂抹防冻剂、电加热接触线等。然而人工除冰的效率非常低下，带或不带负荷运行除冰的方式效果也不明显或者比较有限，而且会损伤接触线，因此这三种做法都不可取。目前，多数已开通的高速铁路上都有接触线电加热系统，用此技术来融冰。此外，涂抹防冻剂和在线防冰法也是较为可取的两种方法。

2.1接触电加热防冰

利用电流的焦耳热效应来加热导线，可以融化冰层。这一技术包括直流融冰河交流融冰。

在直流融冰中，以覆冰线路为负载，将线路的末端短接，将直流电源进行逐段施加，较低的直流电压就可以提供短路电流，从而加热导线，融化覆冰。这一方案需要融冰变压器、相应的控制设备、整流器并增设断路器，优点是需要的电源功率、对电力系统的影响都比较小，缺陷则是需要较多的投资。

交流融冰的原理是把融冰线路的一端短路接地，将融冰电源施加在另一端，这样较大的短路电流就会加热导线，使温度达到可以融冰的程度。在电气化铁路道中，可以保持接触网接线的方式不变，利用牵引变电所设施，通过分合开关实现目的。这种方案的优势是设计简单、便于实施，但是会产生较大的无功功率，从而增大耗电量，并对电能质量产生负面影响。

这两种方案有一个共同缺陷——无法对接触网中非导电回路的设备起作用。此外，电加热只能在天窗时间内实行，与此同时也不能运行电力机车，运输在很大程度上会影响使用时间。而且它们不能与冻雨时间同步，也无法及时处理已经发生的冻雨[2]。

2.2涂抹防冻剂

顾名思义，防冻剂的重点在于“防”，即先通过天气预报查看冻雨天气，然后把防冻剂涂抹到接触线上，达到防止接触线结冰的目的。涂抹的设备包括两个部件，一个在轨道车辆内部的固定框架上，另一个则在附件的车顶受电弓上。在车辆行驶时，使压缩空气通过组合管道，进而让设备里的防冻剂进入中空毛毡柜中，毛毡柜滚动，接触线上就被涂抹了防冻剂，从而预防接触网结冰。这种方法的优势是费用较低、使用方便、防冰效率高，而且不受天窗和中性段无电区的影响，但是，如果覆冰现象比较严重，其效果就会大打折扣。

2.3在线防冰法

在线防冰法是一种较新的方法，有极强的应用前景，是基于SVG(Scalable Vector Graphics)的防冰法。实现该方法时应注意：接触网各处电压在合适范围；电流不会在任何区间结冰；消耗电能在经济能力范围内；不影响列车运行。

一种在线防冰的方法是采用DN供电系统。其结构简单，是在外侧和接触网同高度的位置加一条回流线，以减轻对临近线路的干扰。接触线构成闭合线路，调节一条线路，使电力大于临界防冰电流，就能保证接触网的温度在0℃以上，使接触线在供电状态正常的同时防止结冰。此外，保持供电电压，就可以调节末端，控制电流在可取值范围，最大程度地发挥防冰作用。

另一种是AT牵引供电方法。它与上一种相似，在牵引变电所的两相供电臂首末端，安装静止无功发生装置，分别记为SVG1、SVG2、SVG3和SVG4。系统中的电流因为AT变压器的作用，分布较复杂，因此，因根据实际情况分析电流分布，采取相应措施[3]。

3.结束语

接触网的覆冰现象比较常见，给机车的运行带来了许多不便。目前的除冰和防冰的方法主要有以上几种。前面几种都能取得一定效果，但投入较大，而效率则相对偏低，比起SVG 的简单、高效和低投资，应用前景明显不如。因此，有关人员可以考虑广泛使用SVG在线防冰方法，从而确保电气化铁路道的正常运行。

参考文献：

[1] 邬江峰.浅析接触网覆冰的危害及对策[J].科技展望,2014,06:22-23.

[2] 甄磊.浅析接触网覆冰现象的危害以及应对措施[J].电气化铁道,2011,03:30-32.

[3] 赵慧鹏.基于接触网覆冰机理及其防冰方法研究[J].科技资讯,2014,13:123-124.