电气化铁路论文

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电气化铁路论文:电气化铁路对电力系统的影响与对策

摘 要：在电气化铁路中，其牵引负荷是一种大功率的单相非线性负荷，它具有不对称和波动的特点并由此产生的负序和谐波等一系列问题对电力系统造成一定的影响。本文从谐波，负序电流，功率因数，电压波动等方面入手，通过分析它们产生的原因及相应的危害，利用解析计算和PSCAD实例仿真进行比较，找出解决措施，最终确保电力系统稳定运行。

关键词：电气化铁路；电力系统；谐波；负序电流；PSCAD仿真

0 引言

随着我国工业化的脚步不断加大，我国电气化铁路近年来飞速发展，它的运量已占铁路总运量的70%。随着牵引负荷的不断增多，它在整个电力系统负荷中的比重也不断加大。因此，它对电力系统的影响也更明显。那么，如何全面，客观地分析电气化铁路对电力系统的影响，并针对不利影响提出相应的抑制措施，从而使电力系统免于受到电气化铁路牵引负荷所带来的冲击，是我们面临的重要议题。本文将从谐波，负序，功率因数，电压波动等方面研究电气化铁路对电力系统造成的影响，并通过分析计算和PSCAD进行仿真，最终提出改进措施和建议，确保电力系统安全稳定的运行。

1 电气化铁路对电力系统的影响

总的来说电气化铁路对供电系统的影响存在4个方面的问题：谐波；三相不平衡（即负序电流的影响）；功率因数低；电压波动大。我国目前在线运行电力机车是一种单相大功率整流负荷，而且运行具有很大的随机性，这样在运行过程中就会产生大量的谐波与负序电流，其通过牵引变电站，就会注入电力系统。这不仅使电力系统损耗增大、能量损失增加、降低容量利用率，同时也对电网电能质量造成一定的影响，威胁电力系统的稳定、安全、经济运行。

1.1 谐波的影响

作为牵引供电系统中一处较大的谐波源，电力机车因其类型不同，产生的波形畸变不同，因此谐波含有率也不同。谐波电流的大小同时也与基波电流有关，而基波电流决定于牵引负荷，依据经验可用公式表示为：；式中I1为基波电流，In 为n次谐波电流，n为谐波次数。

1.2 负序电流的影响

负序电流产生影响的大小取决于两方面：一是电力系统设备容量大小和运行方式；二是牵引供电系统的负荷大小和运行方式。

1.3 电力牵引负荷的功率因数

电力牵引负荷多为感性负荷，因此其功率因数一般较低。线路上运行的整流型电力机车的平均功率因数约为 0.8～0.85。除此以外，由于牵引网本身带有阻抗，受其影响牵引负荷网上的有功和无功损失之比远小于 1， 这又要降低功率因数一到五个百分点。同理，由于受到牵引变压器阻抗的影响，牵引变电站高压侧的功率因数还要降低 0.05左右。

1.4 电压波动

依据电气化铁路的特点可知，其负荷多为单相、移动、幅值频繁剧烈变化的特殊负荷。列车每天按规定线路运行，电气化铁路日负荷波动情况与线路情况、机车类型、机车速度和牵引重量及运行线路图等多种因素有关，所以系统具有很大的波动特性。

2 PSCAD仿真分析

利用该软件仿真当电力机车接入牵引网，准备运行时对供电电压造成的影响。在这里电力机车采用SS4型交直电力机车，牵引变电站对电力机车采用阻抗匹配平衡牵引变压器。仿真模型如图1所示。

通过图形比较我们可看到电力机车作为大功率的含有整流电路的非线性元件，对电力系统稳定性的影响是如此之大。必须采取相应的措施确保电力系统的稳定性。

3 抑制措施

3.1 抑制电铁谐波的主要措施

（1）使变流器多脉冲化，一方面可以使谐波的次数减少，另一方面也使谐波含量也大大减少，进而能够大幅减少流入系统的谐波电流。（2）借助整流变压器绕组移项来抑制高次谐波。（3）保证铁路生产、生活用电与电铁供电严格分开，电铁牵引变专线用电。（4）在电力机车上安装 3、5、7 次滤波装置和有源滤波器。在电铁牵引两个供电臂均安装滤波器，同时调节两个供电臂中的有功电流，从轻载相到重载相转移部分有功电流，保证两供电臂负载平衡。

3.2 降低和限制负序电流的措施

（1）能够合理安排线路上的列车运行，促使负载能够近似均衡分布在电铁沿线。（2）在牵引变电站高压侧接入系统中采用换相连接。但此方法会造成电网中负序电流波动。同时由于必须在电网中使用电分相，既影响电力机车的提速，又降低供电的可靠性。（3）使用专用的高对称效应变压器，促使变电所三相负载均衡。（4）对牵引站供电电源作合理安排，使每一个保证有主供电电源和备用电源，进而避免牵引站产生的负序电流过于集中。（5）采用对称补偿技术。

3.3 提高功率因数

铁路上一般采用在电铁牵引变电所安装两组不可调并联电容补偿装置来分别补偿两个供电臂牵引负荷，进而提高电铁负荷功率因数。但由于牵引负荷为间歇性负荷，负荷变化大，电容补偿不能自动追踪补偿，就会影响功率因数的提高。目前在建的或已建的高铁线路多采用较先进的动态无功补偿方式，如静止无功补偿器、静止无功发生器等等。

4 结束语

随着电气化铁路的不断发展，我国对于交-直-交型电力机车的使用越来越多。这种电力机车的功率因数相对较高，所含的谐波相对较少，对电力系统造成的影响就相对较小 。另外随着技术的不断发展，电力系统也在不断完善，再加上，我们采取的一系列补救措施，最终使电铁对电力系统的影响控制在合理范围内，保证电力系统安全运行。

电气化铁路论文:议电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响

1.前言

随着社会的不断发展，铁路体系已经逐步走向了电气化的模式，逐步实现了重载和高速，到了2007年以后，中国电气化铁路里程已达到24046.6公里，这也标志着我国的铁路的各个支线已经实现了电气化的发展。不过，基于电气化模式下的铁路系统，随之而来的也有很多的问题，尤其是在铁路的信号设备方面出现了不少的问题。最近这些年，在每个铁路干线上，都有了一些新的技术和设备下的信号系统近，使得很多的矛盾都凸显出来了。因此，将这些问题解决好，已经成为铁路系统的信号方面的一个关键。

2.我国现有的电气化铁路的特点

在铁路运输系统中，通过电力进行牵引是一种主要的运输方式。这种方式能够将电力转变成一种动力，牵引着火车前进。目前，牵引体系主要是由变电所、接触电网、轨道电路以及回流路线等构成的。我国现在主要采取的供电手段就是自耦变压器供电的方式，这种方式的优点是所需要提供电力的距离相对较远，不会损失较多的牵引电压，对于信号受到的干扰也比较小。

3.电气化牵引供电对信号设备影响的原因及其分类

同某些采取电气化的系统的铁路进行对比，在电气化的干线中，信号设备常常是处于一种被动的位置，电气化铁路是一种高压环境下的体系，主要有这几个特征：首先是具有电压比较高，一般来说能够达到25千伏；其次是在牵引电流中，有时候能够达到数百甚至是上千万的电流；最后是具有非线性的负荷，基于在整改的过程中，电力机车就会产生很大的谐波。在电气化的牵引供电系统中主要可以分为四类：

（1）传导性干扰

所谓的传导性干扰，它是一种主要的对电气化铁路干扰因素。轨阻力、在接续线路中所产生的电流阻力、以及对地之间出现的泄露情况，甚至是在电压器的线圈中出现不同的对称性的一些因素所导致的。这些都是针对于铁轨上不同的电流的流向所设置的，这种情形下，就会形成不同的电流。由于电流的不一样，使得扼流变压器在不一样的部位，出现不一样的电动效应，致使变压器逐步实现压力升高的现象，当达到一定的数值后，轨道继电器出现错误的动作。

（2）容性耦合

在接触网处的电压是25kV，每当在强电线处，就会出现一对对地的电压，基于某些线路和大地之间的电压，使得在电线和通信线路中，很容易出现电容发生耦合的现象，因此，电流出现了分支到各个设备当中，因而产生了很多的静电情况，逐步形成了电容的耦合情况。

（3）感性耦合

每次当强电线中有电流经过的时候，在强电线和受到干扰的设备之间就会出现耦合电感，所以，感性耦合不单单同接触电网中的电流有着很大的关系，而且同接地的距离和长度也有很大的关系。

（4）阻性耦合/地电位影响

通过钢轨与大地之间漏导，牵引回流进入地下，从而使得在周围的电位有了一个升高的趋势，在大地系统中，出现的杂散的情况的时候，往往会对通信系统产生出一定的干扰作用，从而出现了电路出现短路的时候，这样导致了瞬间电流突然变大，大地中的电位呈现了上升的现象，这时候很容易出现危险的情况。

4.对于信号设备之间所采取的对策

基于使用不同的设备，产生的信号也不一样，这对于型号不一样的电气化出现的干扰情况也是不同的，因此，针对每一种信号，要采取的对策也不一样。比如说，对于铁路系统的通信电路当中，一般都是主要探究传导性的干扰的时候，主要就传输电缆而言，主要对于可能出现的溶性干扰的情况或者是感性干扰的情况。

（1）25Hz轨道电路

对于25Hz轨道电路中出现的传导性干扰情况，我们主要采取的是：一个方面是基于在电流的不平衡之下，所产生的脉冲电流，其波形主要是类似于正弦波形的情况，在这个当中，主要包含着直流电的因素在内，很容易导致轨道电路中出现某些元件处于一个饱和的状态，从而能造成电路中传输的信号电流出现了跌落的情况。

另一个方面是基于当前的脉冲所起到的干扰作用，使得接受器中的线性滤波器形成一个25Hz的衰减情况，同之前的25Hz信号有可能出现加和或者相减的情况，此时有可能造成轨道电路出现错误的波动的情况。

所以，针对这些情况可以采用的措施主要是：（a）不断提升扼流变压器之间的空隙，提升铁芯的电流。（b）在容易发生扼流变压器中加上抗干扰的线圈。

（2）机车信号

对于机车信号，一般也要采取相对应的对策，主要是采用数字化的滤波器以及运用频谱进行分析的手段处理。

（3）计算机连锁，集中调度，列控中心等电子设备所采取的措施

针对在铁路体系中的某些设备的干扰情况，这些干扰因素主要来自于电磁辐射，或者是电磁感应，以及地位电压方面的因素的干扰，唯一的解决办法就是对这些系统实施屏蔽，从源头上阻断传播的路径，从而能有效的减少产生辐射的情况，我们对于铁路系统中的电脑房间，在铁路的机械室内，一般都采取了屏蔽的方式进行处理，对于各个墙面也进行了相关的处理，每一个拥有电脑的设备室内，都进行了电磁兼容的相关实验，以保证能够达到所需要的标准，在实际当中进行有效的运用。

5.结束语

总而言之，对于这个铁路系统，每一个强电体系和弱电体系，他们之间是一个共存的关系，而且，为了保证整个铁路系统的运输安全，必须采取一系列的措施来使得运输体系安全运行，从而能够保证整个电气化设备处于一个安全的运行环境。

（作者单位：北京电务段）

电气化铁路论文:浅析电气化铁路跨越油气管道的保护

【摘要】电气化铁路跨越油气管道可能会干扰电压危及管道及工作人员的人身安全，引起交流腐蚀并影响阴极保护设备的正常工作。由于电气化铁道、油气管道都是国家的重要经济命脉，任何程度的影响，都会使国家人力、物力大大浪费。因此，需采取经济有效的防护措施，保证油气管道安全。本文分析了电气化铁路跨越油气管道对管道的影响，并提出了保护措施。

【关键词】电气化；油气管道；保护

一、电气化铁路跨越油气管道对管道的影响

为了节约土地资源，电气化铁路和油气管道经常共用同一走廊。因此，在油气管道沿线，往往存在与电气化铁路交叉或平行的情况。电气化铁路的牵引供电系统作为一种特殊形式的不对称高压输电线路，由于电磁感应作用，常常会对电气化铁道附近的油气管道及油库产生感应电压或感应电流，使电气化铁道附近的地下金属管道受到干扰。

1、对人身安全的影响

当管道与交流输电线路接近且输电线路正常运行时，线路中工作电流会通过磁耦合长时间在管道上产生纵向感应电动势，使得金属管道的对地电压升高。若该电压较高，可能影响施工、维修或测量人员的正常工作，当交流输电线路发生短路故障时，产生的交流干扰可能危及人身安全。

2、对管道安全影响

在管道的金属表面一般都会敷设防腐层，具有较高电阻和较高介电常数，以防止土壤中有害物质腐蚀金属管道。当交流输电线路发生短路故障时，短路电流通过感性耦合和阻性耦合的综合影响在管道上产生较高的对地电压，可能击穿防腐层。

3、对管道阴极保护设备影响

在管道上设置阴极保护设备是为避免防腐层漏敷及破损处的金属表面产生腐蚀。交流输电线路正常运行情况下，工作电流通过感性耦合在油气管道上产生电压，可能干扰强制电流阴极保护的恒电位仪和牺牲阳极阴极保护的牺牲阳极的正常工作。例如：强制电流阴极保护的KKG-3型和KKG-3BG型恒电位仪的抗交流干扰能力分别为12V和30V；牺牲阳极阴极保护的镁牺牲阳极的抗交流干扰能力为10V。这在目前的新建管道已经几乎不适用。

二、电气化铁路跨越油气管道的保护措施

（一）容性耦合防护

容性耦合主要发生在管道施工期间，因此，对容性耦合的防护只要在管道施工期间采取适当的接地措施就可避免。施工时应严格按照《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》SY/T0032-2000第3.0.6条规定执行。

当管道埋入地下后，电气化铁路对埋地钢制燃气管道的干扰则主要为通过阻性耦合和感性耦合来进行，其中，对于与铁路近距平行的埋地钢制燃气管道，感性耦合是其最主要的干扰方式。

对阻性耦合和感性耦合的防护，目前在实际工程中主要是通过加大管道与接地体的距离，减少干扰源的杂散电流，以及采取屏蔽、分段隔离、直接接地、钳位式排流等综合治理措施。

（二）排流保护方法

为了使管道中流动的杂散电流直接流回（不再经大地）至电气化铁路的回归线（铁轨等），需要将管道与电气化铁路回归线（铁轨等）用导线作电气上的连接，这一作法称排流法。利用排流法保护管道不遭受电蚀，称为排流保护。

1、直接排流法

把管道与电气化铁路变电所中的负极或回归线（铁轨）用导线直接连接起来。这种方法无需排流设备，最为简单，造价低，排流效果好。但是当管道对地电位低于铁轨对地电位时，铁轨电流将流入管道内（称作逆流）。所以这种排流法，只能适用于铁轨对地电位永远低于管地电位，不会产生逆流的场合，而这种机会可能不多，限制了该方法的应用。

2、极性排流法

由于负荷的变动，变电所负荷分配的变化等，管地电位低于铁轨对地电位而产生逆流的现象比较普遍。为了防止逆流，使杂散电流只能由管道流入铁轨，必须在排流线中设置单向导通的二极管整流器、逆电压继电器等装置，这种装置称排流器。而具有这种防止逆流的排流法称极性排流法。

3、强制排流法

在管道和铁轨的电气接线中加入直流电流，促进排流。这种方法也可看做是利用铁轨做辅助阳极的强制电流阴极保护。由于铁轨对地电位变化大，所以也存在逆流问题，需要有防逆流回路。这种方法可能使管道过保护，而使铁轨腐蚀加强，还可能对附近的埋地金属构筑物有干扰。故采用这种方法时应慎重。

（三）AT供电方式保护

在电气化铁路与管道交叉影响区域，为让回流电流尽可能多地经回流线流回牵引变电所，可缩短牵引网吸上线间距。考虑到为避免回流线将信号电路旁路，确保信号安全，吸上线的设置间距应大于2个闭塞分区，按每隔2～3km设置一处吸上线，以保证回流顺畅，以减小泄露电流。自耦变压器供电方式，简称AT供电方式。它不仅是电气化铁路减轻对邻近油气管道、通信线路干扰影响的有效措施之一，而且对电气化铁道牵引供电系统本身也有较好的技术经济指标，已经被许多发展电气化铁路的国家研究和采用。我国北京、大同、秦皇岛、郑州、武昌的电气化铁路，也是采用AT供电方式。目前我国已经运行及在建的高速铁路均采用AT供电方式。

三、电气化铁路跨越油气管道的保护应用

中石油石兰管道设计管径457mm，设计压力为10MPa，采用L415级钢管。穿越处管道设计压力为10MPa，管径为Φ457。本设计管段位于二级地区，一般段线路与穿越段线路设计系数均取0.6，输油管道均为Φ457×7.1mm。兰州新区新建铁路朱家窑至中川线及配套工程石化铁路牵引网采用带回流线的直接供电方式，全线设置牵引变电所一座，牵引网额定电压为25kV。管道在穿越兰州新区新建铁路朱家窑至中川线及配套工程石化铁路处，为黄土高原或黄土台原，岩性以土黄色粉砂质黄土或土夹砂岩、砾岩为主，土壤电阻率多在35Ω・m～78Ω・m，腐蚀性等级以弱、中为主；土壤中有机质含量低，无明显的细菌腐蚀危害。

由于本次设计采取地下穿越方式穿越兰州新区新建铁路朱家窑至中川线及配套工程石化铁路，感性耦合和容性耦合的影响忽略不计，主要考虑牵引供电系统对管道的阻性耦合影响。

电气化铁道阻性耦合的影响计算公式如下：

已知：西小川以东接触网最大电流为587A，hgd=8.5m， hdg=2.5m， Φg=1.219m， 则以有 y=10.61m ， υ=18.6736 。

通过计算，Ψm=156.4×10-4T

在不考虑管道现有的防护措施基础上，电气化铁路对于与铁路正交管道上的电磁影响远低于规定允许值。

对中石油石兰线三层PE外防腐层这种高电阻涂层管道，由于高干扰电压和小破损点，遭受的交流腐蚀的风险可能更大。

强电线路（主要包括高压输电线路和电气化铁路）对管道的交流干扰主要为电容耦合影响、电感耦合影响、电阻耦合影响和交流腐蚀影响。（电容耦合影响仅发生在管道架空，且未埋地前。本工程中中石油石兰管道已经埋地敷设完毕，对电容耦合影响不予考虑）。

本次采用固态去耦合器排流：这种方式是将去耦合器串入回路，由于去耦合器具有隔直流、通交流的特点，一方面可以应用在有阴极保护的管道上，另一方面也使得排流地床材料有更多的选择，不再局限于镀锌扁钢、钢管、牺牲阳极等材料，可以选择铜接地材料，铸铁材料等。去耦合器的导通电压根据可阴极保护的准则进行任意设置，一般为+2V/-2V，也可设置为+1V/-3V。

电气化铁路论文:浅谈电气化铁路接触网防雷技术

摘 要：在铁路运输中，电气化铁路具有能耗少、效率高以及污染小等优点逐渐得到广泛的应用。电气化铁路中接触网是关键的一个组成部分，由于其绝大部分都是裸露在自然环境中，一旦防雷不当，就会损坏绝缘子，造成线路跳闸最终影响到电气化铁路的运营，继而产生巨大的损失。为了提高电气化铁路供电的可靠性，保障变电所的安全运行，必须做好对电气化铁路接触网防雷问题的研究。

关键词：铁路工程；电气化；接触网；防雷技术

一、电气化铁路接触网防雷特点及类型

1、特点

接触网防雷性能的优劣主要由耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称之为耐雷水平；每百公里每年由雷击引起的跳闸次数称之为雷击跳闸率。线路的耐雷水平越高，线路绝缘发生闪络的机会就越小。电气化铁路牵引系统的绝缘、过电压保护和绝缘配合直接关系到接触网的防雷性能。接触网是一种特殊形式的输电线路，其防雷有它的特殊性：接触网无避雷线，不能有效防止直击雷。接触网系统中的架空地线和架空回流线虽然有一定的防雷作用，但因其架设高度没有达到有效防止直击雷的高度，仅能起到部分防雷作用；电气化铁道中成排的接触网支柱是利用回流线作闪络保护地线的集中接地，支柱基础上的螺栓可起到一定的接地作用，但普遍接地电阻较大。

2、类型

接触网系统常见的雷害类型主要有直击雷过电压和感应雷过电压两种。其中直击雷过电压主要是雷电击中导线和支柱产生的过电压。而感应雷过电压指的是雷击接触网地面后产生的过电压。当雷电击中附加导线和接触网支柱时，会导致雷击点阻抗的电位提升。当导线和雷击点之间的电位差超出绝缘子冲击放电电压时，导线会产生闪络与电压。由于附加导线和支柱的电位会大于导线电位。当雷电击中接触线会导致电压过大，这两种情况分别称为雷电绕击和雷电直击。

二、电气化铁路接触网遭受雷击的危害

我国地理面积广阔，不同地区气象条件差异很大，依据雷电日的不同，分为少雷区、多雷区、高雷区、强雷区和超强雷区。从目前开通的电气化铁路运行情况看，对于雷击接触网线路，概括起来可以划分为三种情况：雷击接触网附近的地面，在接触网上引起感应过电压；雷击支柱，在支柱上产生冲击电压，同时在接触网上引起感应过电压；雷直击于接触网，在接触网上产生行波过电压。根据统计数据分析，部分线路雷击事故比较频繁。具体危害表现为：雷电造成接触网绝缘子闪络，引起牵引变电所跳闸；铁路隧道中，常出现雷电击穿水泥壁；接触网支柱被雷击损坏等。

三、电气化铁路接触网防雷技术

1、架设避雷线。架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施，避雷线的主要作用时防止雷直击导线，同时还具有降低导线上的感应过电压以及减少线路绝缘子的电压等。

2、降低接地电阻。铁路沿线的土壤电阻率普遍较高，制作低电阻地网十分困难，且投入很大。接触网支柱在使用常规方法作成地网后，其接地电阻大都随着时间的推移而不断增高，而且随着气候的变化而不断变化。针对降低接地电阻的问题，采用的方法有：增大地网面积，增设垂直接地体，深埋接地网，使用降阻剂，零散的接触网支柱设置独立接地极等。可根据实际情况对支柱接地进行监测，使接触网支柱的接地电阻始终在规范规定值之内。

3、安装避雷器。雷电击中接触网时，如果产生的电压大于避雷器的放电电压，避雷器会立即将雷电流释放出来，并在工频电压下表现出高电阻，截断工频续流，避免绝缘子出现闪络的情况，使接触网持续稳定的工作下去。通过将线路避雷器安装在支柱上，可以有效降低雷击跳闸的概率。为了保证防雷效果，要尽量密集的安装避雷器。按照一个锚段设置一个避雷器的标准进行设置，可以将雷击跳闸率控制在0.452左右。按照接触网跳闸率的相关规定要求，雷击跳闸率的控制标准为0.83，因此，将跳闸率控制在0.452是符合规定要求的。为了保证避雷效果，只需要将线路避雷器安装在雷击相对集中的地方。

4、使用合成绝缘子。为了避免绝缘子被烧毁，首先要疏导工频电弧，避免电弧在绝缘子的表面燃烧。其次，使用避雷器和避雷线来避免工频电弧和线路闪络建立。除此以外要注意提高绝缘子的抗灼烧能力。当前输配电线路中主要使用合成硅橡胶绝缘子和玻璃绝缘子两种，在抵御灼烧能力方面，合成绝缘子具有明显的优势，当合成绝缘子被工频电弧灼烧时，喷出的气体会发挥吹弧效果，使电弧从绝缘子的表面离开。此外，在局部受热的情况下，硅橡胶材料不会马上炸裂，有助于恢复绝缘线路。在经过烧灼后，合成绝缘子伞群不会脱落，并且具有良好的绝缘效果，线路达到了重合闸的效果。而瓷绝缘子如果被灼烧，伞群落会全部掉落，绝缘效果会完全丧失，线路就不能重新合闸成功。虽然，合成绝缘子有良好的抗灼烧能力，但工频电流弧仍会破坏合成绝缘子。经灼烧后硅橡胶材料成分会产生变化，一些容易分解的物资受热后会挥发，致使绝缘子的增水性和抗污性降低。在以后的运行过程中，灼烧部分很有可能会出现老化脱落情况，严重影响线路运行的安全。

5、采用自动重合闸装置。牵引变电所馈线侧设有自动重合闸装置，由于大多数雷击造成的闪络事故在线路跳闸后能够自行消除，在馈线断路器跳闸后，自动重合闸也可恢复供电。在线路正常运行和保护供电可靠性上都发挥了积极的作用。

四、电气化铁路接触网防雷需要注意的几点

1、在铁路线路中，为了可以屏蔽接触网和正馈线，在铁路线路上增设了一根铝包芯铝绞线架空地线。为了雷电流可以有稳定的泄流通道，使用70型铜芯电缆增设在路基区段的基础和支柱中预留出接地螺栓之间。对于加强线区域，当加强线从运行中退出后，会和接触网的支柱产生短接，使加强线变成柱顶的架空线。对于这种情况，当加强线从运行中退出时，要将接触悬挂和加强线之间的连接拆除。并短接各个加强线固定处的支柱绝缘子，使用支柱基础和铜芯电缆将路基段的接触网连入到预埋螺栓上。将贯通地网和桥梁地段的架空线连接起来，接地电阻控制在1欧姆以内。

2、为了避免直接雷害，建议处于平均雷电日在40天以上的铁路，整条线路都要架设避雷线。对于少雷区域的铁路，要分析和统计沿线雷害情况，对雷害多发区和重要设备位置可以架设独立的避雷线。尽可能将避雷线安装在承力索的上部。

3、为避免感应雷害需在重雷区和高雷区的各个锚段设置避雷器。统计分析少雷区沿线雷害情况，将避雷器设置在雷害多发区。此外，还需要在敏感位置布置避雷设备。例如长度超过2000m的隧道两端、站场和分相端部的绝缘锚段关节、封闭雨棚的两侧、较长供电线上、高架区区域、高路基区域、架空转换处、电缆等重要区域。

结束语

随着我国电气化铁路运营里程的不断增加，高速客运专线的逐步投入运行，对牵引供电系统的可靠性、安全性提出了更高要求。由于雷电发生的机理十分复杂，我们还不能完全控制雷害的发生，但通过必要的防雷措施，可以减少雷害的发生，为确保牵引供电系统安全可靠运行。

电气化铁路论文:浅析高速电气化铁路27.5KV单芯供电线电缆及附件安装、维护

摘 要：本文介绍了高速电气铁路27.5KV单芯供电线电缆安装、运营维护方法及存在问题。

关键词：高速电气化铁路；27.5KV单芯供电线电缆及附件；安装及维护。

1 前言

高速电气化铁路27.5KV单芯供电线电缆普遍采用铜芯交联聚乙烯绝缘电力电缆，电缆主要利用在地理条件受限、环境恶劣处所，不能采用架空线路的供电线区段，电缆特点主要有不受线路落差限制；热性能好，允许工作温度高、传输容量大；电缆附件简单；制造工序少、工艺简单， 可靠性高。现电气化铁路电缆使用的越来越多，但是由于施工工艺不到位、安装不符合标准及日常运营、维护不当等情况，导致电缆及附件发生故障逐渐增多，从而影响供电安全。为了减少电缆发生故障的频率，提高供电线电缆的运行质量，必须严格按照施工工艺进行施工，正确使用维护方法。

2 电缆及附件安装

2.1 电缆的敷设

电缆原则上不采用直埋方式敷设，主要采用电缆分沟（槽）敷设、电缆穿管敷设方式。

2.1.1直埋敷设

2.1.1.1敷设条件

同一路径中电缆根数在 6 根以下，地下通道没有限制的场所宜采用直埋。在含有酸、碱强腐蚀或杂散电流电化学腐蚀严重影响的地段，不宜采用直埋。电缆埋深距地面的距离不得小于 0.7 m；如果位于道路上或耕地下时，不宜小于 1.0 m。当引入建筑物、与地下建筑物交叉及绕过地下建筑物处，可浅埋，但必须采取保护措施。

2.1.1.2敷设方式

电缆敷设前将沟底铲平夯实；电缆上、下铺垫不小于 100mm 厚的砂或软土，且盖以混凝土板或砖，覆盖宽度应超出电缆两侧各50mm；软土或沙子中不应硬质杂物。直埋电缆与道路、铁路、排水沟等交叉时应穿管保护，保护管的长度应超出路基每侧各 1m，超出排水沟底面 0.5m。如果采取特殊换土回填时，回填土的土质应对电缆外护层无腐蚀。直埋电缆在直线段每隔 50～100m 处、电缆接头处、转弯处、进入建筑物等处，应设置明显的方位标志或标桩。

2.1.2电缆穿管敷设

2.1.2.1敷设条件

电缆穿管长度在 30m 以下者，保护管的内径应不小于电缆实际外径的 1.5 倍；超过 30m时，应不小于 2.5 倍。地中埋管距地面深度不宜小于 0.5m；与铁路交叉处距路基不宜小于 1.0m；距排水沟底不宜小于 0.3m。保护管的弯曲半径不小于所穿电缆的最小允许弯曲半径。

2.1.2.2敷设方式

一般每管只穿一跟电缆，并不得使用未分隔磁路的钢管；并列管相互间不小于 20mm 的空隙。当电缆中间有接头时，应放在电缆工作井中。电缆进入排管的端口处采用防止电缆外护层受到磨损的措施。

2.1.3电缆沟（槽）敷设

2.1.3.1敷设条件

对电缆沟或隧道底部低于地下水位、电缆沟与其它水管沟、排水沟并行邻近、隧道与其它水管沟、排水沟交叉时，对电缆构筑物防水处理。电缆沟与其它水管沟、排水沟交叉时，电缆沟宜位于其它水管沟、排水沟的上方。

2.1.3.2敷设方式

上、下行电缆分沟（槽）、备用电缆与运行中的电缆分沟（槽），同沟（槽）中的电缆应满足消防隔离要求，每根电缆间间距保持2倍电缆截面积的距离。电缆沟沟壁、盖板及其材质构成，应满足承受荷载和适合环境耐久的要求。可开启的沟盖板的单块重量，不宜超过 50kg。同沟（槽）敷设电缆间距满足要求，每隔100米要有明显的标识加以区分，电缆间填充物不含可能破坏电缆表皮的杂物。

2.2电缆头制作

电缆头包括电缆终端头、电缆中间接头，必须选用相应电压等级高质量的中间和终端电缆附件。聘请电缆厂家或电缆头厂家专业人员制作。装好的电缆投入运行前应进行电气测试，合格后才能投入运行。

2.3电缆接地安装

2.3.1电缆应采用单点直接接地方式：线路较长时划分适当的区段，且在每个区段实施电缆金属层的绝缘分隔，实现单点直接接地；

2.3.2采用AT供电方式，一般不大于800m时，采用单点接地；大于800m，划分适当的区段，采用中间接地方式；

2.3.2.1采用单点直接接地方式时，一端直接接地，另一端宜通过护层电压限制器接地，电缆不大于100m时，不设护层电压限制器；

2.3.2.2采用单点直接接地方式时，连接户内户外的电缆户外一端接地，户内设护层电压限制器，连接隧道内外的电缆隧道内接地，隧道外设护层电压限制器。

3 电缆及附件维护管理

3.1日常维护

维护周期为1年1次，主要项目电缆外观检查、电缆支架、桥架及吊架外观检查、电缆敷设检查、电缆铠装层、保护层接地状态检查。

3.1.1电缆外观检查

3.1.1.1检查高压电缆外护层无破损、裂纹，无老化。存在问题应使用防腐热缩带或自粘带对其故障部位进行缠绕处理；必要时对整根电缆进行更换。

3.1.1.2检查高压电缆头应无破裂、烧伤及放电痕迹，线鼻子与电缆头顶部及电缆头尾端密封良好，无浸水、发热、烧伤现象；对高压电缆头存有破裂、放电现象，应及时进行更换处理；

3.1.1.3检查电缆头接地线连接牢固、无锈蚀和断裂。

3.1.2电缆敷设检查

3.1.2.1检查电缆转弯处、电缆中间接头处，穿过建筑墙体处、过轨道两旁等均位置电缆标桩或永久性标识是否齐备，直线段每50-100m设置的电缆标桩状态是否良好、是否齐备。

3.1.2.2检查电缆沟是否积水、电缆盖板是否完备。电缆通过的路径上不得有堆土、动土的现象发生。检查电缆沟的尺寸是否达标、检查直埋电缆的埋深是否达标。

3.1.3电缆铠装层、保护层接地状态检查。

3.1.3.1检查电缆的铠装层及金属保护层是否按照一端接地、一端通过护层保护器的要求进行接地，接地装置应状态良好。

3.1.3.2铠装层及金属保护层保护器接地引出线应采用铜绞线或镀锡铜编织线，其截面积应大于25mm2。同时经护层保护器接地的一端铜绞线或镀锡铜编织线应采取绝缘措施。引出线与护层保护器之间螺栓应有防松措施，并采取与周边环境绝缘措施。

3.1.3.3检查每一根电缆是否单独设置一处护层保护器，不同电缆不得共用一组护层保护器。铠装层和金属保护层之间可以共用一组护层保护器。

3.1.3.4对于多层电缆同杆架设的位置应检查电缆接地引线下是否有可靠固定，在护层保护器脱落后，接地引下线是否会倾入下层电缆的安全范围。

3.2试验管理

3.2.1电缆管理

试验周期1年1次，主要项目有交流耐压试验、绝缘电阻试验。

3.2.1.1交流耐压试验

电缆不能够采用直流耐压试验，由于不能有效地检出交联电缆及附件的缺陷；并可以导致电缆受损。电缆和与之相配的附件安装完成后应进行交流耐压试验。

3.2.1.2绝缘电阻试验

电缆芯对屏蔽层、电缆芯对地、屏蔽层对保护层进行绝缘电阻试验。其绝缘电阻值与上次测结果应相互接近，不应有短路，接触不良或短路现象。

4 结束语

为了确保高速电气化铁路27.5KV单芯供电线电缆线路的安全运行，施工安装及运营维护很重要，要做好电缆运行的技术管理，严格按照施工工艺安装，遵循正确的维护方式，减少电缆设备故障，从而减小高速铁路供电的影响。

电气化铁路论文:浅谈电气化铁路的改造发展

【摘要】本文主要论述了电气化铁路的改造和发展问题，分析了电气化铁路应该如何更好的进行改造和发展，提出了一些比较可行的建议和意见，以期可以为今后电气化铁路的改造发展提供参考。

【关键词】电气化铁路；改造；发展

一、前言

随着我国科技的发展，国民经济水平的提升，铁路电气化技术获得了长足的进步，电气化铁路发展的过程中，必须要进行恰当的改造，以提升电气化铁路的运行效果。

二、我国铁路电气化及其技术的发展

1958年，我国开始修建电气化铁路，从一开始便直接采用了最先进的电压等级为25kV的单相工频交流电，为我国大规模发展电气化铁路奠定了良好的基础。

2005年底，我国共建成开通43条电气化铁路，总里程达到20132km，成为继俄罗斯、德国之后的世界第三大电气化铁路国家。

2012年5月，铁道部印发的《铁路“十二五”发展规划》指出，到2015年，全国铁路营业里程达12万公里左右，其中西部地区铁路5万公里左右，电化率将达到60%左右。

回顾我国铁路电气化这半个多世纪的发展之路，从最初全面学习前苏联，到改革开放后积极引进和自主开发创新，已经基本上形成了自己的技术模式、设计手段、施工工艺及标准体系。技术装备的生产制造也有了很大提高，现在，中国已经成为世界电气化铁路大国。

三、电气化铁路的改造原则

1.接触网的电气化改造原则

充分利用现有设备，设计时采用正线外包式等装置，减少大规模改动拆动带来的资源浪费。将车站线距小幅度调整，保证超限列车能够正常运行。一般小幅度的调整就可以使车站超限货物列车运行能力得到大幅度提升。利用车站的渡线装置，恰当情况下，可以在车站的咽喉处架设渡线以使列车运行能够及时调整，方便了车辆的运行。对优化中的站台和雨棚的结构问题，可以根据车站具体的地理位置等条件，采用针对性的设计，采用不同的接触网基础设计和结构。在设计前要对多种方案进行论证，得到最优方案，达到节约成木的目的。当既有接触网锚柱影响了线路的改造时，要将新的锚柱设立在适当的位置，改造过度既有的接触网下锚。

2.电气化改造的成本原则

电气化铁路改造后，列车运行速度能够达到160公里/小时。电力机车运载能力强，运行速度快，同等情况下，能够大大提高铁路的运营能力。为了最大程度达到节约成本的问题，机械方面，可以适当采用租赁的方式，降低机械使用的成本。将单核计算的方式应用于人员使用中，提高同等条件下的机械利用率。对于技术工人和普通劳工，恰当调配相应比例，达到两者合理结合的目的。

3.电气化改造的安全原则

电气化改造过程中，要严格规范人员和机械管理，在对地区改造前，必须先进行实地考察，要求做到细致具体。对各个改造区段的供电措施，锚段参数等要实时全面掌握，有计划地进行各种改造方案的实施。电气接触网产生的高压电磁波会对周围环境产生一定的影响，也应该在改造过程中采取相应措施，避免因为电气化改造对电网系统产生比较大的运行不对称性，要对受干扰的部分，比如通讯设备，油田灯采取相应的保护措施。

4.施工方案的优化原则

施工人员要加强监督，将硬性管理与软性管理相结合，对于管理制度，既要人性化，又要注意纪律性。动态管理任务，在保证目标任务完成的前提下，细化到每一个单项工程任务，做好从整体到局部的细化工作。施工中，根据具体进度等其他情况，实时实地调整施工方案。将施工和运输两个方面分离开来，又不失两者的协调性，避免封锁性的改造。将具体施工措施落实到分解的单元，使运输安全的同时，保证施工的快速和优质。

四、电气化铁路改造工程施工组织管理

1、施工方案

既有电气化铁路改造不止是一个施工主体，在施工的过程中需要每一个参与进来的施工单位相互配合，属于综合性的工程。在电气化改造工程开工之前，需要与站前施工单位建立联络，了解其施工部署以及施工进度，结合本单位的实际情况，制定相应的施工部署和工程进度计划，编制出一套切实可行的施工方案。在编制施工方案的时候，应确保施工方案的合理、科学、适用。施工方案需要以工程中采用的技术标准和适用的施工规范为基础，并根据施工工程的实际情况，将一些对工程施工各种不利的外部影响因素充分考虑进去；施工方案的实施步骤需要满足施工进度，尽可能做到超前筹划、提前准备、及时实施；在方案编制中，采用的施工方法，应首先考虑成熟的施工技术，施工工艺以及工法的选择需符合工程的实际情况，因地制宜，提供良好的施工环境，提升施工效率；其次一定要注意对现有设施的保护，坚决避免对已有设施造成破坏。

既有电气化铁路多为运营线路，施工中首先保证铁路的基本运输功能，因此，每个施工作业点后，都须保持接触网完整和牵引供电正常。根据我国目前既有电气化铁路改造的现状，通常既要进行工程建设，又要保证铁路运输通畅。施工和运输之间难免产生冲突，为克服二者矛盾，常采用在保证基本运输的前提下，充分利用行车间隔时间进行施工。

接触网额定电压为25KV，对电气绝缘性能要求高，施工人员安全风险大，必须严格按照行调、电调下达的命令作业，采取完善的措施保证施工人员安全。每个作业点结束时，把可能危及行车的安全隐患都给消除掉。特别是临时工程中，接触网结构须安全稳固。

既有线施工有施工难度大、影响面广的特点，很多工作不能一次性完成，需要依靠过渡工程。而制定一个好的过渡方案，直接影响着工程进度和成本，因此，编制的过渡方案要简单易行，且有前瞻性和全局性，充分考虑永临结合。

施工方案编制的要点可归纳为：确保运营、保障安全、合理过渡。

2、施工封锁计划

既有电气化铁路须保证正常供电，而改造中大部分作业都要求暂时中断铁路运输，停电封锁区间。为合理利用天窗点，减小施工对运营的影响，施工单位需编制、提交施工封锁计划。施工方案编制完成后，根据施工方案确定的施工内容，制定施工封锁计划上报运管部门，批复后按计划组织施工生产。制定施工封锁计划要充分掌握现场情况，紧密结合站前施工单位部署和进度，具有连续性和超前性。施工封锁计划依铁路运输具体情况，围绕施工方案，结合工程施工实际进度，连续编制、合理调整、及时补充、充分利用。施工封锁计划分为年度计划、月度计划和日计划，年度计划作为框架，月度计划为施工主线，日计划则是施工的具体实现。

3、施工协调

既有电气化铁路改造工程中，设计单位经常由于相关单位提供的基础资料不详细、运营单位大修改造等原因，提供给施工单位的施工图，不可避免会与施工现场出现差异。同时由于点多线长，设计单位对于施工现场不可能处处了解，而施工单位又无权对施工图进行改动，如果与设计单位没有及时联系，势必造成问题积压而影响施工进度。根据现场情况，有部分接触网下部工程，可以划分到站前单位施工完成，这些都需要建设和施工单位及时与设计单位沟通，由各设计专业之间协调好，达到最好的施工效果。

五、结束语

综上所述，电气化铁路的改造必须要秉承一定的原则，在改造的过程中，要确保改造方案和施工方案的科学性，明确施工的要点和环节，确保改造施工合理有效。

电气化铁路论文:供电调度员如何对电气化铁路馈线跳闸进行快速组织处理

[摘 要]牵引供电设备开关跳闸是牵引供电设备运行状态不良的直接体现之一，设备隐患、故障或外界原因造成的跳闸，直接威胁着牵引供电设备的安全运行。牵引供电设备开关跳闸后，供电调度值班人员应根据开关跳闸给出的故障参数、结合跳闸时的天气状况及机车运行情况，迅速判断跳闸原因并组织处理。

[关键词]跳闸；快速处理；故障判断

一、供电调度快速处理牵引网故障跳闸的过程

1、信息收集

供电调度员接到跳闸报告后，首先全面收集故障信息。主要包括：

1.1变电所亭跳闸信息：开关状态、信号显示、保护动作情况、故标参数等。

1.2故障区段列车运行状况：及时通知列车调度和车站值班员，了解跳闸供电臂内电力机车状况，以及机车所在位置的接触网设备状态，故障区段周边环境、气候。

2、故障查找方法

2.1巡视检查牵引变电所设备

跳闸后，供电调度员首先命令值班员对其管辖设备重点巡查，必要时全面巡查，确定是否由于变电所设备故障引发的跳闸，避免变电值班人员的疏忽造成事故的扩大。

2.2供电调度员立即与列车调度员、车站值班员进行联系

了解线路机车运行情况，有无异常音响、放电弧光现象，有无异常，机车装载有无超高，车顶有无异物，机车内部有无故障，绝缘子有无闪络或击穿，有无接到设备异常报告，结合天气情况根据故标指示数据进行判断。

加强机车联控，扩大查找范围，调度员在查找过程中通过列车调度、车站值班员与行驶的机车司机进行联系，必要时要求工区人员对回库机车及时进行跟踪检查车顶绝缘，受电弓有无异常等进行查找判断跳闸原因。

查找跳闸区段近期工务、电务等其他单位有无线路大修施工，根据跳闸区段故标指示，判断这些施工地点是否造成接触网导高不够或绝缘子脏污造成跳闸。

3、故障判断和处理

供电设备抢修原则 ：“先通后复、先通一线” 。

供电调度接到牵引网线路跳闸后，要及时通知列车调度员跳闸范围和故障指示公里数及限速范围及公里数，并通知工区做好抢修准备。通过收集的信息，进行故障判断，并组织进行故障处理。

3.1牵引变电所馈线断路器跳闸重合成功时的处理

本线和邻线后续第一列动车组限速，列车调度员了解供电臂范围内的车站和动车组情况，本线或邻线后续第一列动车组司机观察接触网状态，若无异常，恢复正常行车速度。供电调度与列车调度联系，了解故障区段供电臂内的列车情况，并通过车站询问机车乘务员机车及线路有无异常情况。供电调度立即通知接触网工区按照跳闸时变电所故标指示值，登乘动车巡视和线路外巡视设备。

3.2.牵引变电所馈线断路器跳闸重合失败时的处理

牵引变电所馈线断路器跳闸重合失败后，供电调度员迅速了解供电设备情况，判断故障性质，在未查明原因时，通过列车调度员通知供电臂范围内所有动车组降弓进行试送电。若试送成功，则初步判断为动车组故障；若试送失败，则初步判断为供电故障。非永久性接地故障一般能强送成功，永久性接地故障一般强送失败。根据保护动作情况，判断正馈线或接触网故障，如已确定是AF线接地引起跳闸，可先断开该馈线的AF线有关开关，以直供方式恢复接触网供电。若馈线过电流保护动作，电流超过整定值且馈线电压不低于19kV，一般为过负荷跳闸，应在2分钟内试送电。

出现永久性接地故障后，当班调度员应巡视通知变电所、分区亭巡视设备，排除所、亭内部设备故障。通知工区拉铃准备抢修，通知列车调度该供电臂故障跳闸停电，同时通知该供电臂内的电力机车降弓。根据故测仪指示数值核算完线路里程后，询问列车调度跳闸时刻此处有无列车运行。结合气象情况等综合因素，在没有发现问题时，供电调度员应及时强送电一次，故测仪指示数值小于3KM时，应用分区亭环供强送电。强送成功，通知接触网工区参照故测仪指示范围（±3KM）对该供电臂进行设备巡视。强送失败，核对故障探测仪指示数值，与列车调度员取得联系，询问供电臂内机车乘务员和车站值班员有无异常情况。供电调度员通知该供电臂内所辖接触网工区出动，去故障探测仪指示的故障点（±3KM范围）进行设备巡视。巡视人员应随时与供电调度保持联系。通知相邻接触网工区做好故障抢修准备。通知抢修轨道列车做好准备。与列车调度员办理该供电臂接触网停电的手续。命令有关变电所、分区亭进行必要的倒闸作业或挂临时接地线。与抢修指挥人员协商制定抢修方案、临时恢复用时和正式恢复用时、停电封闭范围、要令方式、是否需要支援等情况。本着“先通后复，先通一线”的原则对故障设备进行抢修。抢修完毕后，及时恢复送电。送电完毕后，需要降弓或限速通过故障点时，指示现场坐台要令人员准确登记运统――46，提供升降公里标，电调核对后与车站并向列调办理有关升降弓手续。

对不易发现的隐性故障跳闸，必要时可派工区人员拉开绝缘锚段关节的隔离开关进行试送电，逐段进行故障排查。

3.3故障的判断

3.3.1永久接地：变电所断路器跳闸，重合闸和强送均不成功，可能由于接触网或供电线断线接地、绝缘部件击穿、隔离开关引线脱落或断线、较严重的弓网故障、动车组故障、倒树、上跨设施、外界异物、鸟害等。

3.3.2断续接地：变电所断路器跳闸重合成功，过一段时间又跳闸，可能是接触网或动车组绝缘部件闪络、树木与接触网放电、接触网与接地部分距离不够、接触网断线但未落地、弓网故障等。

3.3.3短时接地：变电所跳闸后重合成功，一般是绝缘部件瞬时闪络、接触网断线瞬时接地后脱离接地、电击人或动物等。

3.3.4查找故障应根据季节、设备所处的环境有针对性的进行，例如大雾、阴雨及雨雪交加时易发生绝缘闪络故障，应重点查找隧道及污秽严重的处所。

二、结束语

每次跳闸各不相同，这就要求供电调度必须保持清醒的头脑和清晰的思路，根据跳闸数据、结合天气情况、跳闸区段及以往经验及时做出判断，本着先通后复的原则快速进行处理，保证线路及时开通运行。

电气化铁路论文:高速电气化铁路接触网防雷问题的探讨

[摘 要]目前，我国高速电气化铁路地理区域跨度大，且无备用设备，接触网位于高铁线路的最上方，极易遭受雷击引起损坏。本文分析了高铁接触网遭受雷击的形式和我国常用的接触网防雷措施，并探讨了接触网防雷的改进措施，最后，针对我国高铁接触网的复杂环境提出几点建议，对我国高铁接触网降低雷害的研究具有重要意义。

[关键词]接触网；雷害；措施

1.引言

我国高速电气化铁路跨越区域大，多集中于南部和东部沿海等雷电活动强的地区。如，京沪高铁就跨越了江苏省、上海市和安徽省三地。高铁接触网有80%左右线路架设于高架桥上，相比普通的电气化铁路，高铁接触网遭受雷击的概率更大；据统计，杭深线雷击造成的跳闸达38%，每次都引起至少两趟动车限速。因此，研究接触网的雷击危害，以及接触网的防雷措施并进行完善和改进，减少接触网雷击故障，对我国高铁安全顺畅运行具有重要的意义和价值。

2 雷击接触网的主要形式

2.1 感应雷击

接触网遭受雷击的形式之一是感应雷击。它是指雷击的雷电作用在接触网附近，在地面放电，然后引起空气中电磁场的迅速变化，变化的电磁场会在接触网上产生感应过电压，雷击造成的感应过电压一般能达到数百千伏，引起接触网跳闸，从而影响高铁的正常运行，但感应雷击的危害相对较小，接触网雷害主要来至于直接雷击。

2.2直接雷击

直接雷击指雷电直接作用在接触网的某个部位，如接触线、支柱、承力索或附加导线上，直接雷击接触网造成的过电压等达到千千伏或更高，可直接烧损设备，维修困难，对高铁运行带来的危害不可过量。

3 我国高铁接触网常用防雷措施及分析

3.1 在接触网安装避雷器防雷

按照设计规范，在一些关键位置安装避雷器防雷，如供电线上的网点处、分相和站场两端的绝缘锚段关节处、隧道出入口处、较长供电线或AF线与接触网的连接处等等，一般采用氧化锌避雷器，避雷器必须接地。

3.2 降低接地电阻

若接触网支柱的冲击接地电阻相对较大，雷电直接作用在支柱上时，雷击电流在支柱的顶端就会产生很高的电位，造成绝缘子闪络，闪络电弧形成通道，导线经过这个通道接地。这样，若降低接触网支柱的接地电阻阻值，就能有效的降低雷电在支柱顶端形成的高电位，从而在一定程度上提高了线路的耐雷水平，这也是接触网防雷的有效措施之一。但是单独的接地系统无法满足相应的要求，只有采用贯通接地系统方为可行。

3.3 提高绝缘子的绝缘性能

雷电直接作用在接触网的某个部位，从雷击点开始，雷电流沿接触网向两端传输的冲击电压可达1500kv，而接触网绝缘子能够承受的绝缘电压为140kv，二者相比，雷击电压是绝缘电压的十多倍，足够击穿接触网的绝缘子，同时，若能够有效的提高绝缘子的绝缘性能，也可以提高接触网的耐雷水平。

4 高铁接触网防雷的改进措施和建议

4.1 对避雷器的选型和设备进行改进

4.1.1接触网采用更先进的避雷器和避雷器在线检测技术

目前我国使用的避雷器以串联间隙氧化锌避雷器和氧化锌避雷器为主，但在实际运行中，避雷器的电阻片可能因为动作次数多而引起老化失效，或内部受潮灵敏度降低，还存在其他一些缺陷或故障导致避雷器出现故障影响正常运行。为了确保避雷器的安全可靠运行，近年来，出现了避雷器的在线监测器，逐步得到推广使用。避雷器在线监测器将泄漏电流检测功能和放电计数器整合在一起，通过参看检测装置的计数动作次数和避雷器运行的漏电流值，实现在线检测，可是随时掌握避雷器的运行性能判断避雷器是否安全可靠。

4.1.2适当增加接触网避雷器的设置点

若高铁接触网安装的避雷器的数量过少，长距离没有避雷器，一旦遭受雷击，避雷器的保护动作就会滞后。或是接触网绝缘子遭受雷击过电压的时间过长，雷电波在接触网上传输，不断进行折射和反射，必然引起电压升高，最终导致设备损坏。因此，高铁接触网防雷设计时，既要考虑一些关键设备处，也应充分考虑距离因素，合理设置避雷器的装置数量和安装位置，减少接触网设备承受雷击电流的时间，最终达到降低雷击设备故障的发生率。

4.1.3避雷器安装失效脱离器

每台避雷器均安装脱离器，脱离器能够在避雷器故障是分离故障避雷器和需要保护的线路，自动排除故障确保线路能够迅速恢复供电。

4.2 优化高铁接触网的结构布局

高铁接触网结构复杂，架设点较多而且行程较长，而接触网上能够安装避雷器进行防雷的范围有限，避雷器也只能防止其保护范围内的接触网，超过范围起不到防雷作用，而高铁接触网的行程相对较长，因此，需要对接触网的结构布局进行优化。现行接触网避雷器的结构多是带串联间隙的，内部复核绝缘子的长度相对短，一定条件下，耐压能力低，必然增加污闪事故率。若大密度的安装避雷器，则极大的增加工作量和费用，而且，若避雷器的绝缘子击穿故障，在外形上看不出损坏，不方便排除故障和维修，延长了故障处理时间，一定程度上，避雷器过多反而影响高铁的运营。与增加避雷器相比，优化接触网结构，全线架设避雷线进行接触网防雷的方法还是可行的。

避雷线对线路的防雷水平对使用保护角表示，它是避雷线同外侧导线的连线与垂直线之间的夹角。保护角越小，导线能受到的保护也越可靠。高压输电线路防雷设计中，保护角一般为20度到30度。因而，高铁接触网全线架设避雷线时多采用柱顶方式，连接接地引线和架空地线架，经支柱的接地孔接地，能及时将雷击电流引入大地，从而有效防止雷害。

4.3采用差异化防雷措施：

随着我国高铁的全面发展，高铁接触网防雷时必然面对各地不同特点的气候天气，这为高铁接触网防雷工作带来极大的困难，尤其是多雷区或自然环境污秽的地区，因此，高铁接触网防雷设计时，应考虑到气候等差异，制定差异化防雷措施：

4.3.1为提高高铁接触网的防雷效果，建议将接触网根据雷击发生频率将其进行分类，划出高雷区和重雷区，进行重点防护。如将年平均发生雷电天气40天以上的区域分为高雷区和重雷区，这些地区应全线架设避雷线，而每年雷电天数不足40天区段的高铁接触网，根据沿线的实际雷害情况，在重要区段或设备处单独架设避雷线或安装避雷器，尤其是雷害多发区段，更是做好调查，不能出现遗漏。

4.3.2为防治感应雷电的危害，应在高雷和重雷锚段内安装避雷器，在其他地区也不能懈怠，应沿高铁线对接触网的雷害情况做详细调查，并进行统计分析，在易遭受雷击的区段增加避雷器数量。同时，在一些敏感位置和合理的距离处也应安装避雷器，如高路基、高架桥、封闭雨棚两端、电缆与架空线转换处、长度2 000 m及以上隧道的两端、分相和站场端部的绝缘锚段关节、AF线或较长供电线与接触网的接线处等。同时运用有泄漏电流检测功能和放电计数功能的避雷器，并对每次跳闸建立雷击分析制度，寻找规律，制定有效措施进行防雷。

4.3.3合理选择具有较强耐压的绝缘子。应加大对绝缘子的研究，研发新的主流绝缘子替代产品，如研究新型具有疏导功能的绝缘子等。

4.3.4创建更完备的接地系统。接地系统是减弱雷电危害的根本方法，只有将雷电流导入大地才能消除雷电流电压对设备的损坏。

电气化铁路论文:高速电气化铁路接触网防雷研究

摘 要：高速电气化铁路中，接触网作为给机车提供电能的主要设备但是由于其位于高速铁路的顶端，容易受到雷击。本文主要是对高速电气化铁路接触网防雷进行阐述，并对接触网防雷害和相关技术进行具体分析，并结合实例对接触网防雷存在的缺点提供了可行性建议，希望本文的分析，可以给高速电气化铁路接触网防雷研究提供参考，为今后高速电气化铁路发展提供一些借鉴。

关键词：接触网系统；电气化铁路；防雷

我国电气化铁路呈东西纵贯南北形式，各个地方的差异显著，所以高速铁路经常使用高架桥形式。由于接触网位于电气化铁路的最高端，所以受到雷击的可能性比较大，一旦遭受雷击，将发生线路跳闸等问题，严重时还有可能给列车运行造成影响，所以对高速电气化铁路接触网防雷进行研究是很有必要的。

1 防雷设计现状

1.1 国内接触网防雷现状

经过对铁道电气化设计规范的研究发现，多发雷区应该安装一些的避雷设置，如对分相、站场绝缘关节、供电线、长度在2000米的隧道两端和接触网的位置安装，减少雷电造成的损失。经过分析发现，国内高速电气铁路防雷措施依然存在很多不足之处，容易引发一些雷击损害事件。如京沪高铁在雷击的情况下，发生多次跳闸，导致列车晚点，给铁路运行造成了严重影响。

1.2 国内外防雷措施

德国防雷时，主要从接触网在一年可能受到的雷击次数出发，不考虑直击雷防护。防雷的时候，主要利用避雷器控制电压形式避雷，对雷电频发区域进行控制，其他区域不进行防雷设置。

日本属于海洋国家，雷电发生较多。按照雷电级别，可以将国土地区划分为ABC三个级别，同时还要根据地区的特点进行防雷处理。A区防雷的时候，主要利用全面防雷措施进行防护，架空避雷线为全线，避雷设置经常设置在牵引变电所出口、接触网开关两侧、架空线终端及架空线和电缆的连接位置。B区域防雷采用重点线路、重点设备进行防护，需要场所沿接触网假设避雷线，将避雷器位置经常设置在接触网隔离开关的两侧、架空线终端以及架空线和电缆连接处。C区域防雷设置在AB区域之外，避雷器位置设置在牵引变电所出口位置、接触网开关两侧以及接触网和架空线缆的连接处。

2 接触网危害分类

2.1 雷击接触网近地面

当雷击接触网距离在65米以内，接触网产生的感应电压可以使用U=25×■（kV）计算；使用50%闪络电压可以衡量绝缘耐雷水平的参数。当盘式绝缘子和棒式绝缘子50%闪络电压为临界数值时，可以将接触网耐雷水平表示为Ign=■。

2.2 雷击接触网支柱

绝缘子闪络是雷击接触网引起的一种状况。当雷电加载到支柱上的时候，就会在接触网导线上产生很大的电压，雷击支柱的时候，产生的电压可以表示为U1=R×I+L■，其中L表示等值电感；R表示支柱产生的冲击电阻，泊头陡度可以表示为？琢=■=■。雷击支柱的时候，会让雷击部位的电磁场迅速发生变化，导致电磁感应线路上产生感应电压，通常电压极性和雷电流方向相反。按照惯例，进行防雷设计的时候，雷电变形为斜角平顶波，如果波头长度为2.6？滋s，按照上述计算，可以计算U2=■h。其中U2表示感应电压；h表示导线距离地面的高度，（m）。接触网棒式绝缘产生的电压就为反击过电压和接触网感应电压之和，即U=U1+U2=R×I+L■+■h。

从上述分析可以发现，线路绝缘子串上产生的雷电与电压和电流、导线长度、导线高度、陡度、支柱接地电阻具有很大关系，如果U和接触网棒式绝缘子串U50%雷电冲击放电电压大或者相等的时候，支柱会对线路产生反射，则线路耐雷水平可以表示为Izm=■。

3 接触网系统防雷

3.1 接触网防雷基本原则

经过对相关资料的分析发现，接触网防雷时，必须遵循相应的防雷原则，然后划分雷击等级和雷击发生的跳闸率，结合分析并制定相应的防雷措施；接地系统和接触网防雷改造结合；各种避雷措施结合防雷；避雷器和接闪器结合防雷等原则是接触网防雷的基本原则。

3.2 防雷技术

经过对国内网防雷措施的分析和了解可知，现阶段进行防雷的技术主要有以下集中类型：第一，安装避雷线防雷。避雷线的安装对避雷防护具有很大作用。避雷线的设置对直接雷具有很大作用，特别是接触网系统绝缘等级非常低下的时候，使用避雷线可以将电压引到绝缘子闪络中，减少了雷电直接产生的雷击。通常将避雷线安置在承力索上方或者支柱上方。第二，安装避雷器防雷。避雷器的安装通常适合雷电多的区域，雷电器安装的数量越多，避雷效果就越明显。第三，选择恰当的绝缘子。雷电系统发生故障的主要原因就是绝缘子不能正常恢复，特别在一些污染比较严重的地区。所以，必须在污染严重的地区安装性能较好的绝缘子，可以使用伞裙结构和大爬距类型的绝缘子。

4 现阶段防雷体系存在的问题和改进方法

经过对《高速铁路设计规范》的查阅并结合实际工作，提出了以下几种改进措施。第一，加强直击雷防护。京沪高铁接触网很多位置都没有设置避雷线。由于接触网关键部位一直增加架设高度，导致防雷效果不断减弱，特别是防护直击雷。所以可以使用增加避雷线的方式进行防护。第二，使用避雷器在线检测。由于很多高速电气化铁路都使用氧化锌作为主要避雷器，但是此种材料的主要缺陷是会随着时间的增长，发生失效。使用避雷器在线检测技术可以对漏电流的大小和计数器动作进行控制，增加了避雷效果。

结束语

本文主要对高速电气化铁路接触网防雷进行研究，重点分析了接触网的危害部位、重点防雷部位和一些简单的防雷措施等，希望这些措施可以对高速电气化铁路接触网防雷提供参考，增加防雷性能，为今后高速电气化铁路发展提供一些借鉴。

电气化铁路论文:电气化铁路接触网防雷技术及措施浅析

摘 要：雷电在电气化铁路接触网设备运行危害严重，极易造成设备损坏绝缘破坏引发跳闸甚至中断供电故障，本文在对雷电机理、形成原因及分类研究的基础上，针对防止雷害的主要因素制定预防对策和技术措施，对电气化铁路的防雷探索和现场实施具有指导意义。

关键词：电气化铁路；接触网；防雷；措施

1 概述

电气化铁路在运输系统中逐渐承担起明显重要的作用，但接触网设备周边环境的变化和日常极端恶劣天气不断增多，接触网设备因雷击引发跳闸故障日渐频繁，给供电设备的安全运行埋下隐患。如何防治雷击引发的闪络造成接触网设备跳闸成为电气化铁路发展的重要部分之一。本文着重从雷电机理、形成原因进行分类研究的基础上，结合管内电气化接触网雷害故障的实际情况，针对防止雷害的主要因素预防对策和技术措施进行研究。

2 雷电产生的起源和过程

根据统计在我们生活的地球整体范围内，雷电生成的频率十分可观，随时地球上都约有两千多个地点正遭受雷暴，每秒钟地球就有上百次雷电，众所周知我们生活的地球是大电容体，空气中的水滴（或冰晶、雹粒等）在地球的大气电场中形成感应电荷，下端为正电荷、上端为负电荷，与大气中上升的负离子的电荷中和，使水滴带负电，形成雷（雨）云起电后的电荷分布。雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。

3 雷电表现的方式和分类

雷电的形式分为枝状闪电、带状闪电、叉状闪电、片状闪电、球状闪电、联珠状闪电。

按空间位置分类。云闪：云内闪电和云际闪电（两片云之间）。地闪：俗称落地雷，是日常防雷主要研究对象。

接触网雷击主要分为直击雷击、感应雷击两种形式。直接雷击：雷云直接对接触网供电设备放电。感应雷击：雷云通过静电感应或电磁感应在接触网附近的支撑装置、接触悬挂、附加导线上产生感应电压。

4 接触网雷击具体案例

在我国电气化铁路接触网设备由于雷击造成的跳闸可达到30%-60%，而高速电气化铁路比率更高。高铁线路地处空旷地带，多采用高架桥方式，线路两侧高大建筑物少，因此对于雷电来讲目标比较突出。在强对流、雷暴天气高铁接触网受雷击跳闸情况比较突出。根据统计，仅2014年我国全路34条电气化铁路就发生设备雷击跳闸就达到1214件，尤其是处于山区、桥梁等地形环境复杂的地区，雷击引发的跳闸故障率更高。

以管内开通的某高速铁路线路为例，此高速铁路长413.363km，全线正线采用AT供电方式，联络线、动车走行线采用直接供电方式。自2014年7月1日开通以来，共发生26起雷击引起设备损坏的事故。占故障总跳闸的比例达57.7%。

其中典型案例有：

4.1 区间对向下锚正馈线烧伤（图1）

4.2 正馈线对向下锚处绝缘子闪络（图2）

4.3区间对向下锚处正馈线对绝缘子放电（图3）

5 接触网雷击特点分析

5.1 按接触网雷击部位来看

从雷击接触网设备部位分类统计来看，对接触网附加线、支撑装置的平腕臂、斜腕臂绝缘子、站场软横跨承力索端部绝缘子、接触悬挂下锚绝缘子、避雷器等均发生过雷击闪络击穿，其中尤其是正馈线和斜腕臂绝缘子可占到雷击闪络的50%以上。

5.2 接触网结构方面分析

区间正馈线的安装高度在距离轨面10.3m处，其下方2m才是接触悬挂，在雷电面前正馈线相当于为接触悬挂起到了防护作用，雷击比例大大增加。站场软横跨横承力索端部绝缘子基本在13―15m的位置处，处于最高的地方，也成为了雷击的首要对象。

5.3 从雷害后果分析

①接触网绝缘子破碎、损伤。接触网防污式绝缘子的雷电冲击耐受电压水平悬式绝缘子为300kV、棒式绝缘子为270kV，但该绝缘水平只表现于新线建成的较短时间内。由于接触网安装高度低，周围污染因素多，随着运营时间的增长，绝缘子污染严重和老化导致绝缘水平不断降低，这也是接触网遭雷击后绝缘子常被击穿的主要原因。

②承力索断线、接触线烧损。无论直击或绕击，最终结果都是在接触网线索上形成超高过电压，由于不能及时泄流时就会烧损线索。

③支柱顶帽裂损、肩架金具因电流烧损等。由于支柱高于接触网其它部分，所以更容易成为雷击首要部位，造成设备损坏。

④避雷器击穿等。由于避雷器的接地条件多样，而铁路接地随着运行时间增长条件恶劣，部分接地锈蚀严重加上铁路沿线地质环境因素，使得接地电阻较大，无法达到设计要求。感应雷击造成过电压后，避雷器的最大残压值大幅提高，可能会造成绝缘子闪络及击穿。

6 防雷现状情况分析

6.1目前电力系统防雷策略及其技术对策

中国电力网采用的防治雷害措施是以对雷电加强监测为指导，电力系统构建雷电监测研究平台，实现了对雷电发生情况的实时监控。同时采取差异化的防雷手段，从而实现大力减少雷击的目的。电力系统输电线路防雷目标是提高线路的耐雷特性，降低线路的雷击跳闸率。电力系统在研究确定线路防雷方式时，综合考虑系统的运行方式、线路的电压等级、重要程度、线路经过地区的雷电活动的强弱、地形地貌特点、土壤电阻率高低等自然条件，根据技术经济比较的结果，采取合理的保护措施。

6.2 国内接触网防雷情况

接触网防雷装置主要由接闪器或避雷器、引下线和接地装置组成。

①接触网线路防雷的接闪器通常为避雷线方式。架设避雷线的目的是为了利用避雷线的屏蔽作用，保护下方的设备不受直接雷击，并和良好的接地装置配合，将雷电流迅速泄入大地，降低雷击引起的过电压。

②装设避雷器方式。路内接触网设备防雷均采用避雷器的方式，《铁路电力牵引供电设计规范》规定接触网避雷器的安装位置在：分相和站场端部绝缘锚段关节；长度2000m及以上的隧道的两端；较长供电线或AF线连接到接触网上的接线处；强雷区应架设独立的避雷线，接地电阻值10Ω。

③引下线是用于将雷电流从避雷线传导至接地装置或利用等电位连接降低反击过电压的导体。目前暂按通行做法，避雷线每隔800～1000m设置一处引下线。引下线的材质、结构和最小截面应满足雷电流强度检算并不小于避雷线的铜当量载流截面。

④接地装置：接地体和接地线的总和，用于传导雷电流并将其流散入大地，同时降低反击电压。当接触网受到雷击过电压或操作过电压影响时，电流通过避雷器流入大地，造成避雷器接地极附近电位升高，如果接地电阻过大，会对接触网以及周边设备造成反击，引起变电所跳闸或烧坏信号与通信设备。

7 接触网防雷的措施和方案

结合管内电气化线路的具体运行情况和历年来雷害故障的情况，为充分防治雷害，需从以下几个方面完善接触网的防治方案。

7.1 利用现有资源逐步构建丰富电气化铁路的雷电监测网络

首先由路局、供电段、车间建成三级网络，积极争取电力、气象等部门现成的雷电定位资料，掌握管内电气化雷电数据和规律。为铁路沿线雷电活动监测、雷电预警、铁路雷电事故实时查询、事故调查、雷电数据挖掘和统计提供技术平台。

7.2 装设避雷线

架设避雷线是降低接触网雷击跳闸概率和避免绝缘子损坏最有效的措施之一，对处于多雷、高雷、强雷区的电气化线路，应结合线路条件以及雷电防护要求，以架设避雷线为主，一种是按折角法计算，避雷线增高肩架高度须在柱顶以上约2.5m（按45°保护角考虑），一方面增高肩架尺寸和重量较大、在支柱上固定困难、施工安装难度大，另一方面对支柱的稳定性有较大的影响。

另一种是按滚球法计算，避雷线增高肩架高度须在柱顶以上约1m，对支柱稳定性影响较小，易于工程实施。架设避雷线后可引导雷电向避雷线放电，通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地，

从而使被保护的接触网设备免遭雷击。对于建设中或已开通线路，可逐年进行接触网防雷改造试验，实施增设避雷线功能的改造方案。

7.3 提高接触网整体接地水平

接地系统的好坏直接决定了防雷措施的效果，设计、施工部门要确保防雷接地装置的等效电阻值满足要求，运营管理单位应定期检查维护防雷设施、定期测量接地电阻等参数，发现问题及时处理。每年雨季前对管内接地装置进行一次全面摇测，测量接地电阻不满足要求的增加或更换接地极。对隔离开关、避雷器、架空地线处的单独接地极进行整治处理，重新埋设接地极，部分处所装设石墨接地极，以保证接地良好。

7.4 加强线路绝缘

防治雷害可采取增加线路绝缘的方法，主要办法一方面是增加接触网设备中复合绝缘子的应用，接触网下锚、分段、分相用绝缘子优先采用复合绝缘子，避免雷击绝缘子损坏造成严重后果。另一方面是增加绝缘子串中的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气间距等等。为减小绝缘子绝缘性能降低带来的影响可加强绝缘清扫维护，每年进行2次带电水冲洗和人工清扫，对污染严重的绝缘子随时进行清扫。

7.5 安装避雷器

安装避雷器（避雷针）是防雷的重要措施，在支柱接地电阻相同的情况下，安装避雷器可大大提高线路耐雷水平。当支柱接地电阻为30Ω时，无避雷器时的线路耐雷水平为12kA，安装避雷器后，线路耐雷水平提高到24kA。确定避雷器的安装密度、防护范围、分流情况和失效条件是制定合适的接触网防雷措施的前提。运行中在雷雨季节到来之前，安排对管内避雷器进行避雷器预防性试验，对状态不良避雷装置及时安排更换，确保设备雷击状况下，防雷设施能够起到保护作用。

7.6 加强雷击跳闸分析

高度重视雷击跳闸放电点查找和故标分析修正工作，一是雷雨天气发生供电跳闸后，采取添乘动车组（机车）、栅栏外巡视等方式，及时组织人员对故标指示2km范围内相关设备进行巡查，当日天窗点内停电检查，及时发现雷击对供电设备的损坏情况并及时采取更换绝缘子等措施，消除安全隐患。二是对故标等跳闸保护动作信息与巡查情况进行分析比对，及时修正故标参数，不断提高故标的准确性。

7.7 快速恢复供电

由于接触网正馈线位于接触网上方，极易遭受雷电侵袭，且发生故障后，故障查巡、处理时间长。所以在现场运行中可采取在牵引变电所内正馈线上加装隔离开关，当正馈线发生故障时，及时拉开隔离开关，将正馈线退出运行，由AT供电方式改为直供方式，最大限度地压缩故障延时，快速恢复供电。

8 结语

接触网设备具有线长、露天、高电压、无备用等特点。在雷雨天气情况下，遭受雷电袭击的概率较大。加强接触网的防雷措施、提高接触网的耐雷强度是保障接触网设备安全运行及铁路运输畅通的一项重要措施。在运行实践中必须不断总结经验加以防治，从而确保运输安全。

电气化铁路论文:电气化铁路牵引变电所馈线保护功能分析

【摘要】随着我国经济水平的不断提高，高速电气化铁路的建设给人们的生活带来了巨大的便利。为了确保电气化铁路运行的平稳性与安全性，相关人员就要对为高速铁路提供电能的牵引变电所的馈线进行运营维护工作。本论文就在此基础上结合有关电气化铁路建设的文献以及本人在电气化铁路的运行过程中的工作经验对牵引变电所馈线在运行中遇到的故障问题进行分析，再重点对其的保护措施在实际运用中的功能作深入分析。

【关键词】电气化铁路;牵引变电所;馈线故障;保护功能

在电气化铁路中牵引变电所是牵引供电系统中重要的组成部分。因此，相关人员一定要做好对牵引变电所馈线的保护工作，确保其性能良好及安全运行。一般牵引变电所的保护系统是由以下几个部分组成的：变压器主保护、变压器后备保护、馈线保护及其他一次设备的具体保护组成的。而在其中，最具有不稳定性质的馈线在条件极差的铁道环境中更易产生故障问题，这会导致整个牵引供电系统的运转困难，从而对电气化铁路的安全运行带来影响。因此，相关人员重点要对馈线的正常供电实施保护工作。

一、牵引变电所馈线故障问题的有关分析

1.1馈线故障的简要介绍

接触网出现故障是在电气化铁路牵引变电所中最常遇到的问题之一，也是发生频率最高、范围最广的一种故障。随着电气化铁路的发展，特别是高速客运专线的建设运行对电能的需求与质量的要求越来越高，馈线故障就亟待解决，对馈线继电保护的功能就需要越加完善、准确，不然就会影响牵引变电所供电系统的正常运转。

对于馈线故障的处理技术经过了三个不同的阶段，分别是：人工式馈线处理阶段、分布式馈线处理阶段以及集中式馈线处理故障阶段。研究人员对这三种不同阶段的处理方式进行了大量的试验后指出分布式馈线处理方式是最基本的解决馈线故障问题的方法。

1.2馈线故障的原因分析

馈线故障是归属于接触网故障又称短路故障中的一种典型的故障类型，其发生的频率高，范围广泛。在2013年3月9日13：16左右，京广高铁定州东站的牵引变电所211#、212#的馈线发生跳闸现象，经过相关人员的整体故障排查后进行了手动合闸操作，结果合闸失败。随即在13：29分，相关人员从开展供电调度工作，将定州东站的牵引变电所的F线撤下，给予T线供电成功。接着在3月10日凌晨左右，相关人员对天窗内的基础设备进行检修时发现，在保定东至定州东站的跨中处F线与PW线有灼伤的痕迹。对此，有关人员召集所有设计工程师开会对此问题进行研讨，经过细致的现场排查与检修工作以及在查阅了借鉴了国内外著名的有关著作后，这起馈线灼烧事故的主要故障原因是受当时强风天气的影响，F线与PW线发生放电现象，这次放电主要的原因是在F线与PW线对向下锚柱处，其之间的动态安全距离小于规定的300mm。

仔细分析以上的京广高铁的牵引变电所馈线发生故障的典型案例后，我们大致可以得出易引起馈线发生故障现象的原因主要有以下两种因素：

1.2.1客观原因

由于接触网长期暴露于空气中，受到空气中的阳光、大气、微粒子等漂浮杂质的影响，其稳定性不强的绝缘层就会产生故障现象，间接就会导致接触网馈线产生短路故障，进一步会对接触网的馈线部分产生一定的安全损害。虽然这种故障问题的发生率极高，但是由于其本身对整体供电系统所构成的安全危害性较少，因此，只要相关人员积极采取处理措施，就可以避免此类问题的发生。

1.2.2主观原因

这里所指的主观原因大致可以概括为牵引变电所本身的性能不完善、设计人员设计的不合理以及科学供电技术的不完善这三个方面。在电气化铁路中牵引变电所是一种把区域电力系统送来的电能通过牵引变压器将220kV的电压降至27.5kV，再输送到铁路上的接触网，为电力机车提供电力来源的电力设施，其本身由于科学技术的不完善，以及在铁路干线的分布与设置布局上面没有做到结合实际地质情况等特点，使得牵引变电所的设置与布局不够合理等从而导致变电所里的馈线产生不同的故障问题。

二、牵引变电所馈线保护功能的深入研究

现如今，只有积极的采取合理的方式去完善牵引变电所供电系统中的馈线保护装置，使其能正常地在实际应用中发挥其应有的性能，这样才能促进我国的电气化铁路的高效运行与快速发展。下面就主要分析在日常操作中应用最广泛，解决馈线故障问题的两种可行方法，并对馈线保护提出了完善策略。

2.1距离保护措施的原理及应用分析

为了能够检测出被测试线路的电压与线路电流的比例大小，从而更好的去解决馈线故障，我们就要采取这种叫距离保护的方式。距离保护措施是由启动元件、方向元件，阻抗元件、时间元件与出口元件这四个部分组成。在距离保护措施中还有一个元件也很重要，它就是阻抗继电器，其通常都是单相式的，其可以在继电器内只加入一个电压u与一个电流i，而在这继电器中电压u与电流i的比值就叫做继电器的测量阻抗值Zm。通常的测量阻抗可表示为：。一般的阻抗继电器可以分为以下三类：

（1）圆特性阻抗继电器

在其中最常见的就是全阻抗继电器，它是一个以坐标原点为圆心，以阻抗值的绝对值为半径的一个圆形，在圆内区域为保护区，圆外为非保护区。在保护区内工作的表达式为。只要测量阻抗机器在保护区内，那么继电器就在工作状态，从而达到保护馈线的作用。

（2）方向阻抗继电器

在方向阻抗继电器中的圆形构建就不同于圆特性的阻抗继电器，其是以一个阻抗值的绝对值为直径并且通过坐标原点的圆，同理圆内保护，且保护的动作具有一定的方向性。其特点在于对于加入到阻抗继电器中的电压与电流会产生相应的变化，致使其的动作阻抗就会不同。

（3）偏移特性阻抗继电器

此种类型的阻抗继电器是介于上述两种阻抗继电器性能之间的一种，其的动作特性发生了向右偏移了一个量的改变。其的特性圆的组成方式也会有所不同。

分析完不同类型的阻抗继电器后，通过图1距离保护措施的原理示意图，我们可以设阻抗继电器的使用电压为Uop=Um-ImZset，这里的Zset是指在馈线中要保护的区域的阻抗值。由此得知，在馈线的保护区域内出现短路的故障，电压小于0，如果在馈线的保护区域外出现短路的故障，那么电压就会大于0.当整体电压值大于测量阻抗值时，这就表明此时变电所处于保护馈线的状态。

在分析距离保护时限的特性时，我们可以借鉴参考三段式保护电流的时限设定。距离保护的时限配合是馈线进行防护工作的首要选择措施：

例如在新丰镇铁路牵引变电所，其采用了国内目前最先进的综合自动化设备，其中设有18条不同区域不同方向的馈线传输电能，在有一次使用过程中由于受到了外界环境的影响，绝缘层发生了故障，导致其供电系统整个瘫痪，在经过专业人员的仔细排查与分析后，采取增加电流的方法使得测量阻抗值逐步增大，起到了对馈线的保护作用。由于其反应的电压与电流值较直观，明显，又便于测量，测量结果又较为精确，因此，人们多采取这种距离保护措施去解决馈线故障的问题。

2.2自适应距离保护措施应用分析

在对自适应距离的保护措施进行试验时我们采用的是综合谐波含量，利用新的数学定义式对测量阻抗值进行了细致的计算，由于供电系统的电力机车中含有丰富的奇次谐波能量，所以测量出的谐波阻抗值如果功率大于整定值，那么就表示自动收缩继电器的功能处于边界状态，如果测量出的阻抗值大于整定值，在遇到馈线发生短路问题时，一定量的谐波能量也会在短路的线路中存在，这时将短路线路的综合谐波含量定位一个参数，将测量出的阻抗值与这个定值参数进行比较分析，当阻抗值小于这个综合谐波含量值时就表明此刻保护装置应减少或停止对于边界的收缩。由于自适应距离保护措施设计到不同领域的专业知识以及其需要利用不同的数学与物理公式进行试验与计算，在一般的实际操作中，专业人员还是更青睐于使用距离保护措施来提高牵引变电站馈线的防御性能。

当检测到的二次谐波含量超过整定值时，会闭锁距离保护：

其中：KYL为二次谐波含量整定值。

・动作特性实现

当检测到的综合谐波含量超过整定值时，会对距离保护抑制：

其中： =（I2+I3+I5）/I1;

I1、I2、I3、I5―分别为基波、二次、三次、五次谐波分量;

Kh─谐波抑制加权系数;

Rh、Xh―分别为考虑谐波抑制后的电阻和电抗。

在馈线装置中应用自适应距离保护措施时要注意对于平台要使用适合的工作速率，尽量避免使其达到限制速度，在保护装置上要采用1.2k/s的采样速度。通过对于sin与cos的滤波器的幅频图表的分析得知，sin的保护装置对于高速率的频率相比于cos的保护装置的抑制能力更好，而cos的保护装置对于直流电源的抑制作用要更好，各有各的优点。但是根据各方面综合来看，在电气化铁路的牵引变电所中对于馈线装置的保护选择cos保护装置是最好的，主要是因为cos保护装置抑制的直流电源对测距的影响较大，这就可以减少馈线在使用中所受的损害。而高频分量的成分少，对馈线的损害也就减少。

2.3 馈线保护的后续措施完善

在对馈线进行以距离保护为主导方式的保护工作后，还需要通过其他的方式来做好对馈线保护功能以及系统的完善。这里的完善后续措施主要有：配置线路电流增量保护、电流速断保护以及馈线过负荷保护等。其中最常见的也是最易操作的就是电流速断的方式，在图2的人工式馈线故障处理图中，我们可以看到在变电站M的后部位置有速断装置，在变电站的电能经过这速断装置的处理后就会通过线路的电流方向传输电能，这样也是在对牵引变电所的馈线起到了保护作用。

图2 人工式馈线故障处理技术示意图

三、结语

在经过长期的应用后，距离保护措施在解决馈线故障方面可行性最好。因此，作者建议相关人员积极采取距离保护等措施去解决馈线故障的问题，并积极采取电流增量、电流速断、馈线过负荷保护等后续措施去完善馈线保护措施，这样才能更好的解决馈线故障问题，进一步推进我国的牵引变电所供电系统能够更好的为不同区域的不同用户服务。

电气化铁路论文:高速电气化铁路对油气管道电磁干扰的防护措施

摘 要：本文以吉林至珲春客运专线为例，阐述了电气化铁路对油气管道危害产生的原因。并分析了电磁防护的措施，给出了牺牲阳极防护法及固态去耦合器排流法的施工方案。

关键词：高速铁路;电磁防护;牺牲阳极;固态去耦合器

一、高速铁路对油气管道的电磁干扰

（1）干扰的产生。当管道与强电线路距离平行接近时，其周围产生交变磁场，这个磁场会在油气管道上产生干扰电压。（2）干扰的危害。交流电可以加速管道的腐蚀层的老化，引起其脱落，使其原有的防腐措施失效。在故障状态下，其产生的感应电压可能击穿保护设备，危机操作人员的人身安全，甚至对周围的环境产生破坏。

二、干扰影响的测定

（1）土壤电阻率的测定。由于成份是多种多样的，因此不同土壤的土壤电阻率的数值往往差别很大。影响土壤电阻率的最主要因素是湿度。利用接地电阻测试仪测量土壤电阻率，接地电阻测试仪用四极法测量土壤电阻率。

图1 四极法测量土壤电阻率的示意图

表1 主要参数

（2）机车特性。本线开行CRH系统动车组，其主要参数如下：

图2 牵引特性图 图3 再生制动特性

三、电磁防护方案

（1）牺牲阳极防护方案。目前普遍采用电法保护和绝缘层保护相结合的方法。电保护法种类很多，目前国内外广泛采用的电保护法主要是阴极保护法，因为阴极保护法效率高，投资少，施工方便。由于阳极的氧化反应而使阳极金属不断腐蚀溶解，即“牺牲”掉，以实现对阴极的金属的保护。把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时电极电位较负的金属为阳极。

设置排流接地后，管道将能在排除电气化铁道所产生的杂散电流甚至接触网短路所造成的影响的同时，维持了原有的保护电位。

图4 牺牲阳极轴向水平卧式安装方法

（2）交流排流方案。采用的电磁干扰解决方法是在管道上安装排流装置，排流装置可以有效的解决电磁干扰问题，将管道电位限制在可靠的水平。根据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》（GB/T 50698-2011）第4.1.2条，对干扰源在正常和故障条件下管道可能受到的交流干扰进行计算。计算公式如下：

Umax=U20m・fd・Ick・αγ・α 其中，Umax―管道上磁干扰电压最大值（V）;U20m―接近距离为20m时磁干扰电压最大值

（V/kA），铁路为了减轻电气化强电线路对其它设施的电磁干扰，全线采取了桥梁和桥墩中钢筋连成整体，在距管道两端的桥墩钢筋不接地，其余的接地，接地电阻小于或等于4欧。钢轨与轨枕之间铺设绝缘垫。现行的交流排流方案有4种，比较如下：（1） 直接排流：效果好。（2）隔直嵌位式排流：效果好，无需电源。（3） 负电位排流：适用于高土壤电阻率的地方，排流效果好，可向管道提供阴极保护。（4）固态去耦合器排流：这是国外广泛采用的排流防护新技术。

图5 大乙烯管廊固态去耦合器安装图

四、结束语

我国目前已经步入高铁时代，铁路在国家综合运输体系中起着重要作用。于此同时，随着经济的发展，油气管道也与日俱增。双方面在设计施工过程中，电磁防护问题将越来越受到重视，因此采取合理、有效的措施，对于铁路和油气管道的安全和平稳运行，具有重要的意义。

电气化铁路论文:现代高速电气化铁路接触网施工技术分析

摘 要：铁路网的建造是一个国家的发展力水平的重要组成部分。铁路从清末就已在中国屡见不鲜，而后也有不断发展。在现代社会下，中国的经济取得了长足的进步，在铁路网上的建设也就不断地增多了。高速铁路网的出现也使得各地之间的联系更加紧密了。在电气化铁路建设中，接触网是其牵引供电系统中唯一的一个无备用供电设备。如果接触网建造上出现了问题，那么不仅仅是给铁路运营带来安全隐患，也会给铁路运营商带来经济利益上的损害。

关键词：高速电气化铁路 接触网 施工技术

想要建造一条好的高速电气化铁路，那就必定离不开性能优越的高速接触网，来使弓网的性能的得到更好、更充分的发挥。但是二者要得到这么好的匹配度，是需要铁路建造工作者在不断地以往经验的基础上一丝不苟的进行计算然后以最优的方式来完成接触网和弓网的匹配使得发挥其最好的性能。该文就将从以往工程师的建造经验里简单探讨分析一下在新的时代下，高速电气化铁路的接触网的施工技术。

1 高速电气化铁路接触网的组成

什么是高速电气化铁路接触网？高速电气化铁路接触网就是在铁路沿线的上空架设起来的一条特殊形式的输电线路。他的组成部分由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等组成。

1.1 接触悬挂

接触网的悬挂装置是一种通过支持装置架设在支柱上的供电装置，它的作用是将牵引变电获得的电能输送给电力车。它主要包括了承力索、吊弦、接触线及连接这些部分的零件。在电力机车运行的时候，接触线的弹性均匀程度是要求均匀的，这样才能不断给电力机车进行输电。

1.2 支持装置

支持装置顾名思义就是起到一种支持的作用。在电气化铁路装置里，它起到的就是一个支持接触悬挂，并且将其负荷传给支柱或者是其他悬挂的全部设备。支持装备包含了腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串、捧式绝缘子等。支持装置的结构设置应该要能够适应各种不同的特点的场所，材料上一定要尽量轻巧耐用，但又有足够的机械强度的。在设计上还需注意到易使用、易检修、易施工。

1.3 定位装置

定位装置是由定位管、定位器、支持器及连接零件组成的高速电气化铁路网上的重要组成部分。在高速电气化铁路施工上，定位装置并不是像GPS的定位，这个定位装置的作用是固定接触线的位置，使得电力机车在受电弓滑板运行的轨迹范围内，保证接触线与受电弓不会脱离，并且使得接触线的抹水泥均匀，又能够将接触线的水平负荷力传给支柱。

1.4 支柱与基础

预应力钢筋混凝土支柱与基础是作为一个整体制作的，施工时直接将下端基础埋在地下；而钢柱是通过电焊焊接或者是由螺栓连接的方式将其固定于混凝土的基础内。在这个结构中，基础是处于一个相当重要的位置上的，它要承受住支柱传给的所有的负载力并且将这些力量分散于地基的土层中。支柱与基础是承受接触悬挂、支持装置和定位装置的全部力量的一个部分，它还有将接触悬挂悬挂与规定的位置与高度的作用。

2 接触网安装的施工要求及施工技术的现状

在一栋建筑上，基础的坚固程度是决定它是不是可以建造得更高的基础条件。那么在修筑铁路接触网的时候也是如此，基础的坚固程度直接决定了电力机车的行驶安全及接触网的各个组成部分的性能和它的耐用性。所以当在对基础进行施工时，一定要遵守它的施工要求。对软硬横跨、接触网线岔的安装、定位装置的施工技术也要遵守它的施工技术要求。

2.1 基础施工技术

基础的基坑尺寸、开挖方法都是有要求的。而钢筋混凝土支柱的基础坑深度和钢支柱的基础坑的深度又有着不一样的计算方法。第一种的坑深是蜘蛛的规定的埋入深度和接触线路上部的建筑高度（由于线路的等级有所不一，固有不同的坑深，一般为800 mm）之和。当支柱在站台上时，坑深计算又变成了站台表面垂直到坑底的距离了，坑深为支柱规定掩埋的深度同底板的厚度的和。第二种钢柱上，坑深由选定的基础标高和基础尺寸来计算。这里就用到了式（2―1），即H=h+h+d（H为钢柱基础坑深；h为基础高度；h为基础的标准高度值；d为垫层厚度）。对基础坑深计算好之后，开挖基础坑有三种方法：（1）切割开挖法；（2）钻孔开挖法；（3）控制爆破法。三种方法都有其优点及缺点，具体依靠哪种方法，还得靠挖坑处的地基层和挖坑地的条件决定。对基础的浇灌上有其基本质量要求：（1）基础的标高符合标准；（2）基础的外形尺寸及螺栓的位置要符合设计要求；（3）必须按照规定制作混凝土试块；（4）基础的表面要平整；（5）基础不扭斜，即使有扭斜，偏差必须在3cm之内。

2.2 软硬横跨施工技术要求

软硬横跨的安装标准较多，有10点需要注意的地方。（1）钢柱横向承力索的悬挂孔到支柱顶的距离是70 cm；（2）钢筋混凝土支柱的承力索的悬挂孔到支柱顶的距离为10 cm；（3）钢筋混凝土支柱的承力索的悬挂孔到地线孔的距离为108 cm；（4）上部的定位锁到纵向悬挂承力索的距离为16 cm；（5）上部的定位锁距离接触线30 cm；（6）旅客车站的站台边缘距离相邻线路的距离为173 cm；（7）货物车站的站台边缘与相邻线路的距离为175 cm；（8）节点2、4的横向承力索绝缘子串向下移动时，绝缘子串与支柱间加设的吊线垂直吊线水平距离为①绝缘子串为3个瓷瓶：3.88 m；②绝缘子串为4个瓷瓶时：4.02 m；（9）最短吊线长度为横向承力索的最低点到上部的定位锁的最小距离；（10）按采用43B型定位器的拉出值为0.3 m考虑，斜吊线的偏移量为1.48 m。关于吊线的安装技术，先是测量承力索的悬挂点高度、实际跨距，再用计算机对数据进行计算处理，然后列表预配之后就开始进行作业车安装。

2.3 接触网线岔施工技术要求

高速电气化铁路接触网的接触线布置技术，也要坚持三个要求：（1）道岔拉出值一定要符合设计要求，在道岔线间距800 mm处正、侧线接触线位于受电弓的同一侧；（2）线岔接触区内不得安装任何线夹。

2.4 定位管及定位器的安装技术

定位管要与腕臂在同一个平面内，正定位是允许抬头的，相反，反定位也是允许低头的；（2）限位定位器的安装坡度，限位的间隙严格按照设计施工，间隙施工允许的偏差只能在1 mm左右；（3）定位管的防风支撑安装角度在30～60度之间；（4）非支定位管吊线有线长度掉整到设计的要求之后在距其300 mm的距离留一个预留圈；（5）所有螺栓紧固力矩要符合设计的要求。

3 结语

在高速电气化铁路的接触网的施工上，遵守其施工技术是要取得一个好的施工效果的途径。标准是一个规定，按照标准的施工就是最好的技术。

电气化铁路论文:电气化铁路供电安全问题分析及防范措施

【摘 要】本文主要从劳动人身安全、供电设备安全及施工作业安全等三个方面对电气化铁路供电安全问题进行深入的分析，通过近年来几个典型案例的举例说明，认真探讨供电安全方面所存在的问题，并积极制定行之有效的防治措施。

【关键词】电气化铁路；供电安全；防范措施

0 引言

随着电气化铁路的不断发展，供电安全工作所面临的形势也更加严峻。为保证人身和设备安全，铁路总公司及铁路局以文件形式制定颁布的牵引供电规程和规则，从事牵引供电工作的人员必须严格执行有关规程和规则。因此应加大规程和规则的学习，强化安全意识，牢固树立“安全第一”的思想，确保人身和设备安全。

1 劳动人身安全方面

劳动人身安全是铁路供电安全生产的重中之重，因为生产人员多数从事高空、高电压、并在列车高速运行条件下工作（即三高），稍有不慎就可能导致人身伤亡。在劳动安全方面主要易发生的伤亡事故类别有：高空坠落，电击，物体打击，机械伤害。尤其是感应电的存在，极易对作业人员产生伤害。

一般情况下，为了尽量减少设备停电，对电气化铁路行车运输的影响，电气化铁路接触网都采用“V”型天窗作业方式，就是一线接触网停电而另一线接触网仍然带电。所以根据电磁感应原理，有电的接触网上的电流在周围产生的磁力线切割停电接触网，在已经停电的接触网中产生感应电势（感应电压）即平常所说的感应电。

接触网上感应电大小在理论上计算是比较复杂的，因为它受外界条件影响很多，根据1992年西安铁路科研所在郑武线薛店至新郑区间所做的试验情况，测试说明：采用“V”型天窗检修作业，如果停电检修的接触网没有接地线，不管另一线接触网是否有电力机车取流，接触网感应电压在3000V以上，而规程规定人身安全电压是36V。所以接触网在没有接接地线情况下的感应电压危害人身安全，甚至造成死亡事故。

事故案例：感应电伤人。2013年9月7日，京沪线徐州站工作人员登上列车顶部处置扒车人员时，发生触电伤亡事故。22时45分，由济南机务段乘务员担当牵引任务的贵阳至烟台K1202/3次客车，在上海局管内徐州站7道停车后，车站反映5号车厢顶部有人，办理停电后，该站4名工作人员登上列车顶部处置扒乘人员时，被感应电击中坠落车下，造成1人死亡，3人受伤。

原因分析：从这次感应电触电死亡事故看，违章情况很严重，虽然接触网已停电，在没有采取接触网接地措施的情况下，现场人员通知了公安民警进行处置。感应电压在3000V以上必然会造成感应电伤人事故。这充分说明了车站处置旅客攀爬车顶的应急预案缺失可操作性、现场应急处置人员不掌握电气化铁路区段相关作业在接触网停电后还须接地的规定。

防范措施

（1）凡涉及电气化铁路区段作业的各单位，都必须认真学习《电气化铁路有关人员电气安全规则》，并经考试合格后方准上岗作业。

（2）所有接触网设备，自第一次受电开始；在未办理停电接地手续之前，均按有电对待。人身和携带物件（如长杆、导线、工具等）与接触网设备的带电部分，必须保持2m以上的距离，与回流线有1m以上的距离。

（3）在距离接触网带电部分不足2m的处所作业时，接触网必须停电，由接触网工区人员安设可靠的临时接地线后，方可开始工作。作业时应有接触网工区人员在场监护。拆除临时接地线后，禁止再进行作业。

2 供电设备安全方面

牵引供电设备一般包括接触网、变电设备、远动系统。其中，为保证安全供电和运行需要，牵引变电所内按照设备功能特点，可分为一次设备和二次设备。一次设备指牵引变电所中实现变换和传递电能的设备和载流导体，如变压器、断路器、隔离开关等。二次设备指对一次设备进行控制、监测和保护，以保证其正常、安全运行的设备，也称二次系统。

事故案例：牵引变电所一次设备故障。2013年9月8日，福州变电所福金上行供电臂停电进行V型天窗作业，合上接地刀闸时发生高压接地造成绝缘反击，所内二次设备（保护装置、直流屏及控制电缆、隔离开关操作机构箱）烧毁，福州变电所全所退出运行。

原因分析：福州变电所福金上行供电臂停电不彻底，在进行福金上、下行供电臂解环时，虽然调度端显示金瓜山分区所福金上、下行并联断路器已断开，但实际并联断路器高压触头没有打开。之后远动断开福州变电所断路器和隔离开关，在未验明无电的情况下合上接地刀闸，造成短路故障。短路电流造成接地刀闸接地引下线与地网焊接处被烧断，对馈线断路器及隔离开关操作机构箱形成绝缘反击，并通过二次控制电缆串进馈线侧其它隔离开关操作机构箱及主控室直流馈出开关屏等设备受到不同程度的烧伤、烧毁。特别是直流馈出开关屏设备被烧毁，造成了整个直流系统设备故障，福州变电所内二次保护设备全部瘫痪。

防范措施：

（1）严格执行运行检修相关规程规定，停电回路应具有明显断开点，断开分区所相关断路器后还应断开上网隔开。在合上相应接地刀闸或装设接地线前，要认真确认开关实际位置并验明无电后在设置相关安全措施。

（2）认真学习相关设备运行检修规程，进一步提升运行检修人员的专业技术能力。

（3）加强对新线验收检查调试的管理，对关键设备的调试做好有效卡控，发现缺陷及时处理，不留安全隐患。

3 施工作业安全方面

电气化铁路供电设备施工作业的特点：一是高空，经常在离地面5～6米处作业；二是高电压，接触网对地电压高达25kV；三是高速度，线路上高速行驶的列车；四是野外作业，受气象条件和地理条件的影响较大；五是群体作业，检修需十几人进行。因此要求组织程序要严密；分组分工明确；作业时要高度集中注意力；有严明的纪律；完善的制度和安全措施。

事故案例：电力机车闯入停电区。2014年4月17日，焦柳上行线进行“V型”天窗作业，车站值班员盲目办理K529、T49次列车（均为HXD3C机车牵引）经天窗停电范围向鸦宜线的通过进路，先后两次造成电力机车带电进入停电区，构成铁路交通一般C类事故。

原因分析：在同一停电区域，接连两次发生电力机车带电进入停电区的严重问题，是极为罕见的。虽然接触网停电区域大于封锁作业的区域，封锁作业地段在上行线区间内，列车在站内运行不会碰轧作业人员，但停电范围对于电力机车（及电力动车组）而言也是严禁进入的区域，电力机车带电进入停电区会发生烧损接地线，甚至作业人员触电身亡等严重问题，这种人员伤亡又因为作业人员众多造成群死群伤的惨痛后果，后果不堪设想。

防范措施：

（1）当按上、下行别接触网单独停电时，严禁电力机车进入上、下行间渡线。对于电分相附近的慢行和施工，列车调度员应掌握列车放行，防止列车等信号停在无电区。根据现场具体情况，必要时安排内燃机车轧道。

（2）列车调度员、供电调度员应熟悉本区段内的接触网电分相、电分段位置和各站能够接发电力机车的股道，正确指挥列车运行，加强调整，防止机车进入无电区。

（3）提高安全责任意识，严把调度指挥安全关。凡发生接触网跳闸，供电调度员必须在通报跳闸情况的同时，要求列车调度员确认是否存在电力机车带电进入停电区的可能。

4 结束语

电气化铁路供电设备作为电力机车的能量来源，其安全性和可靠性对电气化铁路安全运营具有重大的意义。本文主要对电气化铁路供电安全运行管理进行了探讨，对铁路供电安全管理提出了相应的防范措施，为确保供电安全运行及可靠供电具有一定的指导意义。

电气化铁路论文:浅析电气化铁路弓网故障发生的原因及预防

【摘 要】当前正是我国铁路大发展大建设时期，电气化铁路由于其高效环保成为我国铁路的主要发展方向。在电气化铁道上，接触网和电力机车受电弓在高速滑行摩擦运动中完成输电和受电的任务。在电力机车运行过程中机车受电弓能否稳定安全的从接触网上取流是至关重要的技术参数。多年来由于弓网运行状态不良引发的事故频繁发生给铁路运输安全造成了严重影响，本文通过对电气化铁路弓网事故的总结和分析，归纳了弓网故障形成的原因并提出了相应的预防措施。

【关键词】弓网故障；原因；危害；预防措施

1 弓网故障及其表现形式

弓网故障一般是指打弓、剐网和剐弓。

弓网故障中的打弓，是指在受电弓运行取流过程中，由于某种原因造成弓、网相碰击，从而使受电弓不能平滑 取流或造成接触网有关零部件损坏、脱落及电力机车受电弓损坏的故障现象。

剐弓，是指接触悬挂状态不良或者是自然的原因，致使电力机车受电弓移位到接触线上部运行，从而造成接触网设备和受电弓损坏的事故现象，即剐弓是由于接触网的原因引起的弓网故障现象。

剐网，是指由于电力机车状态不良，致使受电弓移位到接触线上部运行，从而造成接触网设备和受电弓损坏的弓网故障现象，即剐网是由电力机车受电弓的原因引起的。

2 弓网故障的成因

2.1 供电方面的原因

（1）电力机车受电弓在网下高速滑行通过，以完成接触网向电力机车供电的任务，对接触线的高度、拉出值、定位器的坡度等技术参数有一定的要求。同时还要求接触网弹性均匀。在受电弓滑行取流范围内无低于接触导线的障碍物。这些技术要求的任何一点遭到破坏都可能产生弓网故障。

（2）接触网设计上的缺陷决定了接触网的质量，往往会造成接触网硬伤运行，并给检修带来难以消除的隐患，随着不良状态的持续积累，在一定条件下就可能造成弓网故障。

（3）接触网检修的缺陷：接触网安装不当，接触线本身不平直而出现小弯或是悬挂零件不符合要求突出接触面时，滑板滑到此处将发生严重碰撞和发生电弧，造成接触网和受电弓的机械损伤和烧伤。

2.2 机务方面的原因

对电力机车受电弓状态不良或缺陷引起的弓网故障，主要从支架和滑板两部分结构加以分析。

（1）支架引起弓网故障的原因：受电弓三角板有裂纹或其他原因造成断裂；升降弓弹簧有裂纹缺陷，运行中折断；受电弓安装位置有误差；受电弓的支架、弹簧安装及调整时，未保证滑板的稳定性、水平度，运行中摆动幅度大引起弓网故障等。

（2）滑板引起弓网故障的原因：使用碳滑板的受电弓，运行中因长时间磨损或与接触线及相关零部件碰击损伤，形成沟豁；滑板使用时间较长，因电弧烧损或氧化，滑板强度下降，通过硬点时滑条被打断；滑板上滑条紧固不牢撬起，卡滞接触线，引起弓网故障等。

2.3 工务方面的原因

接触网与铁路线路关系密切，由于接触网设备的许多参数都是相对于线路为基准而建立的，例如：接触网的支柱侧面限界，拉出值、接触线高度、线岔位置等，都会因铁路线路的变化而变化，从而影响接触网以及电力机车受电弓的取流状态，而发生弓网故障造成行车事故。

2.4 其他原因

路外车辆撞断支柱，道口事故，大风及洪水等灾害，也会引起弓网故障。

3 弓网故障可能造成的后果

电气化铁路列车重量大、惯性大，不可能在事故发生后立即停车。一旦发生弓网故障，可能造成的后果如下：

（1）打坏受电弓滑板。受伤的受电弓继续运行，可能引起弓网相剐事故。

（2）可能造成几个跨距或十几个跨距，甚至几十个跨距的定位和普通吊弦、弹性吊弦被剐坏或剐落，电连接器被剐坏，损坏中心锚结。

（3）造成不同地段接触线线面不同程度的剐伤、弯曲、扭曲；接触悬挂、定位装置上脱落的零部件对机车车辆短路放电，烧断接触线或使承力索烧断股、断线。

（4）站场地段，可能造成线岔损坏，剐伤或剐断下部固定绳及软横跨其他部件。

（5）锚段关节地段，损坏锚段关节并波及相邻两锚段。

（6）造成接触网设备上其他事故隐患。

（7）机车受电弓装置及绝缘子严重损坏或受电弓被剐掉。

4 防止弓网故障的有效措施

（1）电力机车通过受电弓滑板与接触导线接触而接受电能，电力机车运行时，受电弓顶部的滑板应紧贴接触线摩擦滑行取流。在受电弓抬升力作用下，接触线的升高应尽量相等，接触悬挂本身要具有均匀的弹性，不应有“硬点”；接触线距钢轨面高度应尽量相等，不出现陡坡；接触悬挂还应具有良好的稳定性，以便在气象条件变化时，受电弓沿接触线滑行不出现上下的振动，在受风时导线不产生过大的横向摆动。此外，接触悬挂结构及零部件应力求轻巧简单，做到标准化，以便检修和互换，缩短施工及运行维护时间，还需具有一定的抗腐蚀能力和耐磨性，以延长使用年限。

（2）接触网与电力机车是紧密相连的，所以接触网状态直接关系到的受电弓的取流；反之，受电弓的状态也直接影响接触网的安全运行；所以为保证接触网的正常安全运行，供电段应把接触网上的一些结构方式，零部件的名称和作用向电力机车司机宣传、讲解，这样当他们发现接触有异常和某些零部件脱落等问题，我们会得到准确的反馈信息，以便能够及时正确的处理；同样接触网检修人员，也要学习受电弓方面的知识，以便在发生弓网故障时能正确地分析和判断故障的原因，及时消除故障。

（3）对工务部门方面在换轨、换岔、拔轨、起道等作业前应与供电段联系；供电段派配合人员进行监测以上施工，原则上不能因施工导致接触网参数的改变。

（4）从运营部门方面预防弓网故障：首先抓好新设备投入运行前综合整治这一环节，并与施工部门密切协作，共同对验收中现的缺陷进行集中处理，其次在日常检修中，保证零部件状态良好，加强对关键设备的检修、巡视。与机务部门建立互控措施，防止病弓出库运行以及加强对弓网故障的统计分析，不断丰富对弓网故障的认识来完善防止办法。

（5）从电力机车方面预防弓网故障：受电弓的滑板和弓架相连接的三角板应该加强；检查机车时应注意固定滑板条的夹板是否腐蚀，强度如何，滑板碳条是否有断裂、缺口，平整度如何等；其次机车入库时一定要对受电弓绝缘子进行清扫，以防止受电弓支持绝缘子爆炸引起弓网故障；以及在运行中不断积累经验教训，加强对乘务员的培训。

（6）对接触网工的培训和教育要突出实效性，力求通过提高接触网工的维修技能来提高接触网设备的内在质量，从而减少弓网故障的发生。

（7）提高接触网检测和检修的技术手段以及加强对受电弓的改进和研制工作。

5 结束语

由于弓网故障具有突发性和扩延性的特点，随着电气化铁路运营里程的不断延展，该故障对行车安全威胁日益严重，因此我们必须从思想上积极主动的提高认识，深刻了解弓网故障的产生原因，这对于电气化铁路安全可靠运行有重要的意义。让我们在借鉴国外先进技术的同时，要不断总结经验，提高治理的技术手段。另外也需要铁路各个部门的共同努力来改善和优化接触网运行的外部环境条件，共同为铁路运输安全保驾护航。