接触网常见故障分析论文

题目：接触网常见故障及其维修方法

专业：电气工程及其自动化(铁道电气化) 学号：09924159

姓名：林子非

指导教师：董昭德

学习中心：广州学习中心

西南交通大学

网络教育学院

年月日

院系西南交通大学专业电气工程及其自动化(铁道电气化)

年级2009-6班(专本) 学号09924059姓名林子非

学习中心广州学习中心指导教师董昭德

题目接触网常见故障及其维修方法

指导教师

评语

是否同意答辩过程分(满分20)

指导教师(签章) 评阅人

评语

评阅人(签章) 成绩

答辩组组长(签章)

年月日

毕业论文任务书

班级电气工程及其自动化(铁道电气化)2009-6班(专本) 学生姓名林子非

学号09924059 开题日期：2011年9月9日完成日期：2011 年10 月9日

题目接触网常见故障及其维修方法

1、本论文的目的、意义通过专本的学习，对铁道接触网有更深一步的了解，接触网是一种特殊的

供电线路,本文通过对接触网各部分的认识以及对现存问题的建议,希望可以提高接触网的运行品质和安全可靠性,为正在进行的大规模铁路建设,尤其是电气化铁路建设提供有利的帮助,促进铁路事业更加飞速的发展。

2、学生应完成的任务开题，论文设计，论文撰写。

3、论文各部分内容及时间分配：（共 4 周）

第一部分摘要、绪论( 1 周) 第二部分电气化铁道( 1 周) 第三部分电力接触网( 1 周) 第四部分接触网故障( 1 周) 第部分( 周) 评阅或答辩( 周) 4、参考文献

谭秀炳.交流电气化铁道供电系统.成都：西南交通大学出版社，2002

曹建猷.电气化铁道供电系统.北京：中国铁道出版社，1983

备注

指导教师：年月日

审批人：年月日

诚信承诺

一、本论文是本人独立完成；

二、本论文没有任何抄袭行为；

三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消

本人答辩（评阅）资格。

承诺人（钢笔填写）：

2011 年10 月9 日

目录

第1章绪论 (8)

1.1电气化铁路行业概述 (8)

1.2电气化铁道的优越性 (8)

第2章电力接触网供电系统概 (9)

2.1接触网概念 (9)

2.2接触网组成部分 (9)

2.3接触悬挂的类型 (10)

2.4接触网供电方式 (11)

2.5接触网的特点及要求 (11)

第3章接触网故障 (12)

3.1电气烧伤故障 (12)

3.2目前电气化铁路行业检测手段 (12)

3.3电气烧伤故障问题原因分析 (12)

3.4各种电气装置如不提前预防事故的发生造成的后果 (14)

3.5红外线测温在检测牵引供电中遇到的问题 (14)

3.6针对接触网的故障，可以采取以下措施来提高其供电可靠度 (15)

J致谢错误！未定义书签。

参考文献错误！未定义书签。

摘要

针对铁路牵引供电系统中接触网常见故障现象产生的原因进行了整体分析，并提出了有针对性的技术措施由，为牵引供电系统的运行维护提供借鉴。

关键词：接触网故障原因分析电气装置

第1章绪论

1.1电气化铁路行业概述

目前，我国列车牵引方式有蒸汽机车牵引、内燃机车牵引和电力机车三种，其中采用电力机车牵引列车的铁路称为电气化铁路。根据国家积极扩大内需、加快铁路基本建设的战略部署,到2010年,我国铁路营业里程将达到11万km,电气化率达到50%以上。铁路电气化是中国铁路发展的最终目标。而作为电气化铁路牵引供电系统的主体接触网,其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量,最终影响列车的运行速度与安全。而且接触网的特殊性主要表现在露天设置,对气候变化敏感;无备用性(决定它的脆弱性和重要性);机电复合性;负荷的不确定性和移动性。由于这些特殊性,接触网故障复杂而频发。因此对电气化铁路接触网的探讨任重而道远。

在电气化铁道上，运行电气列车，在铁路沿线设有向电力机车和电动车供电的电力牵引供电系统。电力牵引具有马力大，速度快、能耗低、效率高等特点，使用电力牵引的区段，运输能力明显提高，运输成本大为降低，同时，机车性能、工作条件等较内燃机车更好。是我国铁路牵引动力今后的发展方向。电力机车的广泛使用同时也使得在铁路系统上的设备越来越多，这样如何对电气或机械设备进行有效的检测，就成为当前的重要问题。

1.2电气化铁道的优越性

技术经济优越性电力机车动车本身不带原动机和燃料，比功率大，与内燃机车和内燃动车相比，在相同或相近的持续牵引力下持续速度高一倍以上，牵引相同重量的列车可以实现更高的额定最高速度，而且恒功速度范围宽，电制动功率也大，所以起、制动和加、减速性能也均较优越。电力牵引这种快跑、多拉的特性能更充分地满足铁路运输对提高行车速度、增加列车重量和加大行车密度的综合要求，从而更加有利于：大幅度提高旅客运输的旅行速度和高附加值商品运输的送达速度；组织煤炭、建材、粮食等大宗货物的高效、快捷的重载直达运输；发挥速度优势，不断推出运输新产品，拓广铁路运输的营销范围，增强其在运输市场上的竞争实力。特别轨道交通与高速公路、航空运

输协调发展的“运输走廊”，吸引大中城市间和市郊运输的大量客流转乘高速和快速电气列车，可以明显改善人们的旅行条件、缓解交通堵塞、减少大气污染、节省石油及土地等有限资源。这种超越上述企业效益的重大国民经济效益和社会效益，在唤醒发达国家的政府和社会对铁路公益性的再认识，为铁路发展获取资金和支持方面，起了重要的作用。

第二章电力接触网供电系统概述

2.1接触网概念

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。铁路电气化是中国铁路发展的最终目标。电气化铁路工程又称为“四电工程”，包括“接触网”、“变电”、“信号”、“通信”，其中以接触网作为铁路电气化工程的主构架。接触网主要包含以下几项内容：1.基础构件，如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础；2.基础安装结构件，这项内容的作用主要是连接接触网导线和基础构件；3.接触网导线，这部分作用就是传输电流给电力机车；4.其他辅助构件，包括回流线、附加悬挂等。

2.2接触网组成部分

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。

1、接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。接触悬挂的弹性是其质量优劣的主要标志。接触悬挂的弹性是指悬挂中某一点在受电弓的压力下,每单位垂直力使接触线升高的程度。接触悬挂弹性的衡量标准有二:一是弹性的大小,取决于接触线的张力;二是弹性的均匀程度,它取决于接触悬挂的结构。为了使接触悬挂具有良好的弹

性,以使受电弓高质量地取流,从而提高电力机车的运行速度,就必须对与悬挂弹性有关的设备结构进行研究和改革。

2、支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。

3、定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。

4、支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。随着电气化铁道的运营,接触网支柱基础长期遭受环境和列车载荷的反复作用,并由于线路路基修建以及电气化改造时受技术条件、经济条件、施工质量与工艺标准的限制和影响,接触网支柱基础存在着一些影响安全供电的潜在隐患,如:支柱基础下沉、基坑土质沉陷流失、支柱基础边坡滑塌等,接触网支柱基础病害的存在,直接影响了接触网检修质量的稳定性,加重了接触网养护维修工作质量,也缩短了支柱所挂接触网维护周期。

2.3接触悬挂的类型

接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。

简单接触悬挂系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。国内外对简单悬挂做了不少研究和改进。我国现采用的带补偿装置的弹性简单悬挂系在接触线下锚处装设了张力补偿装置，以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装8～16m长的弹性吊索，通过弹性吊索悬挂接触线，这就减少了悬挂点处产生的硬点，改善了取流条件。另

外跨距适当缩小，增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。

链形悬挂的接触线是通过吊弦悬挂在承力索上。承力索悬挂于支柱的支持装置上，使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，利用调整吊弦长度，使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。

2.4接触网供电方式

接触网供电方式有单边、双边供电和越区供电。

1、单边和双边供电为正常的供电方式。

单边供电：供电臂只从一端的变电所取得电流的供电方式。

双边供电：供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。

2、越区供电是一种非正常供电方式（也称事故供电方式）。

越区供电是当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所担负的供电臂，经开关设备成分区亭同相邻的供电臂接通，由相邻牵引变电所进行临时供电。

复线区段的供电情况与上述类同，但牵引变电所馈出线有四条，分别向两侧上、下行接触网供电。牵引变电所同一侧上、下行实现并联供电，提高供电臂末端电压。越区供电时，通过分区亭内的开关设备去实现。

2.5接触网的特点及要求

接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。

由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接触网提出以下要求：

1、在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。

2、接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量延长设备的使用年限。

3、要求接触网对地绝缘好，安全可靠。

4、设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在事故情况下，便于抢修和迅速恢复送电。

5、尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。

第三章接触网故障

3.1电气烧伤故障

在铁路电气化接触网设备的各类故障中，电气烧伤故障因其事前难以发现而危害性又大，已越来越引起供电运营检修部门的重视。在电气化铁道中，接触网设备是在力与电的双重作用下工作的，所以机械故障和电气烧伤故障构成了接触网故障的主体。在接触网运行了多年、牵引运能不断增加的情况下，设备的电气烧伤现象已越来越突出，而且电气烧伤问题在事前又不易于发现，危害性很大。因此，在预防和防治接触网设备发生电气烧伤故障已成为供电运营单位为确保供电安全的一个重要任务。

3.2目前电气化铁路行业检测手段

接触网是一种特殊的供电设备．由于其结构和使用条件的特殊性，其故障也多种多样。对其故障现象、原因和应采取措施的研究有助于加强对其故障本源的认识，不断提高技术和检测手段，目前在铁路电气化牵引电气检测方面主要以红外线测温为主，但这种检测方式遇到的问题也非常多，给日常的检测工作带来了一定的不便。

3.3电气烧伤故障问题原因分析

1、在电气化设计中，虽对线路牵引运能的增加裕量有所考虑，但随着铁路运输发展，现在牵引运能的增加已超出了裕量。原采用的一些线索因持续载流量偏小而承受不了大电流的长期运行，就发生了电气烧伤。

2、接触网主导电回路由馈电线、隔开、隔开引线、承力索、接触线、电联接器、吸变、吸变引线等组成。各部分间由各种线夹进行连接，使这一回路沿铁路延伸，满足

向电力机车供电的需要。主导电回路必须良好，才能保证电流的畅通；若存有缺陷，将引起局部载流过大、零部件分流严重，从而烧伤接触网设备。

3、电气联接部分因连接不良或长时间运行松动等原因引起的电、化学腐蚀，造成主导电回路的截面（或当量截面积）不足，电气连接阻抗加大，从而导流不畅，烧伤接触网设备。如：将承力索纳入了电联接器电气导流的一部分；电联接线夹大小槽装反；线夹内有杂物；设备线夹间非面面接触等等。

4、站场中的接触网结构比较复杂，在进行电气连接时，由于种种原因造成主导电回路不闭合、主导电通道迂回，引起分流严重而烧伤接触网零部件。

5、设计的接触网结构中某些不应有电流通过的地方，而由于某些条件的巧合通过了全部或部分牵引电流。由于这些地方没有保证牵引电流（或其分流）通过的必要的电气连接，所以烧伤了接触网设备。

6、立体交叉的线索、线索与支持装置间，由于线路阻抗的不同而形成电压差，在风力、温度变化、振动等因素的作用下，它们之间的距离不够，造成放电现象，放电电弧烧伤了接触网设备。

7、两端属同相而不同馈线供电的绝缘锚段关节、分段绝缘器，因供电臂的阻抗不同而形成电压差，当电力机车通过受电弓短接两供电臂瞬间，在短接点处产生电弧，造成设备的烧伤。

8、然而在施工时未严格执行有关标准，导致电联接器的结线不正确、线夹安装不标准。现行的检修规程中对电气联接的电气标准没有量化指标，使得供电部门在具体检修时“无章可循”。对电气联接缺乏行之有效的检测方法和手段，在具体检修中多是做些外观上的检查。工区存在“涂油”的认识误区。为防止设备检修质量验收时扣分，检修人员在平时检修时对接触网设备抹涂大量的黄油，致使设备的内部电气烧伤缺陷不能及时地被发现。如：为防止电联接散股扣分，在电联接表面抹涂上一层厚厚的黄油。对设备的巡视特别是夜巡工作执行不力。

3.4各种电气装置如不提前预防事故的发生造成的后果

1、电气连接线夹发热。原因是电联结线夹未按规定安装或在运行过程中发生螺栓松动、电力复合脂老化等缺陷，使电联结处接触电阻增加进而发热量增加，使线夹发热而烧伤线索，严重情况下烧断线索。

2、线索(接触线、承力索、供电线、回流线、吸上线)自电气接续部分断股或断开。

原因是站场股道电联结设置位置或数量不合理，使股道间接触悬挂在机车取流的情况下产生较大的压差，接触悬挂在软横跨上产生环流，从而在悬吊滑轮或定位器根部等电气薄弱环节产生拉放电伤现象。

3、设备线夹、接头线夹、吸上线与轭流圈连接处烧伤。软横跨环流造成承力索悬吊滑轮处或定位器根部定位钩处烧伤。原因是不同悬挂问非稳定性接触也会造成线索问放电：当2不同悬挂立体交叉时．如果2支悬挂均为载流悬挂．当其中1支有大负荷电流时，根据潮流计算可知，在2悬挂问会形成电位差，此时如果2悬挂问存在非稳定性接触，则在2悬挂问就会产生过渡电弧进而烧伤线索。此种情况一般发生在站场交叉承力索问和非支接触线与工支定位管问。

4、通过以上故障原因分析接触网既然是机、电合一的特殊供电设备，因此在运行过程中不可避免发生电气方面的问题。电气方面故障虽数量不多，但一旦发生，则会造成严重影响，甚至造成塌网、断线故障。

3.5 红外线测温在检测牵引供电中遇到的问题

1、在检测变电所开关柜内部触头部位的时候必须要把开关柜的门打开才能检测，否则是无法完成检测工作的。

2、在检测接触网电气连接部位的时候，需点对点进行检测，这样非常消耗时间，根据天气温度的变化检测结果容易出现误差。

3、一些专业用户还提出红外线测温仪在使用过程中经常出现精度不高、反应速度慢、

重复率低、远距离光斑瞄准困难等等。

从以上3点可以看出红外线测温技术针对电气连接部位过热的检测能起到一定的作用，但对这些部位松动早期也就是温度发生前是无法检测的，所以还要配合其他高科技检测产品来完成，比如超声波检测仪就可以在连接部位发生松动的初期但这时候还没有温度产生，就能检测到因松动发出来的超声波。

3.6针对接触网的故障，可以采取以下措施来提高其供电可靠度

① 设计标准，如风速选值，最大受风偏移量，接触网最大跨距，锚段长度，下

锚偏角，设计拉出值等技术参数都需要认真研究。

② 选用耐腐蚀的优质材料，采用表层防腐处理，定期清扫接触网。

③ 有计划地对接触网上的各个连接部位及线夹进行有效的实时监控，利用超声

波检测仪及时发现线夹松动和绝缘损坏的早期放电现象，起到预防设备故障的发

生。

电气化铁道中，接触网线路是在力与电的双重作用下工作的，机械故障和电气烧故障构成了接触网故障的主体。由于各种原因，电气化线路已经多次出现吊弦、电联结、接触线、承力索等电气烧伤。因烧伤后不易发现，烧伤部位长期通电运行，最终导致烧伤部分超限，从而引起接触网断线等事故发生。因此，如何防治接触网设备电气烧伤是关系电气化铁路正常运营的一个重要课题。

加强检查和处理建立检查与检修相互制约机制，落实状态修中的检查要求，通过检查发现设备缺陷，及时检修处理。可使用超声波检测仪对锚段关节、电联接器等有关部位，利用超声波高频短波的特性，监测电气联接的性能和状态，以便及时发现问题。发生接触网回流线、架空地线被盗后，立即检查清理断线头，以防侵入带电体进行放电。

在论文的最后，特别感谢导师在开题时给出的宝贵意见，使我能够结合所学的专业设计论文。而在论文的撰写过程中，导师提出了许多具体的建议，使我明确了论文的方向。在此，再次衷心感谢导师给予的大力帮助。

参考文献

1 曹建猷.电气化铁道供电系统.北京：中国铁道出版社，1983

2 谭秀炳.交流电气化铁道供电系统.成都：西南交通大学出版社，2002

3 高速电气化铁路接触网于万聚.西南交通大学出版社, 2003