朱華金 上海鐵路局電務(wù)處

由于客專、高鐵等新線均采用綜合接地系統(tǒng)，各專業(yè)設(shè)備共用貫通地線，動(dòng)車運(yùn)行時(shí)貫通地線及其分支連接線中的牽引回流對(duì)信號(hào)設(shè)備的影響不容忽視。下面，就從一起典型事故的調(diào)查分析入手，探索其中規(guī)律。

1 事故概況

2012年8月8 日11：33開(kāi)始，客專線某站控制臺(tái)先后出現(xiàn)信號(hào)機(jī)復(fù)示器閃光（X、XF、D3、D1），軌道電路紅光帶（站內(nèi) 3-9DG、IIAG、7-11DG、IAG、1-5DG）、7#道岔失去表示等故障現(xiàn)象。

工作人員現(xiàn)場(chǎng)處理故障時(shí)發(fā)現(xiàn)該站東部站臺(tái)外側(cè)100m附近電纜槽內(nèi)，一根橫在信號(hào)電纜下面約0.9m長(zhǎng)的連接線（該連接線為45#電桿基礎(chǔ)與貫通地線分支連接線）已經(jīng)嚴(yán)重?zé)蹟?，與該分支連接線直接接觸的11根信號(hào)電纜也受傷嚴(yán)重、出現(xiàn)燒損。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

為查明地線分支連接線燒熔和電纜受損具體原因，對(duì)該站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)試。

（1）調(diào)查電纜燒損點(diǎn)基本情況。檢查電纜燒損處的45#電桿基礎(chǔ)與貫通地線連接分支線發(fā)現(xiàn)，該分支線線徑為35 mm2線，該線一頭做成線鼻子被電桿基礎(chǔ)螺栓可靠壓接，另一頭通過(guò)冷壓接頭與地線分支線相連接，冷壓接頭銹蝕已經(jīng)較為嚴(yán)重，其與電桿基礎(chǔ)間的三分之二連線已經(jīng)熔斷，冷壓接頭與綜合地線端子間無(wú)發(fā)熱和燒損痕跡。受損電纜全部是與貫通地線連接分支線直接接觸、同溝的電纜。

（2）調(diào)查雷擊導(dǎo)致事故的可能性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)試發(fā)現(xiàn)，與地線分支線直接相連的電力電桿基礎(chǔ)螺絲與電桿鋼柱是直接連通的。甩開(kāi)電桿下部各連接線，直接測(cè)試45#電桿以及附近42#電桿對(duì)地電阻都是15Ω。如果發(fā)生雷擊擊中45#電桿，大部分瞬間強(qiáng)電流就會(huì)通過(guò)電桿以及對(duì)地電阻更小的貫通地線流向大地、而不是具有較大對(duì)地電阻的電桿基礎(chǔ)鋼筋。通過(guò)與電力部門(mén)查證發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生時(shí)該電力分相區(qū)內(nèi)并沒(méi)有發(fā)生跳閘現(xiàn)象。車站值班人員和應(yīng)急值守人員回憶事故發(fā)生時(shí)天氣晴好、并無(wú)雷聲。查看當(dāng)天該地天氣預(yù)報(bào)無(wú)雷雨預(yù)報(bào)。夜間上道檢查也未發(fā)現(xiàn)電桿被雷擊中痕跡。由此基本排除雷擊導(dǎo)致地線分支線燒融的可能性。

（3）調(diào)查該站東部扼流變等設(shè)備連接情況?，F(xiàn)場(chǎng)核實(shí)牽引變電所在該站西頭，該站側(cè)線股道的扼流變斷點(diǎn)全部設(shè)置在東部。該站東部下行正線靠近SI出發(fā)信號(hào)機(jī)30m處設(shè)一空扼流變，其中心端子有兩根連接線，調(diào)查發(fā)現(xiàn)其中一根接地（對(duì)地電阻為零），另一根應(yīng)為IG與IIG扼流變之間的橫向連接線，但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試兩扼流變間沒(méi)有連線直接相通，但該線與42號(hào)電桿下部基礎(chǔ)連接螺絲直接相連。IIG扼流變中心連接板上有三根塑封線，調(diào)查發(fā)現(xiàn)其中一根線接地、第二根與45號(hào)接觸網(wǎng)桿塔鋼柱直接相連、第三根應(yīng)為I、IIG之間橫向連接線，但是不通（見(jiàn)圖 1）。

圖1 該站東部扼流變等設(shè)備連接圖

（4）調(diào)查該站東部吸上線設(shè)置情況。查看該站設(shè)計(jì)圖紙發(fā)現(xiàn)該站站內(nèi)東西兩頭各設(shè)置了一處吸上線。該站東部的吸上線位于SII出發(fā)信號(hào)機(jī)處，該吸上線一頭接到IIG扼流變中心連接板上，另一頭接到45#電桿基礎(chǔ)螺絲上、與電桿直接連通。該吸上線與電桿基礎(chǔ)螺絲相連后應(yīng)該再通過(guò)電桿鋼柱直接與PW安全線進(jìn)行連接，形成牽引電流回流通道。但是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)42#、45#電桿均為硬橫梁式鋼柱，鋼柱頂部PW安全線與鋼柱之間并不相通（有單旋式絕緣子進(jìn)行隔離）?？梢?jiàn)該處吸上線與PW安全線實(shí)際是假連接（見(jiàn)圖1）。

（5）該站東部牽引電流測(cè)試情況。利用麥科信ME2000A型不平衡電流測(cè)試儀測(cè)試了7趟動(dòng)車組通過(guò)時(shí)，該站東部上行線側(cè)貫通地線電流，發(fā)現(xiàn)當(dāng)D3302次通過(guò)時(shí)電流最高達(dá)到38A，電流持續(xù)時(shí)間為118s左右；測(cè)試了8趟動(dòng)車組通過(guò)時(shí)，該站42#電桿與貫通地線連接分支線電流，發(fā)現(xiàn)當(dāng)D3302次4G停開(kāi)時(shí)該地線分支線電流最高達(dá)到68A，電流持續(xù)時(shí)間為126s左右；測(cè)試了7趟動(dòng)車組通過(guò)時(shí)，該站東部SII出發(fā)信號(hào)機(jī)處扼流變中心連接板與貫通地線的連接線電流，發(fā)現(xiàn)D3102次列車通過(guò)IIG時(shí)，SII出發(fā)信號(hào)機(jī)處扼流變中心連接板與貫通地線的連接線電流最高達(dá)到203 A，電流持續(xù)時(shí)間為126s左右，而下行列車通過(guò)時(shí)分支線電流都在70A以下、持續(xù)時(shí)間也相對(duì)較短；測(cè)試了6趟動(dòng)車組通過(guò)時(shí)，該站繼電器室電纜引入口處電纜匯流排與貫通地線連接線電流，發(fā)現(xiàn)當(dāng)D3204次4G停開(kāi)時(shí)電流最高達(dá)到48A，電流持續(xù)時(shí)間為137s左右。

3 原因分析

（1）正常情況下，鋼軌上的大部分牽引電流主要通過(guò)吸上線引至PW安全線（回流線）再送回牽引變電所，但45#號(hào)電桿處吸上線與PW安全線并未真正連通。

（2）由于吸上線勾通了S行正線鋼軌和45#電桿地線分支線的牽引回流分流通道，（45#電桿基礎(chǔ)鋼筋對(duì)地又有15 Ω對(duì)地電阻）反而直接把動(dòng)車通過(guò)時(shí)鋼軌上的大部分牽引電流引到地線分支線上。

（3）前后方的吸上線距離SII出發(fā)信號(hào)機(jī)至少1.5km之外，動(dòng)車通過(guò)SII信號(hào)機(jī)附近時(shí)鋼軌牽引電流要通過(guò)遠(yuǎn)處吸上線流回變電所要受到一定鋼軌阻抗的阻礙。

（4）45#電桿地線分支線施工工藝存在嚴(yán)重缺陷，綜合接地端子應(yīng)固定在電纜槽道外側(cè)，地線分支線與電纜同溝敷設(shè)、沒(méi)有進(jìn)行物理隔離。

（5）45#電桿地線分支線中間采用冷壓接頭，而冷壓接頭銹蝕已經(jīng)較為嚴(yán)重，在事故前一天暴雨侵蝕下地線分支線電阻進(jìn)一步增大。

在上述不利因素的共同作用下，事故當(dāng)天上午11點(diǎn)左右，當(dāng)D3302次動(dòng)車組運(yùn)行至45#電桿附近時(shí)，高達(dá)68A的牽引電流通過(guò)45#電桿基礎(chǔ)下部（存在較高電阻的）地線分支線流向貫通地線，致使地線分支線發(fā)生過(guò)熱燒熔，不久與其接觸的電纜槽內(nèi)電纜也被徹底燒壞，導(dǎo)致事故發(fā)生。

4 思考及建議

（1）測(cè)試發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有列車運(yùn)行情況下，電化區(qū)段貫通地線內(nèi)部幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，只有在有列車附近通過(guò)時(shí)，貫通地線才有短時(shí)間的電流流過(guò)；在動(dòng)車組通過(guò)附近時(shí)，貫通地線電流時(shí)間一般不超過(guò)1min；如果動(dòng)車組進(jìn)站停開(kāi)，附近貫通地線上電流持續(xù)時(shí)間一般不超過(guò)3 min。

（2）在橫向連接線可靠連接情況下，有動(dòng)車組通過(guò)附近時(shí)，上下行側(cè)貫通地線均有短時(shí)間的牽引電流流過(guò)，列車運(yùn)行側(cè)貫通地線電流明顯大于另一側(cè)貫通地線流過(guò)的電流。也可以看出，扼流變橫向連接線對(duì)動(dòng)車組牽引回流的分流起到非常重要的作用；甚至在鋼軌回流不暢時(shí)，可以將本鋼軌通道上大電流引至另外鋼軌通道分流。因此，該站東側(cè)I、IIG之間橫向連接線需要連通，以防牽引回流不暢。

（3）電力電桿基礎(chǔ)鋼筋并不完全是可靠接地，測(cè)試發(fā)現(xiàn)不少電桿鋼柱對(duì)地有15Ω左右電阻，在發(fā)生雷擊電桿鋼柱時(shí)絕大部分強(qiáng)電流還是要通過(guò)電桿與貫通地線的分支連接線向貫通地線進(jìn)行泄流。同時(shí)，與吸上線直接相連的電桿與貫通地線連接分支線，在列車通過(guò)附近時(shí)電流較大，如該站42#電桿處電流峰值達(dá)到68A，只要地線分支線接觸電阻稍大一些，很容易使分支線過(guò)熱燒損。因此，強(qiáng)電設(shè)備的接地引接線必須要與電纜等信號(hào)設(shè)備完全分開(kāi)。

（4）調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，該站部分正線扼流變中心連接板與貫通地線直接進(jìn)行了相連，由于這些線在列車通過(guò)時(shí)電流非常大，有的甚至超過(guò)200A，這些地線連接線施工時(shí)如果與我們的信號(hào)分支電纜同溝，對(duì)分支電纜的威脅就會(huì)非常大，因此建議拆除這些非吸上線設(shè)置點(diǎn)的地線連接線。

（5）室外吸上線設(shè)置需要加強(qiáng)檢查，防止假連接。該站的45#電桿處，雖然通過(guò)吸上線扼流變與電桿鋼柱已經(jīng)連接，但由于鋼柱頂部PW安全線與鋼柱之間有單旋式絕緣子進(jìn)行了隔離，實(shí)際電路并未連通。更為重要的是吸上線把扼流變的大電流通過(guò)電桿下部地線分支線直接引到貫通地線上，導(dǎo)致貫通地線及其分支連接線上面的電流增大，分支線容易過(guò)熱燒融，因此，在后續(xù)的高鐵、客專線路驗(yàn)收中應(yīng)該注意檢查吸上線的連接是否可靠。

（6）室外貫通地線不宜與繼電器室內(nèi)電纜成端匯流排直接相連，而是應(yīng)該按照施工規(guī)范直接與信號(hào)樓建筑物綜合地網(wǎng)相連。這樣貫通地線上面的電流可以直接流向綜合地網(wǎng)，從而可以大幅減少電纜鋼帶和鋁護(hù)套上面的電流。

（7）在雙端接地情況下該站在動(dòng)車經(jīng)過(guò)時(shí)電纜屏蔽層電流高達(dá)48A，貫通地線上面的部分電流經(jīng)過(guò)電纜鋼帶和鋁護(hù)套向牽引變電所方向流動(dòng)，導(dǎo)致電纜屏蔽層電流較大，如果該站發(fā)生鋼軌回流不暢，大部分牽引回流就可能會(huì)通過(guò)電纜鋼帶和鋁護(hù)套進(jìn)行流動(dòng)，電纜面臨被燒損的風(fēng)險(xiǎn)。因此，建議將該站電纜雙端接地改為單端接地。

（8）由于工程開(kāi)通后再整治的工作量過(guò)大，按照施工規(guī)范要求，將貫通地線、室外扼流變地線分支線、電桿下部的地線分支線全部納入施工驗(yàn)收范圍，進(jìn)行重點(diǎn)驗(yàn)收,提前卡控。