劉讓雄

(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430)

1 故障概況

滬昆鐵路株洲至懷化段一中間車站A，在電氣化鐵路開(kāi)通之后新增了一個(gè)貨場(chǎng)，貨場(chǎng)配備了龍門吊等裝卸設(shè)備。投入使用后不久，發(fā)現(xiàn)當(dāng)龍門吊的吊鉤與吊裝貨物的鋼絲繩聯(lián)掛時(shí)，經(jīng)常產(chǎn)生電火花甚至電弧，并多次引起裝卸人員“麻電”,引起了貨場(chǎng)作業(yè)人員的心理恐慌,危及龍門吊的安全，影響了貨場(chǎng)生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。針對(duì)這一問(wèn)題，鐵路供電部門會(huì)同鐵路車務(wù)、工務(wù)和電務(wù)等部門，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，找到了問(wèn)題的原因，并及時(shí)采取措施消除了這一現(xiàn)象。

2 原因分析

A車站為一復(fù)線電氣化鐵路中間站，車站貨場(chǎng)龍門吊的位置與接觸網(wǎng)供電關(guān)系如圖1所示。

圖1 龍門吊位置與接觸網(wǎng)供電示意圖

圖1中的10道為既有貨物線，懸掛了接觸網(wǎng)，龍門吊所在股道未懸掛接觸網(wǎng)(虛線所示)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)龍門吊所處位置與帶電的10道接觸網(wǎng)平行距離達(dá)到50米，且龍門吊的兩條走行軌均安裝了獨(dú)立的接地裝置，經(jīng)檢查接地裝置狀態(tài)良好，接地電阻符合要求，可排除帶電的接觸網(wǎng)(25 kV)對(duì)龍門吊產(chǎn)生靜電感應(yīng)引起電火花的可能，將調(diào)查重點(diǎn)轉(zhuǎn)向牽引供電系統(tǒng)回流回路。

電力機(jī)車的牽引電流經(jīng)牽引變電所饋出送至接觸網(wǎng)，流經(jīng)受電弓與電力機(jī)車內(nèi)部的牽引變壓器原邊繞組，最后經(jīng)機(jī)車總接地裝置流入鋼軌。A站所處地段的接觸網(wǎng)采用帶回流線的直接供電方式，流入鋼軌中的牽引電流經(jīng)吸上線流到回流線，分別經(jīng)回流線、鋼軌與大地三個(gè)回路流回牽引變電所回流箱，回到牽引變壓器副邊繞組，構(gòu)成電流閉合回路，如圖2所示。當(dāng)架空回流與鋼軌回流暢通時(shí)，大地回流所占比例較小，一般只有總回流的10%～15%。

圖2 牽引變電所回流通路示意圖

經(jīng)調(diào)查，圖1中的C站當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行擴(kuò)能改造，不僅新增了股道，而且還延長(zhǎng)了部分既有股道。由于C站股道延長(zhǎng)，造成C牽引變電所的回流扁鋼連接至C站的扼流變壓器位置發(fā)生變化。施工改造時(shí)，應(yīng)工務(wù)部門的要求，電務(wù)部門拆除了該扼流變壓器，將其移裝至新的位置，卻未及時(shí)通知供電部門同步改遷與恢復(fù)回流扁鋼的聯(lián)接，直接導(dǎo)致了鋼軌回流開(kāi)路。同時(shí)C牽引變電所至A車站供電臂的接觸網(wǎng)回流線存在被盜現(xiàn)象，回流線存在斷線點(diǎn)且未及時(shí)恢復(fù)，造成架空回流也不暢通。根據(jù)基爾霍夫電流定律，此時(shí)牽引電流將主要通過(guò)鋼軌流到C站，經(jīng)C站的吸上線與回流線流回牽引變電所，引起鋼軌電位升高，牽引變電所監(jiān)測(cè)到鋼軌往大地的泄漏電流(即大地回流)顯著增大。

經(jīng)上述調(diào)查與綜合分析，發(fā)現(xiàn)圖1中龍門吊的兩條走行導(dǎo)軌因?yàn)樽隽肆己玫慕拥兀?dāng)龍門吊吊裝貨物且貨物尚未吊離車體時(shí)，構(gòu)成了一條導(dǎo)電性能良好的牽引電流大地回流通路。該回流通路如圖3所示。

圖3 龍門吊構(gòu)成牽引電流回流通路示意圖

當(dāng)C牽引變電所至A站供電臂有列車取流時(shí)，龍門吊吊鉤與鋼絲繩一聯(lián)掛，圖3所示的回流通路就聯(lián)通，鋼軌中的部分牽引電流就會(huì)通過(guò)龍門吊及其走行軌的接地裝置流入大地，這比牽引電流通過(guò)鋼軌下方的軌枕與道床流入大地阻

抗要小得多，從而在鋼絲繩與龍門吊吊鉤聯(lián)通的瞬間產(chǎn)生電火花，電流大時(shí)則形成電弧。

由此可知，產(chǎn)生這一故障的主要原因是C牽引變電所的鋼軌回流開(kāi)路，架空回流不暢導(dǎo)致大地回流激增，而龍門吊走行軌范圍內(nèi)的股道未與A站其他股道電氣絕緣，從而形成牽引電流的地回流通路。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)檢測(cè)(上午10—12時(shí))，測(cè)得該龍門吊鋼絲繩與吊鉤聯(lián)掛時(shí)流過(guò)的最大電流達(dá)到37 A。如果夜間行車密度較大，車內(nèi)貨物導(dǎo)電性能較好時(shí)，該電流還會(huì)更大一些。

3 處理對(duì)策

針對(duì)上述問(wèn)題，主要進(jìn)行了如下處理：

(1)在圖1所示J位置處的貨物線上加裝一組鋼軌絕緣接頭，使龍門吊走行軌范圍內(nèi)的股道與A站其他股道實(shí)現(xiàn)電氣絕緣，切斷牽引電流通過(guò)龍門吊接地裝置流入大地的通路。

(2)及時(shí)恢復(fù)C牽引變電所的回流扁鋼與損壞的回流線，使供電臂內(nèi)的架空回流與鋼軌回流暢通。

(3)完善車站管理制度，明確規(guī)定禁止機(jī)車車輛跨停J處，防止通過(guò)機(jī)車車輛短接J處絕緣接頭，再次形成牽引電流回流通路。

4 預(yù)防措施

這次龍門吊帶電故障是由C牽引變電所的回流不暢引起，但對(duì)龍門吊本體來(lái)說(shuō)，這只是其外部原因，內(nèi)部原因還是龍門吊走行范圍內(nèi)的股道鋼軌與車站其他股道鋼軌沒(méi)有電氣隔離。內(nèi)部原因決定了龍門吊是否會(huì)構(gòu)成牽引電流的回流通路，而外部原因則決定了流過(guò)龍門吊的電流大小。因此，即使C牽引變電所回流暢通，A站貨場(chǎng)仍然存在牽引電流經(jīng)龍門吊流入大地的安全隱患。對(duì)于電氣化鐵路車站及鐵路專用線范圍內(nèi)有可能與鐵路車輛接觸的金屬設(shè)備，均需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施，防止鋼軌中的牽引電流經(jīng)這些設(shè)備流入大地而形成安全隱患。

(1)類似圖1所示未懸掛接觸網(wǎng)的貨場(chǎng)股道，應(yīng)在合適的位置安裝軌道絕緣接頭，將其與車站其他股道電氣絕緣，同時(shí)明確機(jī)車車輛禁止跨停該絕緣接頭。對(duì)于懸掛了接觸網(wǎng)的貨場(chǎng)股道，在合適的位置安裝軌道絕緣接頭的同時(shí)還要設(shè)置軌道回流箱，回流箱內(nèi)設(shè)開(kāi)關(guān)，并通過(guò)回流電纜連接至該軌道絕緣接頭兩端。當(dāng)電力機(jī)車需要進(jìn)出該股道時(shí)，則將此回流箱內(nèi)開(kāi)關(guān)合上，保證電力機(jī)車進(jìn)出該股道時(shí)的牽引電流能順利通過(guò)車站股道流回牽引變電所，當(dāng)電力機(jī)車不需進(jìn)出該股道時(shí)，則將回流箱內(nèi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)與車站股道的電氣絕緣。

(2)扼流變壓器屬鐵路電務(wù)設(shè)備，同時(shí)又是鐵路供電、工務(wù)與電務(wù)三個(gè)部門設(shè)備的連接點(diǎn)和分界點(diǎn)。當(dāng)扼流變壓器中性點(diǎn)上連接有供電的吸上線或回流扁鋼時(shí)，任何可能影響該扼流變壓器中性點(diǎn)供電設(shè)施正常工作的作業(yè)，均應(yīng)提前通知供電部門做好配合，避免造成牽引回流不暢。

(3)供電部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)回流線、吸上線、回流扁鋼等回流通路的檢查維護(hù)，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大地回流的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)大地回流異常時(shí)應(yīng)及時(shí)上報(bào)并組織人員及時(shí)查找與排除故障，確保架空回流與鋼軌回流良好，降低大地回流。