受電弓炸網(wǎng)事故分析

楊祖福

（中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412000）

一、問(wèn)題的提出

2018年7月17日1時(shí)40分，武漢局江岸機(jī)務(wù)段HXD1B303號(hào)機(jī)車在廣鐵集團(tuán)京廣線長(zhǎng)沙站10道停留時(shí)，出現(xiàn)受電弓與接觸網(wǎng)虛接放電現(xiàn)象，燒斷接觸線，構(gòu)成鐵路交通一般C類事故。

部分下載的數(shù)據(jù)、現(xiàn)象如下：

總風(fēng)壓力范圍：750~810KPa；（事故前后）

事故前電流：0.689A；

事故發(fā)生后：主斷路器有斷開(kāi)記錄；受電弓有降下記錄；TCU檢測(cè)到網(wǎng)壓超限信號(hào)；機(jī)車車頂及弓頭無(wú)大面積燒損現(xiàn)象；

本文基于此次事故案例從受電弓原理、降弓保護(hù)、主斷路器工作原理、信號(hào)反饋等方面逐個(gè)分析，并進(jìn)行相應(yīng)說(shuō)明。

二、工作原理分析

受電弓采用氣囊驅(qū)動(dòng)方式升弓，受電弓的氣路原理圖如圖1所示：

（一）升弓：受電弓升弓時(shí)，電磁閥得電，氣路打開(kāi)，壓縮空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器、單向調(diào)速閥（升弓）、調(diào)壓閥、氣壓表、單向調(diào)速閥（降弓）、穩(wěn)壓閥，進(jìn)入氣囊，構(gòu)成升弓氣路。同時(shí)壓縮空氣經(jīng)穩(wěn)壓閥后通過(guò)快排閥向具有氣腔的受電弓碳滑板供氣，構(gòu)成自動(dòng)降弓氣路。

（二）正常降弓：當(dāng)受電弓正常降弓時(shí)，啟動(dòng)壓縮空氣輸入端前端的電控排氣閥并進(jìn)行排氣，受電弓靠自重降弓。

（三）非正常降弓：當(dāng)受電弓滑板破裂、磨耗到限或管路泄漏時(shí)，控制管路的氣壓下降，換向閥打開(kāi)，氣囊及管路中的壓縮空氣經(jīng)過(guò)換向閥的排氣口排放到大氣中。同時(shí)空氣壓力繼電器動(dòng)作，發(fā)出機(jī)車空氣管路壓力下降信號(hào)，主斷路器緊急切斷，從而防止受電弓在帶電負(fù)載下從接觸網(wǎng)脫離。

三、事故原因分析

受電弓與接觸網(wǎng)虛接放電，導(dǎo)致接觸網(wǎng)燒斷的原理是受電弓與接觸網(wǎng)之間的接觸面不足（虛接），使接觸面瞬間電流過(guò)大燒壞電網(wǎng)，或是接觸網(wǎng)與受電弓之間放電產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象而燒壞電網(wǎng)。下面我們從機(jī)車管路與電路兩方面分析此次事故的可能原因。

（一）靜態(tài)壓力接觸不足。受電弓的靜態(tài)調(diào)壓閥壓力設(shè)置過(guò)低或由于外界原因（如螺栓松動(dòng)，或調(diào)壓閥微小的漏氣）引起調(diào)壓閥壓力不足，將會(huì)使受電弓的升弓壓力不足，從而使受電弓與接觸網(wǎng)的接觸壓力變小，從而導(dǎo)致接觸網(wǎng)與受電弓發(fā)生虛接，產(chǎn)生放電拉弧現(xiàn)象，燒斷電網(wǎng)。

（二）管路泄漏原因。升弓氣路如果發(fā)生突然性大量泄漏會(huì)導(dǎo)致受電弓氣囊的壓力不足以支持受電弓繼續(xù)保持升起的狀態(tài)，從而發(fā)生受電弓自動(dòng)降下的情況，而在降下的過(guò)程中，CCU未來(lái)得及接收壓力反饋信號(hào)作出斷主斷、降弓指令，從而使受電弓在即將降下的時(shí)候發(fā)生拉弧或接地的情況燒壞電網(wǎng)。同樣的，由于總風(fēng)壓力不足（總風(fēng)泄漏、人為的關(guān)閉壓縮機(jī)等），從而氣壓不足支持受電弓的供給，發(fā)生類似自動(dòng)降弓的情況，燒斷電網(wǎng)。

（三）控制電路失效問(wèn)題。當(dāng)受電弓碳滑板破裂、或磨耗到限時(shí)，導(dǎo)致控制管路的氣壓下降，這時(shí)，按正常情況CCU會(huì)接收到壓力過(guò)低的反饋信號(hào)，從而發(fā)出斷開(kāi)主斷路器、降弓的命令。而可能由于線路故障或壓力繼電器不動(dòng)作，從而沒(méi)有給CCU反饋壓力過(guò)低信號(hào)，從而主斷未斷開(kāi)，產(chǎn)生原邊電流接地或壓力低產(chǎn)生的升弓壓力不足產(chǎn)生拉弧燒網(wǎng)現(xiàn)象。

（四）、原邊電路短路接地。當(dāng)意外原因（或人為原因等）導(dǎo)致原邊電路發(fā)生原邊電路接地現(xiàn)象時(shí)，會(huì)導(dǎo)致受電弓與接觸網(wǎng)間接觸面（點(diǎn)）的瞬間電流會(huì)變得相當(dāng)大，從而燒毀電網(wǎng)。而由于燒網(wǎng)的時(shí)間非常短暫，高壓電壓互感器還未來(lái)得及反饋網(wǎng)壓異常信號(hào)，從而主斷路器未斷開(kāi)的情況受電弓降下。

四、綜合分析

我們?cè)俑鶕?jù)上述可能產(chǎn)生燒網(wǎng)的主要原因結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步分析此次事故的原因。對(duì)于第（一）種情況，發(fā)生受電弓與接觸網(wǎng)拉弧現(xiàn)象時(shí)，一般持續(xù)時(shí)間會(huì)略長(zhǎng)，而且現(xiàn)象明顯容易察覺(jué)，來(lái)得及阻止，因此可能性較小，但也不排除瞬間拉弧燒壞電網(wǎng)；對(duì)于第（二）種情況，總風(fēng)壓力從事故開(kāi)始到結(jié)束壓力變化不大，且在正常范圍內(nèi)，而且主斷檢測(cè)是斷開(kāi)的，因此可能性也較??；第（三）種情況，也可以從主斷已斷開(kāi)這個(gè)現(xiàn)象判斷，沒(méi)有可能，并且產(chǎn)生拉弧的話，弓頭表面燒損面積應(yīng)比較大；最有可能是第（四）種情況，在原邊電流接地后，一瞬間燒斷電網(wǎng)，從而TCU檢測(cè)到網(wǎng)壓超限信號(hào)，發(fā)送斷開(kāi)主斷路器及降弓命令，進(jìn)行保護(hù)，這與現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象十分吻合，因此這種情況可能性最大。

五、結(jié)論

HXD1B型電力機(jī)車的受電弓、主斷控制器及其保護(hù)功能性能穩(wěn)定，本文針對(duì)此次故障的分析，提供了受電弓降弓、斷電過(guò)程容易產(chǎn)生高壓事故的可能原因，為弓網(wǎng)保護(hù)及其系統(tǒng)的可靠性研究提供了支持。