新型智能化接觸網(wǎng)專用隔離開關(guān)的設(shè)計分析

程寧

[摘? ? 要]為更好地保障鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的安全穩(wěn)定運行，基于鐵路接觸網(wǎng)隔離開關(guān)應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了接觸網(wǎng)隔離開關(guān)日常應(yīng)用中存在的主要問題，提出了一種新型接觸網(wǎng)專用隔離開關(guān)的設(shè)計方法。通過應(yīng)用新型接觸網(wǎng)專用隔離開關(guān)，可顯著提高鐵路接觸網(wǎng)供電的安全性和可靠性，保障鐵路安全運行。

[關(guān)鍵詞]鐵路;接觸網(wǎng);隔離開關(guān)

[中圖分類號]TM564.1 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）10–00–03

Design and Analysis of New Type Intelligent Disconnect Switch for Catenary

Cheng Ning

[Abstract]In order to better ensure the safe and stable operation of the railway catenary disconnector，this article analyzes the main problems in the daily application of the catenary disconnector based on the current application status of the railway catenary disconnector.In response to these problems，a new type is proposed The design method of the catenary special isolating switch，through the application of this new type of catenary special isolating switch，can significantly improve the safety and reliability of the railway catenary power supply，and better guarantee the safe operation of the railway.

[Keywords]railway;catenary;isolating switch

我國在搭建高鐵項目時，特別注意供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的建設(shè)。在接觸網(wǎng)中隔離開關(guān)具有非常重要的作用，是一個具有較多技術(shù)含量的設(shè)備。在設(shè)計時按照設(shè)計院的圖紙與廠家提供的技術(shù)與會審圖紙，進而選擇制造廠家進行監(jiān)制，然后驗收成品，在現(xiàn)場調(diào)解時，需要綜合測試。經(jīng)過長時間的實踐發(fā)現(xiàn)，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)是出現(xiàn)故障率最多的設(shè)備。由于隔離開關(guān)安全、調(diào)試以及運營3個方面都是由不同的單位完成，因此其一旦出現(xiàn)問題，那么將會在短時間內(nèi)不能正常工作，需要3個單位共同參與才可以找到問題，因此隔離開關(guān)的檢修較為困難。因此，供電公司要想有效地保證供電電車的可靠性與安全性，必須監(jiān)控接觸網(wǎng)開關(guān)并優(yōu)化接觸網(wǎng)開關(guān)的性能。

1 現(xiàn)狀情況分析

1.1 現(xiàn)場情況

不管是鐵路還是地鐵，在接觸網(wǎng)上設(shè)置的隔離開關(guān)都會存在各種形式的隱患。例如，電動隔離開關(guān)在遠動與電動作業(yè)的過程中分合閘不到位和上網(wǎng)線燒損等問題，在手動操作隔離開關(guān)時，人力費力、分合閘不及時以及極易形成拉弧等現(xiàn)象。最近幾年，我國在科技人員培訓(xùn)方面比較重視隔離開關(guān)的設(shè)計與相應(yīng)電路的優(yōu)化，但往往忽略了施工過程和運行效率是否符合條件。

經(jīng)過統(tǒng)計隔離開關(guān)設(shè)備發(fā)現(xiàn)，其故障問題往往在底座與操作桿位置。廠家一線技術(shù)人員僅僅懂得繪圖或者原理，并不具備一線現(xiàn)場工作經(jīng)驗。依據(jù)隔離開關(guān)不同位置設(shè)計出來的零部件與安裝圖往往與現(xiàn)場安裝不符合，此外現(xiàn)場施工人員多為勞務(wù)工，缺乏相應(yīng)的技能，因此底座和操作桿的安裝總是達不到要求。

1.2 影響因素

經(jīng)過6個月跟蹤分析某條線路設(shè)置的隔離開關(guān)故障問題，發(fā)現(xiàn)其故障趨勢情況如圖1所示。分析隔離開關(guān)現(xiàn)場故障發(fā)現(xiàn)開關(guān)存在操作手柄卡滯、轉(zhuǎn)芯偏移、合閘不到位以及遠動控制失效等方面的問題。

1.3 接觸網(wǎng)隔離開關(guān)操作桿材質(zhì)分析

隔離開關(guān)操作桿材質(zhì)是33.37×3.2的Q235熱鍍鋅鋼管。由于鋅屬于藍白色的金屬，其密度達到了7.14 g/cm3。通常鍍鋅層厚度為單位面積上的質(zhì)量與密度之間的比值，該工藝要求鍍鋅面密度達到50 g/m2，緊定螺釘選用45號鋼[1]。

2 隔離開關(guān)工作原理

當(dāng)接觸網(wǎng)處于無負荷的情況下，將需要切斷或者供電設(shè)備。該系統(tǒng)以及相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)都設(shè)置在主控單元中，進而可以借助電子控制實現(xiàn)遠程開關(guān)的控制，不僅反映迅速，而且能夠適應(yīng)不同供電分期接觸網(wǎng)的工作情況。與此同時，能夠?qū)崟r對監(jiān)控隔離開關(guān)的工作情況進行檢測，有效地降低事故率以及能夠及時發(fā)現(xiàn)故障。圖2表示相應(yīng)的隔離開工作原理。

通常在隔離開關(guān)箱內(nèi)設(shè)置有3種回路：電機回路、控制回路、加熱回路。通常將電機回路以及相應(yīng)的控制回路設(shè)置成為110 V，而加熱電路可以選用220 V交流電。圖3表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)向接線原理圖。其中，HJ，HQ表示合閘繼電器，F(xiàn)J，TQ表示相應(yīng)的分閘繼電器，RJ表示相應(yīng)的熱繼電器[3]。

3 研發(fā)設(shè)想

現(xiàn)在，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)不管是何種形式的運動方式，都需要有操作桿進行作業(yè)，初步的構(gòu)想如下：

為了能夠有效地提高施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通?？梢栽诟綦x開關(guān)底座與操作桿上加裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制器。隔離開關(guān)的具體操作過程如下：

借助操作搖把可以隔離操作桿，同時開關(guān)本體轉(zhuǎn)軸連接位置使用自動化形式進行控制，能夠保證其與隔離開關(guān)轉(zhuǎn)軸之間的保持牢固的結(jié)合，最后使用手動作業(yè)操作。電動操作隔離開關(guān)使用與開關(guān)本體附近的電機實現(xiàn)近距離操作。進而有效地避免由于操作桿問題導(dǎo)致的故障問題。手動隔離開關(guān)必須實現(xiàn)手動遙控的動作。同時，必須設(shè)置現(xiàn)場監(jiān)控的能力，進而實現(xiàn)信息的交互。

當(dāng)前隔離開關(guān)的開合方式都是使用上下或者左右打開的形式，因此在安裝的過程中必須考慮本體高度以及相應(yīng)的絕緣距離空間，當(dāng)其動作的過程中，動刀閘具有相應(yīng)的動作慣性，將會對本體質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此可以開發(fā)平行打開的形式，表現(xiàn)為一端靜止端，一端為動觸端。

在對接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的運行情況進行分析，對隔離開關(guān)設(shè)備進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在底座以及操作桿方面，基于此開發(fā)了智能化接觸網(wǎng)專用隔離開關(guān)裝置，其具有安裝簡單、集成電路以及智能監(jiān)控的特點。經(jīng)過工程實踐發(fā)現(xiàn)其具有接觸網(wǎng)供電可靠性以及安全性的特點。

4 隔離開關(guān)常見故障及處理措施

4.1 隔離開關(guān)常見機械故障及處理措施

4.1.1 隔離開關(guān)刀閘觸點燒損故障

經(jīng)過對觸電燒壞的原因進行觀察發(fā)現(xiàn)，主要是由于觸電過渡電阻過大導(dǎo)致的隔離開關(guān)刀閘觸電燒壞。假如機車電流相對較大時，同時觸電位置的過度電阻過大，那么將引發(fā)跳閘位置出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象。同時可能出現(xiàn)網(wǎng)壓波動的現(xiàn)象，更有甚者將會導(dǎo)致出現(xiàn)燒壞開關(guān)刀閘的現(xiàn)象。

相應(yīng)的解決措施：鑒于該情況，可以在現(xiàn)場把開關(guān)的兩個接頭拆除，同時選用與引線具有相同規(guī)格的線，將其在絕緣位置添加兩短引線進行短接，可以有效地滿足后期的維護。

4.1.2 隔離開關(guān)支撐絕緣子破損或臟污

由于隔離開關(guān)支撐絕緣子位置處出現(xiàn)破損或者相應(yīng)的臟污時，將會引起擊穿的現(xiàn)象，從而可以引發(fā)接觸網(wǎng)對地出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，最終引起變電所出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，對于部分區(qū)段而言，當(dāng)接觸網(wǎng)出現(xiàn)失電的現(xiàn)象時，將會導(dǎo)致列車出現(xiàn)停運的現(xiàn)象。

相應(yīng)的解決辦法：相關(guān)工作人員必須更換破損的絕緣子。與此同時對上網(wǎng)電纜進行檢查。假如由于工況條件所致不能進行及時的更換，通?？梢耘R時把上網(wǎng)電纜出線側(cè)到觸頭位置，同時閉合越區(qū)開關(guān)，與此同時可以把斷開故障隔離開關(guān)的斷路器，便于后臺開關(guān)退出。

4.1.3 隔離開關(guān)接地刀閘故障

對于設(shè)置有接地開關(guān)的隔離開關(guān)而言，由于當(dāng)其接地不達標(biāo)，往往極易出現(xiàn)頻繁開合閘的現(xiàn)象，在不斷合閘的過程中往往導(dǎo)致接地刀閘絕緣棒斷裂，在傳動單元位置出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，最終會出現(xiàn)隔離開關(guān)閉合對地位置出現(xiàn)短路現(xiàn)象，從而導(dǎo)致跳閘的現(xiàn)象。

相應(yīng)的處理方法：當(dāng)處于運營的過程中，可以臨時拆除故障開關(guān)得接地刀閘以及相應(yīng)的聯(lián)動單元，進而當(dāng)列車停車之后，可以更換有問題的開關(guān)接地刀閘。

4.1.4 上網(wǎng)電纜脫落侵入限界引發(fā)的弓網(wǎng)故障

由于在上網(wǎng)電纜連接線接頭位置存在導(dǎo)流不通暢的情況，引發(fā)大火或者發(fā)熱問題，進而燒毀接線線夾，以及最終出現(xiàn)受電弓網(wǎng)故障問題。

相應(yīng)的解決辦法：在檢查上網(wǎng)電纜狀態(tài)時通常依據(jù)“先通后復(fù)”的原則，當(dāng)出現(xiàn)問題時拆除相應(yīng)的受損脫落電纜。與此同時，保持區(qū)段列車限速情況，以及當(dāng)列車停運時可以將其更換。

4.2 隔離開關(guān)常見箱體內(nèi)故障及處理措施

4.2.1 對應(yīng)故障報文信息的故障

以通力隔離開關(guān)為例子，通常可以借助點調(diào)遠控SCADA屏對故障信息進行故障報文信息顯示諸如：第一，控制回路斷線;第二，加熱回路斷線;第三，電機過載。進而可以依據(jù)報文信息檢查元件是否存在損壞、松動、斷線等現(xiàn)象。

4.2.2 隔離開關(guān)“未定義”狀態(tài)

當(dāng)在點調(diào)端設(shè)置的SCADA屏報文顯示隔離開關(guān)中出現(xiàn)“未定義”的現(xiàn)象時，同時依據(jù)可實現(xiàn)正常開合，這時可以認為遙控回路不存在異常現(xiàn)象。由于在通力隔離開關(guān)位置處設(shè)置的信號為單點遙信，也就是說分合閘指示信號僅僅選用一個輔助觸點，首先需要檢測遙信回路是否存在電壓輸出，最后對信號回路中的各個端子接線以及是否存在松動進行檢查。

4.2.3 隔離開關(guān)誤動或拒動

假如隔離開關(guān)存在誤動的現(xiàn)象時，可將遠程操作判定為指令錯誤的現(xiàn)象。在維護時可以將隔離開關(guān)設(shè)置在接地位置，假如操作電動開關(guān)并不能實現(xiàn)動作，那么需要對HQ，TQ進行檢查。與此同時，檢查控制回路的中是否存在虛接以及相應(yīng)斷線現(xiàn)象。

5 結(jié)論

該新型智能化的接觸網(wǎng)專用隔離開關(guān)具有安裝方便、集成電路、可靠性運行以及智能監(jiān)控等方面的特點，經(jīng)過工程實踐發(fā)現(xiàn)不僅可以有效地減少是公共安裝強度，而且能夠在運行的過程中表現(xiàn)出較好穩(wěn)定性，極大地提高鐵路運行的安全性。

參考文獻

[1] 周少喻，陳紅英.高鐵接觸網(wǎng)遠動隔離開關(guān)誤動原因分析及對策[J].鐵道機車車輛，2018（4）：71-74.