導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

直流1500V接觸網(wǎng)接觸線電燒原因分析

文檔作者：宿允承文檔來源：撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司東露天礦		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月06日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?303.84 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?03.84 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：直流1500V接觸軌安全運(yùn)營(yíng)管理

上一篇： 110kV電纜線路護(hù)層接地方式及護(hù)層保護(hù)的…

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

11．大米 役不 2013年第9期 ·83·
直流1 500V接觸網(wǎng)接觸線電燒原因分析
宿允承
(撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司東露天礦，遼寧撫順113001)
摘要：直流1 500 V接觸網(wǎng)是工礦電氣化鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，基于多年的電氣化鐵道接觸網(wǎng)設(shè)
備事故現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以使檢修人員高度重視設(shè)備的關(guān)鍵和薄弱環(huán)節(jié)，提高排除設(shè)備故障和安全隱患
的檢修水平，確保設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)；斷線；比熱熔
中圖分類號(hào)：U 226．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671—9816(2013)09—0083—04
1 引 言
撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦的電氣化鐵路運(yùn)輸，采
用直流1 500 V接觸網(wǎng)，主要設(shè)備是接觸線，又稱為
電車線。它的作用是按設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)架空，通過電力機(jī)車
的摺板在其下面滑行，從而為電力機(jī)車輸送電能。多
年來，在我礦電鐵運(yùn)輸中，因電車線燒損和斷線造成
的故障和事故，約占各類事故的2／3。尤其是近年
來，由于其它類型的事故明顯減少，此類事故幾乎占
據(jù)了絕大部分?？傊芯刻接戨娷嚲€“斷線”已成為
一道課題擺在我們面前。
2 電車線電燒的因素分析
電車線的有關(guān)參數(shù)見表1。
既然電車線被燒斷，很顯然是由電燒引起的，而電
燒就離不開電流、電阻等因素，這些參數(shù)的存在都是在
電路中產(chǎn)生的。圖1將現(xiàn)場(chǎng)情況等效成電路。
依據(jù)電路示意圖就燒線過程進(jìn)行分析。設(shè)電車
線某一點(diǎn)被燒斷，就其原因是電流通過此點(diǎn)時(shí)獲得
表1 東露天礦電車線的參數(shù)
截面積抗拉強(qiáng)度電阻率1 實(shí)際張力載電流量溫度
／ramz ／kg ／ll·kin"‘ ／kg ／A． ／*C
l00 3 500 0．179 500 600 60
圖1 現(xiàn)場(chǎng)等效電路示意圖
收稿日期：20l3．Q5-ol
作者簡(jiǎn)介：宿允承(1982一)，男。遼寧營(yíng)口人。安全助理工
程師，2009年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)。現(xiàn)任撫順礦業(yè)集團(tuán)
有限責(zé)任公司東露天礦工務(wù)段生產(chǎn)股接觸網(wǎng)生產(chǎn)計(jì)劃員。
大量的熱能，溫度急速升高而被燒斷，其過程如圖2。
l螻H 縫塑H 塑壅H 墊墨H 皇卜-
圖2 電車線燒斷過程
由于電車線是電解銅經(jīng)拉制而成，其熔點(diǎn)是
1 083℃，當(dāng)電車線某點(diǎn)溫升在向熔點(diǎn)趨近時(shí)，該點(diǎn)
的抗拉強(qiáng)度急劇下降，加之線網(wǎng)兩端存在500 kg的張
力，使該點(diǎn)的截面積迅速減小，導(dǎo)致該點(diǎn)抗拉力下降，
溫度也會(huì)因其體積減小而更加上升(電阻變大)，這
樣就在很短的時(shí)間里形成了惡性循環(huán)，其結(jié)果是斷
線發(fā)生。實(shí)踐證明，上述過程只在幾秒鐘內(nèi)完成，由于
速度變化快，在斷線頭處呈流線型狀(類似彈頭狀)。
電車線斷線點(diǎn)處的熱量急劇增高是因?yàn)殡娔茉谠撎?
轉(zhuǎn)換成了熱能，它們之間的關(guān)系是焦耳一楞次定律：
口=0．239 (1)
式中：Q一斷線處獲得的熱量，J；
JL 斷線處通過電流，A；
一斷線處電阻，fl；
卜斷線處通過電流時(shí)間，S。
現(xiàn)就上述各參數(shù)分析如下：
電車線斷線點(diǎn)處獲得熱量(J)的多少，是電車線
能否斷線的主要依據(jù)，而電車線的張力也是一個(gè)促
進(jìn)因素。據(jù)查銅的比熱熔是0．39×l03 J／kg"C，即每
千克銅溫度上升1。時(shí)需要的熱量為0．39×103 J，而
銅電車線的熔點(diǎn)是1 083℃。如果斷線處發(fā)生在電機(jī)
車碳素揩板與電車線處，即使該段電車線全部獲得
質(zhì)量也只有890×1／10=89 g，而將其熔解所需要熱
量為0．39×89=34．71 J。實(shí)際上碳素摺板與電車線
相接觸時(shí)，是不可能百分之百接觸的，而且接觸時(shí)間
非常短促，因此整個(gè)趨于熔解過程所需熱量要小于
上述值，況且造成斷線時(shí)的溫度更不可能是1 083℃。
·84 · 露天采礦技術(shù) 2013年第9期
由于碳素揩板的熔點(diǎn)可達(dá)4 000~C，因此在斷線點(diǎn)處
碳素揩板安然無恙，如果是銅質(zhì)揩板就要有燒痕。從
定型和定量的角度綜合分析，斷線處只是一個(gè)點(diǎn)，雖
然銅的導(dǎo)熱很好，但由于時(shí)間短，熱量還是集中在斷
線點(diǎn)處，由于體積小，質(zhì)量就小，從其比熱看，構(gòu)成實(shí)
際斷線所需的熱量。
從公式(1)不難看出電流是產(chǎn)生熱量的重要因
素，而且是以平方參數(shù)出現(xiàn)。以圖1為例，影響電流
大的因素見下式：
I= E—U
Rso+Rrc+Rr+Rm+R瞄
(2)
式中：卜回路電流；
R 輸電線路電阻；
R。廣電車線電阻(電流通過部分)；
廠電機(jī)車內(nèi)阻(運(yùn)行中含反電勢(shì))；
尺 鋼軌電阻(電流通過部分)；
尺 回歸線路電阻；
一牽引變電的出口處電壓；
U反 電機(jī)車運(yùn)行中產(chǎn)生的反電勢(shì)。
從式(2)中看出影響電流大小的是各類電阻的
存在：輸電線路電阻尺∞一般由400 mm2單根或雙
根鋁絞線組成，電阻為0．04～0．08 r m，電車線電阻
是0．179 1)／km，鋼軌電阻由于鋼軌截面積(50 kg／m)
單根為6 580 mm2，鋼軌電阻為0．000 028 f~／m(因鋼
軌電阻較小，可以忽略不計(jì))。電阻主要是在接頭處，
接觸良好時(shí)電阻很小。電機(jī)車重載運(yùn)行電流較大時(shí)，
接頭壓降在0．1—0．3 V，回歸線路電阻與輸電線路
電阻相似。除了上述電阻外，電機(jī)車運(yùn)行中反電勢(shì)的
大小直接影響回路電流的大小，反電勢(shì)的大小和電
機(jī)車的運(yùn)行速度成正比，而速度又取決于電機(jī)車的
負(fù)荷和操作，而這些都和電機(jī)車的功率有關(guān)。
= IU (3)
式中：W一電機(jī)車輸出功率；
卜回路電流；
一電機(jī)車兩端電壓。
從式(3)中可以看出，如果保持 不變，電壓
低，電流就必然高，而上述電阻之和的大小是直接影
響加在電機(jī)車兩端的電壓大小。因此，在實(shí)踐中應(yīng)盡
可能地減少回路電阻值，以提高電機(jī)車兩端的電壓，
使電機(jī)車在保持正常運(yùn)行的情況下減小電流值。但
是在實(shí)際中許多區(qū)段事與愿違，這也是我們經(jīng)常提
出供電調(diào)整的原因。綜上所述，電流的大小取決于回
路總電阻和電機(jī)車反電勢(shì)的大小，而反電勢(shì)的大小
又取決于電機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，而電機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)又取
決于司機(jī)的操作，司機(jī)的操作取決于運(yùn)行環(huán)境(負(fù)
荷、直線、曲線、坡道??)和人為等因素。總之在滿
足電機(jī)車正常運(yùn)行情況下，應(yīng)盡可能減少電流值，因
為電流的減少既省電又提高供電質(zhì)量，從而減少燒
損電車線現(xiàn)象發(fā)生。
前面對(duì)回路中各類線段的電阻進(jìn)行了說明，可
以看出電阻是熱量產(chǎn)生的因素。按定律定義電流通
過各線段是會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，通過計(jì)算這個(gè)熱量
可1ib還很大，但是由于線段距離較長(zhǎng)，這些熱量均勻
分布在整個(gè)線段中，因此對(duì)于某一點(diǎn)來講，其溫度并
不高，也就構(gòu)不成燒線因素。下面重點(diǎn)分析電車線
“斷線點(diǎn)”處的電阻。電阻值公式是：
尺=專U (4)
式中：R一電車線斷線處等效電阻；
卜銅的電阻率，0．017 9 Q·mm2／m；
一等效電阻長(zhǎng)度，m；
S一等效電阻的面積。
如果按斷線點(diǎn)處受熱為0．1 m計(jì)算，其電阻值
為0．000 017 9 Q，這個(gè)值相當(dāng)小，按熱量計(jì)算也很
小，可忽略不計(jì)。實(shí)踐證明，我們使用的可熔式斷路
器上安設(shè)的“熔片”規(guī)定電流為250 A。那么實(shí)際中
的電車線斷線處的電阻是怎樣的呢?如果整個(gè)回路
單位長(zhǎng)度比較，它的電阻較大，那么它就是具備燒線
的一個(gè)因素，此時(shí)，如果其它兩個(gè)因素“，”和“t”同時(shí)
達(dá)到一定值，燒斷線就會(huì)必然產(chǎn)生。前面已經(jīng)闡明
0．1 nl長(zhǎng)的電車線電阻值幾乎忽略不計(jì)，那么造成燒
線電阻是如何產(chǎn)生的呢?見圖3、圖4、圖5。
圖2表示的是旁受電弓與電車線滑行狀，圖3
表示的是正受電弓與電車線滑行狀；圖4表示接頭
線夾和電源線夾的安設(shè)狀。旁受電弓銅摺板和正受
電弓碳素摺板與電車線的接觸是平面與弧面或似平
面的接觸。如圖6。
從圖6中看出電車線與揩板的接觸面積呈一條
50—100 ITlm的線，即使電車線有一定磨耗，實(shí)際運(yùn)
行中它們互相接觸也不可能達(dá)到百分之百，況且它
們的接觸狀況還與受電弓的壓力有一定關(guān)系，有資
料記載“弓、線”間電阻約為0．000 25 Q。接頭線夾、
電源線夾都是導(dǎo)電線夾，線夾和電車線的接觸是依
靠其夾角面和螺栓緊固完成的，如圖7所示。
可以看出，線夾是利用夾角與電車線接觸雙溝
面接觸，再利用螺栓緊固，兩線夾的長(zhǎng)度是105 nlrn
露天采礦技術(shù) 2013年第9期 ·85·
圖3 旁受電弓與電車線滑行狀
圖4 正受電弓與電車線滑行狀
／ 接頭線夾
＼同 網(wǎng)／
圖5 接頭線夾和電源線夾的安設(shè)狀
圖6 受電弓與電車線的接觸狀態(tài)
接頭線夾
電源線夾
圖7 線夾和電車線的固定方法
和130 mm，按水平上下角為50o和35o。定性分析：
在實(shí)際中，線夾的夾角面和電車線夾角面不可能呈
現(xiàn)理想平面，當(dāng)它們相接觸時(shí)，更不可能是百分之百
吻合，尤其是電源線夾，上部夾饋線孔和下部夾電車
線是用一個(gè)螺栓緊固，有時(shí)饋電線與孔徑有差異，以
及長(zhǎng)久使用或更換，夾角面、電車線雙溝面存在污
垢。以上所有因素都是導(dǎo)致該處電阻值遠(yuǎn)大于電車
線本身的斷面電阻值。除了圖3一圖6情況外，凡是
產(chǎn)生比原導(dǎo)線單位距離電阻大的地方。也就是容易
發(fā)生燒線的地方。
時(shí)間“t”也是產(chǎn)生熱量的主要因素，這里的時(shí)
間是指電流通過電阻的時(shí)間，單位以秒計(jì)算。比如電
機(jī)車在正常運(yùn)行時(shí)，凡是電流通過的區(qū)段所用的時(shí)間，
就是產(chǎn)生熱量應(yīng)計(jì)算的時(shí)間。以上是利用焦耳一楞
次定律，結(jié)合我礦接觸網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)電流、電阻、時(shí)
間等參數(shù)進(jìn)行分析。現(xiàn)就電機(jī)車幾種情況舉例說明。
1)電機(jī)車輕載運(yùn)行有無燒線可能。當(dāng)電機(jī)車輕
載運(yùn)行時(shí)，回路電流較小，此時(shí)回路中各段電阻不
變，包括弓、線間電阻不變，此時(shí)產(chǎn)生在各段電阻的
熱量也較小，產(chǎn)生在弓、線間的熱量也較小，因此發(fā)
生燒線的可能性很小(某一硬點(diǎn)處產(chǎn)生弓網(wǎng)離線造
成電弧燒線例外)。
2)電機(jī)車重載運(yùn)行時(shí)有無燒線可能。電機(jī)車重
載運(yùn)行時(shí)回路電流較大，各部分電阻不變，但電流通
過每段線路的時(shí)間不同，因此各電阻產(chǎn)生的熱量也
不同，要具體情況具體分析。如果某一位置比如電源
線夾或電車線接頭夾通過的電流大，時(shí)間又長(zhǎng)，因此
該處的熱量就劇增，產(chǎn)生電燒的可能性就大。對(duì)于弓
線間處電阻始終不變，某一點(diǎn)的弓、線電阻值只是一
瞬間，由于電機(jī)車處于運(yùn)行狀態(tài)，因此對(duì)于電車線的
熱點(diǎn)不斷位移，對(duì)電車線不夠成絲毫影響。
3)電機(jī)車滑行中故障接地。電機(jī)車某種原因發(fā)
生接地，說明電流很大(受回路電阻作用不可能無限
大)，此時(shí)達(dá)不到牽引變電所過流保護(hù)的電流值時(shí)，
回路大電流仍然存在，此時(shí)如果電機(jī)車處于某一點(diǎn)
的電阻值比較小，而弓、線間電阻值相對(duì)較大，熱量
也較大，但是由于熱點(diǎn)不斷迅速位移，構(gòu)不成斷線所
需要的熱量，因此也不可能發(fā)生斷線。
4)電機(jī)車靜止中故障接地。電機(jī)車接地電流很大，
弓、線間電阻相對(duì)不變，此時(shí)由于電機(jī)車處于靜止，按
照焦耳—楞次定律分析，3個(gè)參數(shù)同時(shí)具備較大值，斷
線必然產(chǎn)生，而且是在電機(jī)車受電弓的摺板處，實(shí)際
證明時(shí)間僅3～5 S。設(shè)回路電流為2000A，弓、線間電
阻為0．000 25 Q，斷線點(diǎn)受熱長(zhǎng)度為0．1 m，其電阻值
為0．000 017 9 Q，通過該點(diǎn)電流時(shí)間5 s。該點(diǎn)受熱量：
Q=O．39×2 OOO2×(0．000 25+0．000 017 9)×5 ’
=1 280(J)
每米TCG一10o型電車線重量890 g，0．1 m長(zhǎng)
受的熱量Q=0．39 X 890×0．1=34．7(J)，平均每克
受熱量Q=1 280÷34．7=3．7(J)。因此3．7遠(yuǎn)大于
0．39，所以當(dāng)電機(jī)車靜止接地的瞬間勢(shì)必?cái)嗑€。
3 方法選擇與分析
綜上所述，牽引網(wǎng)回路的導(dǎo)線燒損，從理論上都
應(yīng)符合規(guī)律，只是在現(xiàn)象上各有差異，因此在具體分
析某一案例時(shí)，應(yīng)圍繞Q R、t、 各因素查找原
因，確定主要造成燒線的因素后，對(duì)癥下藥，采取對(duì)
· 86· 露大米礦玟不 2013年第9期
策，杜絕類似事故再次發(fā)生。近年來，我們?cè)诮鉀Q電
車線燒線方面已經(jīng)采取了多項(xiàng)措施。
1)環(huán)形供電法。在輸電干線方面，近年來我們落
實(shí)了取消供電末端方法，即所有干線的分區(qū)絕緣器
處，增設(shè)了電聯(lián)線，同時(shí)每隔160—200 m安設(shè)電聯(lián)
線，并將過去缺少的全部補(bǔ)齊。旁接觸網(wǎng)在內(nèi)排線實(shí)
施了單配出號(hào)多邊供電。這些措施都在滿足電機(jī)車
正常運(yùn)行情況下，降低電車線電流值。如圖8所示。
圖8 環(huán)形供電法的線路布置
從圖8可以看出，電機(jī)車通過電流I=Ii+，2，很
顯然電車線上通過的電流比電機(jī)車通過電流大大減
小，這樣在電車線上的熱量Q也相應(yīng)減小，燒線現(xiàn)
象也就自然不容易產(chǎn)生。
2)饋電點(diǎn)分流法。饋電點(diǎn)過去是燒線的重點(diǎn)部
位，近年來，在正架線采取供電處饋電點(diǎn)安設(shè)雙電源
線夾方法，增大接觸面積，降低該處電阻值。在旁線
采用如圖9方法，即“電氣補(bǔ)強(qiáng)邦頭法”。
＼＼_
電車線接頭
央 、一一 電 車線
圈9 饋電點(diǎn)雙電源法的電源線夾安設(shè)方法
從圖9看出，電流從電聯(lián)線導(dǎo)向電車線時(shí)，通過
電氣補(bǔ)強(qiáng)邦頭分流后，饋電點(diǎn)處每個(gè)線夾的電流減
少了一半，而且一旦燒損電車線不能斷線，這種方法
實(shí)施以來效果很好。
3)其它方法。這些年來，大范圍進(jìn)行接觸網(wǎng)大修
工程改造，重點(diǎn)對(duì)電車線進(jìn)行更換及回流線與軌道
接點(diǎn)的安裝處理，有效地減少牽引供電的電阻。供電
區(qū)間由雙邊供電，一律改變?yōu)閱闻涑鎏?hào)供電，這樣一
旦發(fā)生電機(jī)車接地，牽引變電所迅速過流保護(hù)，從而
保證接觸網(wǎng)設(shè)備和電機(jī)車安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
可熔斷路器多臺(tái)已安設(shè)在重點(diǎn)專用線，這樣一
旦發(fā)生接地事故該處斷路器首先切斷電源，從而保
護(hù)接觸網(wǎng)和電機(jī)車。
在分區(qū)絕緣器處的饋電點(diǎn)，將電源線夾安設(shè)在電
車線端頭，—旦該處燒損，電車線此處無張力免于斷線。
4 結(jié)語
維護(hù)接觸網(wǎng)設(shè)備的安全可靠，減少弓網(wǎng)事故，確
保電機(jī)車安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，適應(yīng)礦山惡劣環(huán)境等客觀
因素，始終是我們致力于接觸網(wǎng)工作的出發(fā)點(diǎn)和落
腳點(diǎn)，我們必須提高接觸網(wǎng)施工質(zhì)量和水平，大力倡
導(dǎo)本質(zhì)安全化工程，依托新技術(shù)、新方法、新工藝、新
材料，不斷深化機(jī)制革新和創(chuàng)新，努力實(shí)現(xiàn)東露天礦
電氣化鐵路朝著安全、高效的方向穩(wěn)步發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]程維．電氣化鐵道受電弓—接觸網(wǎng)系統(tǒng)受流特性研究[D]．
西南交通大學(xué)．
[2]于萬聚．高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M]．成都：西南交通大
學(xué)出版社。2002．
[3]鐵道部電氣化工程局．接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)工程手冊(cè)[M]．北京：
中國(guó)鐵道出版社，1995．
(上接第82頁)
送站室離兩邊最遠(yuǎn)的工位分別為132 m和95 m。
5 結(jié)論
實(shí)踐證明油脂集中潤(rùn)滑及空氣動(dòng)力系統(tǒng)非常適
合露天礦自卸卡車及工程機(jī)械保養(yǎng)間同時(shí)對(duì)多臺(tái)設(shè)
備分別進(jìn)行各類油脂的加注。設(shè)備投入使用后必將大
大縮短油脂加注、輪胎充氣、噴漆等工序的時(shí)間，提
高保養(yǎng)車間的工作效率，同時(shí)自動(dòng)化加注可以避免
人工加注的浪費(fèi)及對(duì)環(huán)境的污染。綜上所述該系統(tǒng)的
應(yīng)用具有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和一定的社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB 50197—2005．煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．沈陽煤
炭設(shè)計(jì)研究院．
[2]馬洪發(fā)．油脂集中潤(rùn)滑加注站設(shè)計(jì)[J]．管道技術(shù)與設(shè)備。
20O8。(06)．
[3]冶金礦山及有色冶金企業(yè)機(jī)修設(shè)施設(shè)計(jì)參考資料r M]．北
京：冶金工業(yè)出版杜。1979．

網(wǎng)友評(píng)論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

03-05