铁路供电线路危害问题分析及防治对策

铁路供电线路危害问题分析及防治对策

关海洋

内蒙古集通铁路（集团）有限责任公司大板综合维修段查布嘎水电车间

内蒙古赤峰市024000

摘要：覆冰对供电线路的安全营运影响巨大,因此要提早防范,采取适当措施,从而把危害降到最低。本文分析了铁路供电线路的覆冰危害及其措施。

关键词：铁路供电线路；覆冰危害；措施

供电线路的覆冰威胁着铁路的安全运行，随着我国电气化铁路的不断延伸和发展，这种影响将更为凸显。基于此，本文首先介绍了铁路供电线路的覆冰危害，并论述了铁路供电线路防覆冰的措施。

一、铁路供电简介

供电段一般设在重要的铁路交通枢纽处。一般在较大车站附近都会设立电力作业工区，为负责管内电气化铁路接触网管理、维修及其当地铁路地区中各铁路单位的电力供应等工作。供电段的工作职能与地方电业系统工作职能大体相同。

二、铁路供电系统的特点

1、变电所结构简单。铁路供电系统的应用对象比较特殊，变电所的结构单一，各所之间功能差别不大，根据地方供电系统的基本特征分析，铁路变电所和负荷都是终端性质的，都是与用户之间建立直接联系。根据地方铁路对电力负荷的需求和供电系统电源的基本情况分析，10kV配电所和35kV的变电所在铁路供电系统中占的比重较大。铁路供电系统的功能与其服务对象的特殊性有直接关系，这就使铁路供电系统中变电所的配置基本相同，在进行供电系统的设计时，可充分考虑该因素，结合实际情况进行标准化设计，以达到节约成本提高效率的目的。

2、系统接线方式简单。铁路牵引供电系统的接线是一个沿着铁路敷设的单一辐射网，这种敷设模式与铁路的铺设模式相似，各配电所沿线分布比较均匀，在50公里范围内互相连接，互相之间形成手拉手的供电方式。铁路连接线包括自闭线和贯通线两种，两者具有相同的电压等级，贯通线为自闭线路提供备用电源，连接线主要用于各相邻变电所之间的电气连接，还为铁路自动比塞信号提供电源(自动闭塞信号是铁路最重要的负荷)。

3、供电可靠性要求高。在铁路供电系统中，电压等级不高，系统中线路的接线方式相对简单，但该系统对供电可靠性有着很高的要求，自动闭塞信号的供电中断时间要控制在150ms以内，超过150ms会影响到整个供电区间内的负荷，影响铁路运输功能的正常实现，尤其是配电自动化在铁路供电系统中的应用，更要重视供电的可靠性要求。通常，采用双电源供电并安装备用电源投入装置来保障供电可靠性。在相邻的变配电所之间一般有自闭线和贯通线两种连接方式，提高设备连接的可靠性。当线路出现失压事故时，自投保护装置可使电力供应迅速恢复，因此，实现配电自动化技术对铁路供电系统的发展尤为重要。

4、智能型箱式变电站。当前铁路供电系统存在信号供电分散、检修难度大、设备环境差等缺陷，针对这一问题，智能型箱式变电站应运而生。智能型箱式变电站依靠铁路信号供电远程监控和自动控制的方法来提高铁路信号供电可靠性。智能型箱式变电站是在普通箱式变电站的基础上加入了智能化控制技术，包括先进的遥控、遥测技术等。智能型箱式变电站在进行环网供电的过程中，可实现对系统故障区段的自动定位、故障清除和网络重构功能等，这种功能的实现需要辅以特定的自主软件，能在短时间内恢复正常供电。智能型箱式变电站集高低压开关柜和变压器于一体，体积较小、功能强大、可靠性高，在进行现场安装时能减少工作量和调试周期，且移动方便。

智能型箱式变电站讲铁路自动闭塞和电力贯通线路中的供电信息有机的纳入铁路集中调度系统中，切实提高了铁路信号电源系统运行的可靠性。

三、铁路供电线路覆冰危害

1、覆冰造成线路过载荷。当供电导线覆冰层累积到一定厚度时,供电导线的重量倍增,垂度和弧度增大,导线对地间距减小,从而可能发生闪络事故。垂弧增大,在风的作用下,导线之间还可能产生碰撞造成短路跳闸、烧伤甚至是烧毁导线的事故。若覆冰重量进一步增大,则可能超过导线、金具、绝缘子及杆塔的耐张强度,造成线路被拉断、杆塔被拉倒的严重后果。

2、相邻跨距导线覆冰厚度不均造成事故。供电线路相邻跨距不均匀覆冰、或不同时脱冰都会产生张力差,使导线在线夹内滑动,严重时导线外层铝绞线在线夹出口处全部断裂、钢芯抽动,造成线夹另一侧的铝线拥挤在线夹附近。相邻跨距张力不同,还会导致直线杆塔承受张力的能力变差,悬式绝缘子偏移碰撞横担,造成绝缘子损坏；也可能使横担转动,造成导线碰触拉线,短路接地,烧伤或烧断拉线,致使杆塔失去平衡而倒塌。

四、铁路供电线路防覆冰措施

1、规划设计措施。设计铁路供电线路,要尽可能详细调查当地气象情况,合理划分冰区,根据不同的结冰程度进行线路设计,力求做到确保线路安全运行又不过度增加线路的造价。供电线路经过的各种地势、微气候及微地形有差别,形成冰冻的程度不一样,因此不能“全线一个标准”,要因地制宜,合理安排,选择最佳方案。

当线路无法避开重冰区时,应采取抗冰设计。如减小杆塔之间的间距；减轻杆塔荷载；对因地形限制而设计的较大跨距,宜采用耐张杆加固措施。输电线路治理冰冻雨雪灾害的传统做法主要是电流融冰、机械除冰、被动防冰等方法,虽然这些方法能减轻灾害后果,但都不能从根本上解决电力导线在低温雨雪天气结冰的问题。

2、采用碳纤维防覆冰导线。近年来,航空、航天领域应用碳纤维作为结构材料和电热材料取得成功。碳纤维,是含碳量99%以上的高强度纤维材料,其强度大、密度小、耐腐蚀、耐高温、能导电。该材料在我国95%以上依赖进口,市场缺口很大。最近我国碳纤维研发取得了重大突破,从而为碳纤维在铁路、电力等行业的推广使用创造了有利条件。

我国中铁电气化局集团研制的碳纤维防覆冰复合芯导线具有耐高温、大容量、低弧垂、低能耗、重量轻、寿命长等显著特点,节能、安全、经济、环保。在易于出现低温雨雪冰冻灾害的地区设计采用防覆冰导线,技术上可行,经济上合理。据测算,使用该导线替代钢芯铝绞线可提高传输容量1倍以上,减少20%的杆塔数,从根本上解除冰冻对供电线路的危害,以此保障供电线路安全运行。

五、结语

综上所述，供电导线覆冰会使线路承受过大载荷、相邻跨距覆冰厚度不均,易造成线路拉断、杆塔倒塌等一系列严重危害,必须加以预防及处理。针对导线覆冰现象,提出采用碳纤维复合芯防覆冰导线等措施,论证了在易于出现低温雨雪冰冻灾害地区采用碳纤维防覆冰导线的可行性,有助于降低覆冰对供电线路的安全营运影响。

参考文献：

[1]陈邦达.电气化铁路供电若干问题探讨[J].湖北电力，2017(01).

[2]丁晋春.铁路供电线路的覆冰危害及预防处理[J].国防交通工程与技术，2016(02).