沪昆高铁接触网断线原因分析

刘玉华

（中国铁路上海局集团有限公司调度所上海宝山200441）

摘要：5月22日，沪昆高铁G1658次因车顶电压互感器内部故障炸裂，造成接触网多次跳闸，并烧断接触网导线，影响11趟动车组晚点，构成铁路交通一般C类事故。针对此次事故，笔者深入调查，查阅相关资料，从电气原理的角度，分析断线产生的根本原因，并围绕此次事故，对行车、供电、车辆等多部门联动应急处置提出改进建议。

关键词：断线；事故；应急处置

一、引言

接触网是沿铁路上方架设的一条特殊形式的输电线路，其作用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车或者动车组，是铁路电力系统中最关键的设备之一。同时，接触网又是独一无二的供电线路，无备用线路，接触网能否正常供电，对铁路的安全运输起着至关重要的作用。接触网一旦断线，将直接中断铁路线路列车正常运行，对铁路运输经营造成不可估量的影响。

二、事故概况

2019年5月22日21:04分至21:49分，沪昆高铁塘雅线路所至东孝线路所间共发生6次接触网跳闸，沪昆高铁915、916供电单元跳闸，916单元试送电失败，杭州供电段抢修人员进行上道抢修，发现现场东孝线路所-塘雅线路所区间1488#-1486#跨中（K309+250）接触线断线，断线位置处于G1658次（上海动车段CRH380BL-3546号）列车车顶部，2号车受电弓电压互感器炸裂，用手扳葫芦临时将接触线拉起并加装电连接完成临时抢修，累计造成141分钟接触网停电。严重影响了沪昆高铁列车正常运行，最终造成沪昆高铁接触网断线一般C14事故。

2019年5月24日供电设备管理单位利用临时天窗点对断口处用接头线夹续接，烧伤处安装线夹补强，故障点K310+388至K309+069处按照120km/h限速运行。

经集团公司供电部初步分析，认为事故发生的原因为：G1658次动车组2号车受电弓电压互感器炸裂、永久性接地，送电时短路电流造成接触网烧断。

三、接触网断线产生的原因分析

1、现场事故照片分析

图1机车2号受电弓互感器炸裂图21488#-1486#跨中断线

图3故障报告

通过现场传回的照片，能够直观看到G1658次动车组2号受电弓压互炸裂，造成接地，导致沪昆高铁915、916、917、918单元多次跳闸。结合运行图复视系统，可以查看到21:06分，G1658次动车正在过分相，导致沪昆高铁917、918、915、916供电单元跳闸，其中沪昆高铁917、918单元重合成功。之所以跳闸能够重合成功，动车组通过电分相后，瞬间脱离沪昆高铁917、918单元范围，导致沪昆高铁917、918单元短时接地，重合成功。

2、故障报文、开关动作记录分析

故障报告及开关动作记录截图：

图4开关动作记录

21:04分沪昆高铁917、918单元第一次发生跳闸，之所以重合闸成功，则是因为动车组2号受电弓压互已经发生绝缘闪络，并未完全炸裂，所以重合闸成功。分析杭长台近年来的压互炸裂案例得出，压互炸裂之前通常会发生燃烧冒烟、绝缘闪络、燃弧等现象，并不是立刻就能触发断路器保护装置，如2016年的沪昆高铁棠村AT所GIS柜压互炸裂、2017年的义乌配电所计量二柜压互烧坏、2017年的武义北牵引所母线压互炸裂等。通过故障报文和开关动作时间，基本可以判定绝缘闪络、燃弧时间持续了2分钟，车顶受电弓压互于21:06分彻底炸裂接地，并导致沪昆高铁917、918单元第二次跳闸。

21:06分，经过3秒钟后，动车组已经通过分相，进入沪昆高铁915、916供电单元范围，因车顶2号受电弓此时已经完全炸裂，永久接地，导致沪昆高铁915、916单元跳闸，重合失败。

21:10分，动车组降弓后，因故障测距采用的解列后的吸上电流法得出的数据，故故标数据无法采用，且上下行均重合失败，虽然故标值显示为牵引所近端短路（3km范围内），但无法按照集团公司的规定采取末端环供的试送电方法，集团公司电调通过牵引所首端试送电，试送成功。按照2018版行细规定，试送电前应撤除馈线重合闸，但根据重合闸技术原理，远动闭合断路器时，重合闸不动作。21:10分电调第一次试送电，接触网恢复正常供电，未断线。

因惯性运动，21:06分停电后动车组继续向前滑行，最终停于K309+340处（21:19分跳闸故标及21:49分跳闸故标），于21:19分升弓，造成接触网第一次因升弓原因而跳闸（故标值大于3km），915单元重合成功，916单元重合失败，而此时受电弓升弓点处接触网已受损严重。电调通知降弓后，于21：23分对916单元进行第二次试送电（撤除重合闸），试送成功，接触网恢复正常供电，依旧未断线，并通知列调车体疑似有故障。21:49分动车组第二次升弓，在升弓过程中，弓网之间形成电弧放电，烧断接触线并永久接地，造成接触网第二次因升弓原因而跳闸。所以21:59分电调第三次强送电，强送电失败。

3、弧光放电理论分析

机车受电弓在升降弓过程中与接触线会形成弧光放电，弧光放电是一种气体放电现象，弧区能量集中、亮度大、温度高，通常可达几千到1万摄氏度以上，而且弧光自持放电功能很强，只要很低的电压就能维持电弧稳定燃烧而不熄灭。试验表明，大气中电弧场强只要15-30V/cm弧光就会自持放电，所以，在高场强作用下或带电体距地绝缘距离不足时（中国为300mm，IEC标准为220mm），空气将被击穿，形成弧光放电。电弧一旦形成，将对接触网形成巨大危害，而接触线发热后会发生软化，这种软化使接触线的强韧性和耐磨性明显下降，再加之接触网张力的影响，所以弓网接触点处易引发断线。

4、最终原因

本次事故中，G1658次车顶电压互感器内部故障炸裂接地，引起接触网多次跳闸。接触网导线在经历多次升弓、跳闸、强送电后，其强韧度已经大大降低，升弓点处接触网导线已遭受严重损伤，在21:49分最后一次升弓过程中，弓网之间发生弧光放电，最终导致接触网导线严重损伤处烧断。而非集团公司供电部得出的结论：送电时短路电流造成接触网烧断。

四、存在的不足

本次事故虽然定了厂家责任，但经过深入分析，在应急处置过程中，车辆专业、行车专业、供电专业都或多或少的存在一些不足之处。

1、车辆专业

本次事故中，故障动车组多次升弓，多次破坏接触线，多次导致变电所跳闸，车辆专业有不可推卸的责任。从接触网第一次跳闸起，随车机械师就应该认真检查车体外观状态、受电弓状态、车顶绝缘、感应网压等，发现异常情况则应该立即向列车调度员反馈情况，由列车调度员反馈供电调度员，供电调度员根据掌握的信息，就能尽早的判断出故障类型和处置方案，可以避免接触网多次跳闸，进而避免接触网断线。

2、行车专业

虽然经过第一次升弓跳闸后，供电调度员已经初步判断动车组故障，并告知行车调度员，列车调度员并未认真执行集团公司发布的《高速铁路动车组弓网故障应急处置办法》，列车调度员只是简单的让随车机械师进行故障处理和隔离，在升弓之前也未征的供电调度员的同意，错误的判断受电弓故障已经隔离，继而默许现场升弓，造成接触网第二次因升弓跳闸，并烧断接触线。

3、供电专业

供电调度在应急处置的过程中，也未严格的执行《行细》第80条，第一次试送电的过程中，未撤除本线重合闸功能。

五、供电专业改进思考

2018版行规取消了原2014版中在接触网跳闸、电力机车降弓试送成功后且原因不明时“停电—A车升弓—送电—再停电—B车升弓—送电”的流程，取而代之的是试送成功后“依次逐台升弓”的流程。可有效降低故障电力机车、动车组车升弓时可能存在的跳闸、烧断线风险。

这是供电专业管理方面的一大进步，较原《行规》的处置方案而言，大大提高了应急处置效率和运输效率。同时也希望能够在既有规定的基础上进一步优化处置方案：

1、AT所、分区所合环问题。则需明确试送电成功后多长时间可以合环，因为AT供电方式的牵引所故障测距装置采用的吸上电流比原理测算的，如果不及时合环将造成后期跳闸故障测距数据的不准。其次是根据跳闸供电内运行列车的影响决定合环的问题，是待故障动车组驶出供电臂后合环，还是待供电臂内所有动车组全部驶出供电臂后再合环，值得思考。

2、重合闸问题。规章中只明确了试送电前撤除本线重合闸功能，但未明确试送电成功后，多长时间投入重合闸功能。本次事故中第一次试送电虽然未撤除重合闸功能，但和断线无任何关联。但是后期的受电弓升弓导致接触网跳闸后重合闸，对接触网导线产生了多次破坏，重合闸功能起到了直接或者间接的破坏作用。所以对重合闸功能何时投退，也值得我们认真思考。

3、接触网导线材质。杭长正线全补偿弹性链型悬挂，接触线采用镁铜合金，标称截面积为150平方毫米，杭长高铁从2014年开通到现在已经运营五年了，接触线经受电弓长时间的磨损，导线截面已经变窄。而集团公司对强送电的规定为不得超过两次，就是为了防止超过两次以上对同一接地点对接触线导线的损伤。而本案例中，升弓两次加重合闸两次，同一接地点对接触线导线进行了四次接地破坏。所以研究高强度接触线可以减轻接地故障对导线的损伤，在一定程度上可以避免接触网断线事故的发生。