新型智能化接触网专用隔离开关的设计分析

程宁

[摘    要]为更好地保障铁路接触网隔离开关的安全稳定运行，基于铁路接触网隔离开关应用现状，分析了接触网隔离开关日常应用中存在的主要问题，提出了一种新型接触网专用隔离开关的设计方法。通过应用新型接触网专用隔离开关，可显著提高铁路接触网供电的安全性和可靠性，保障鐵路安全运行。

[关键词]铁路;接触网;隔离开关

[中图分类号]TM564.1 [文献标志码]A [文章编号]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

我国在搭建高铁项目时，特别注意供电系统接触网的建设。在接触网中隔离开关具有非常重要的作用，是一个具有较多技术含量的设备。在设计时按照设计院的图纸与厂家提供的技术与会审图纸，进而选择制造厂家进行监制，然后验收成品，在现场调解时，需要综合测试。经过长时间的实践发现，接触网隔离开关是出现故障率最多的设备。由于隔离开关安全、调试以及运营3个方面都是由不同的单位完成，因此其一旦出现问题，那么将会在短时间内不能正常工作，需要3个单位共同参与才可以找到问题，因此隔离开关的检修较为困难。因此，供电公司要想有效地保证供电电车的可靠性与安全性，必须监控接触网开关并优化接触网开关的性能。

1 现状情况分析

1.1 现场情况

不管是铁路还是地铁，在接触网上设置的隔离开关都会存在各种形式的隐患。例如，电动隔离开关在远动与电动作业的过程中分合闸不到位和上网线烧损等问题，在手动操作隔离开关时，人力费力、分合闸不及时以及极易形成拉弧等现象。最近几年，我国在科技人员培训方面比较重视隔离开关的设计与相应电路的优化，但往往忽略了施工过程和运行效率是否符合条件。

经过统计隔离开关设备发现，其故障问题往往在底座与操作杆位置。厂家一线技术人员仅仅懂得绘图或者原理，并不具备一线现场工作经验。依据隔离开关不同位置设计出来的零部件与安装图往往与现场安装不符合，此外现场施工人员多为劳务工，缺乏相应的技能，因此底座和操作杆的安装总是达不到要求。

1.2 影响因素

经过6个月跟踪分析某条线路设置的隔离开关故障问题，发现其故障趋势情况如图1所示。分析隔离开关现场故障发现开关存在操作手柄卡滞、转芯偏移、合闸不到位以及远动控制失效等方面的问题。

1.3 接触网隔离开关操作杆材质分析

隔离开关操作杆材质是33.37×3.2的Q235热镀锌钢管。由于锌属于蓝白色的金属，其密度达到了7.14 g/cm3。通常镀锌层厚度为单位面积上的质量与密度之间的比值，该工艺要求镀锌面密度达到50 g/m2，紧定螺钉选用45号钢[1]。

2 隔离开关工作原理

当接触网处于无负荷的情况下，将需要切断或者供电设备。该系统以及相应的监控系统都设置在主控单元中，进而可以借助电子控制实现远程开关的控制，不仅反映迅速，而且能够适应不同供电分期接触网的工作情况。与此同时，能够实时对监控隔离开关的工作情况进行检测，有效地降低事故率以及能够及时发现故障。图2表示相应的隔离开工作原理。

通常在隔离开关箱内设置有3种回路：电机回路、控制回路、加热回路。通常将电机回路以及相应的控制回路设置成为110 V，而加热电路可以选用220 V交流电。图3表示相应的结构向接线原理图。其中，HJ，HQ表示合闸继电器，FJ，TQ表示相应的分闸继电器，RJ表示相应的热继电器[3]。

3 研发设想

现在，接触网隔离开关不管是何种形式的运动方式，都需要有操作杆进行作业，初步的构想如下：

为了能够有效地提高施工技术标准，通常可以在隔离开关底座与操作杆上加装质量标准控制器。隔离开关的具体操作过程如下：

借助操作摇把可以隔离操作杆，同时开关本体转轴连接位置使用自动化形式进行控制，能够保证其与隔离开关转轴之间的保持牢固的结合，最后使用手动作业操作。电动操作隔离开关使用与开关本体附近的电机实现近距离操作。进而有效地避免由于操作杆问题导致的故障问题。手动隔离开关必须实现手动遥控的动作。同时，必须设置现场监控的能力，进而实现信息的交互。

当前隔离开关的开合方式都是使用上下或者左右打开的形式，因此在安装的过程中必须考虑本体高度以及相应的绝缘距离空间，当其动作的过程中，动刀闸具有相应的动作惯性，将会对本体质量产生影响。因此可以开发平行打开的形式，表现为一端静止端，一端为动触端。

在对接触网隔离开关的运行情况进行分析，对隔离开关设备进行统计发现，质量问题主要表现在底座以及操作杆方面，基于此开发了智能化接触网专用隔离开关装置，其具有安装简单、集成电路以及智能监控的特点。经过工程实践发现其具有接触网供电可靠性以及安全性的特点。

4 隔离开关常见故障及处理措施

4.1 隔离开关常见机械故障及处理措施

4.1.1 隔离开关刀闸触点烧损故障

经过对触电烧坏的原因进行观察发现，主要是由于触电过渡电阻过大导致的隔离开关刀闸触电烧坏。假如机车电流相对较大时，同时触电位置的过度电阻过大，那么将引发跳闸位置出现发热的现象。同时可能出现网压波动的现象，更有甚者将会导致出现烧坏开关刀闸的现象。

相应的解决措施：鉴于该情况，可以在现场把开关的两个接头拆除，同时选用与引线具有相同规格的线，将其在绝缘位置添加两短引线进行短接，可以有效地满足后期的维护。

4.1.2 隔离开关支撑绝缘子破损或脏污

由于隔离开关支撑绝缘子位置处出现破损或者相应的脏污时，将会引起击穿的现象，从而可以引发接触网对地出现短路的现象，最终引起变电所出现跳闸的现象，对于部分区段而言，当接触网出现失电的现象时，将会导致列车出现停运的现象。

相应的解决办法：相关工作人员必须更换破损的绝缘子。与此同时对上网电缆进行检查。假如由于工况条件所致不能进行及时的更换，通常可以临时把上网电缆出线侧到触头位置，同时闭合越区开关，与此同时可以把断开故障隔離开关的断路器，便于后台开关退出。

4.1.3 隔离开关接地刀闸故障

对于设置有接地开关的隔离开关而言，由于当其接地不达标，往往极易出现频繁开合闸的现象，在不断合闸的过程中往往导致接地刀闸绝缘棒断裂，在传动单元位置出现失效的现象，最终会出现隔离开关闭合对地位置出现短路现象，从而导致跳闸的现象。

相应的处理方法：当处于运营的过程中，可以临时拆除故障开关得接地刀闸以及相应的联动单元，进而当列车停车之后，可以更换有问题的开关接地刀闸。

4.1.4 上网电缆脱落侵入限界引发的弓网故障

由于在上网电缆连接线接头位置存在导流不通畅的情况，引发大火或者发热问题，进而烧毁接线线夹，以及最终出现受电弓网故障问题。

相应的解决办法：在检查上网电缆状态时通常依据“先通后复”的原则，当出现问题时拆除相应的受损脱落电缆。与此同时，保持区段列车限速情况，以及当列车停运时可以将其更换。

4.2 隔离开关常见箱体内故障及处理措施

4.2.1 对应故障报文信息的故障

以通力隔离开关为例子，通常可以借助点调远控SCADA屏对故障信息进行故障报文信息显示诸如：第一，控制回路断线;第二，加热回路断线;第三，电机过载。进而可以依据报文信息检查元件是否存在损坏、松动、断线等现象。

4.2.2 隔离开关“未定义”状态

当在点调端设置的SCADA屏报文显示隔离开关中出现“未定义”的现象时，同时依据可实现正常开合，这时可以认为遥控回路不存在异常现象。由于在通力隔离开关位置处设置的信号为单点遥信，也就是说分合闸指示信号仅仅选用一个辅助触点，首先需要检测遥信回路是否存在电压输出，最后对信号回路中的各个端子接线以及是否存在松动进行检查。

4.2.3 隔离开关误动或拒动

假如隔离开关存在误动的现象时，可将远程操作判定为指令错误的现象。在维护时可以将隔离开关设置在接地位置，假如操作电动开关并不能实现动作，那么需要对HQ，TQ进行检查。与此同时，检查控制回路的中是否存在虚接以及相应断线现象。

5 结论

该新型智能化的接触网专用隔离开关具有安装方便、集成电路、可靠性运行以及智能监控等方面的特点，经过工程实践发现不仅可以有效地减少是公共安装强度，而且能够在运行的过程中表现出较好稳定性，极大地提高铁路运行的安全性。

参考文献

[1] 周少喻，陈红英.高铁接触网远动隔离开关误动原因分析及对策[J].铁道机车车辆，2018（4）：71-74.