受电弓炸网事故分析

杨祖福

（中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412000）

一、问题的提出

2018年7月17日1时40分，武汉局江岸机务段HXD1B303号机车在广铁集团京广线长沙站10道停留时，出现受电弓与接触网虚接放电现象，烧断接触线，构成铁路交通一般C类事故。

部分下载的数据、现象如下：

总风压力范围：750~810KPa；（事故前后）

事故前电流：0.689A；

事故发生后：主断路器有断开记录；受电弓有降下记录；TCU检测到网压超限信号；机车车顶及弓头无大面积烧损现象；

本文基于此次事故案例从受电弓原理、降弓保护、主断路器工作原理、信号反馈等方面逐个分析，并进行相应说明。

二、工作原理分析

受电弓采用气囊驱动方式升弓，受电弓的气路原理图如图1所示：

（一）升弓：受电弓升弓时，电磁阀得电，气路打开，压缩空气通过空气过滤器、单向调速阀（升弓）、调压阀、气压表、单向调速阀（降弓）、稳压阀，进入气囊，构成升弓气路。同时压缩空气经稳压阀后通过快排阀向具有气腔的受电弓碳滑板供气，构成自动降弓气路。

（二）正常降弓：当受电弓正常降弓时，启动压缩空气输入端前端的电控排气阀并进行排气，受电弓靠自重降弓。

（三）非正常降弓：当受电弓滑板破裂、磨耗到限或管路泄漏时，控制管路的气压下降，换向阀打开，气囊及管路中的压缩空气经过换向阀的排气口排放到大气中。同时空气压力继电器动作，发出机车空气管路压力下降信号，主断路器紧急切断，从而防止受电弓在带电负载下从接触网脱离。

三、事故原因分析

受电弓与接触网虚接放电，导致接触网烧断的原理是受电弓与接触网之间的接触面不足（虚接），使接触面瞬间电流过大烧坏电网，或是接触网与受电弓之间放电产生拉弧现象而烧坏电网。下面我们从机车管路与电路两方面分析此次事故的可能原因。

（一）静态压力接触不足。受电弓的静态调压阀压力设置过低或由于外界原因（如螺栓松动，或调压阀微小的漏气）引起调压阀压力不足，将会使受电弓的升弓压力不足，从而使受电弓与接触网的接触压力变小，从而导致接触网与受电弓发生虚接，产生放电拉弧现象，烧断电网。

（二）管路泄漏原因。升弓气路如果发生突然性大量泄漏会导致受电弓气囊的压力不足以支持受电弓继续保持升起的状态，从而发生受电弓自动降下的情况，而在降下的过程中，CCU未来得及接收压力反馈信号作出断主断、降弓指令，从而使受电弓在即将降下的时候发生拉弧或接地的情况烧坏电网。同样的，由于总风压力不足（总风泄漏、人为的关闭压缩机等），从而气压不足支持受电弓的供给，发生类似自动降弓的情况，烧断电网。

（三）控制电路失效问题。当受电弓碳滑板破裂、或磨耗到限时，导致控制管路的气压下降，这时，按正常情况CCU会接收到压力过低的反馈信号，从而发出断开主断路器、降弓的命令。而可能由于线路故障或压力继电器不动作，从而没有给CCU反馈压力过低信号，从而主断未断开，产生原边电流接地或压力低产生的升弓压力不足产生拉弧烧网现象。

（四）、原边电路短路接地。当意外原因（或人为原因等）导致原边电路发生原边电路接地现象时，会导致受电弓与接触网间接触面（点）的瞬间电流会变得相当大，从而烧毁电网。而由于烧网的时间非常短暂，高压电压互感器还未来得及反馈网压异常信号，从而主断路器未断开的情况受电弓降下。

四、综合分析

我们再根据上述可能产生烧网的主要原因结合实际数据来进一步分析此次事故的原因。对于第（一）种情况，发生受电弓与接触网拉弧现象时，一般持续时间会略长，而且现象明显容易察觉，来得及阻止，因此可能性较小，但也不排除瞬间拉弧烧坏电网；对于第（二）种情况，总风压力从事故开始到结束压力变化不大，且在正常范围内，而且主断检测是断开的，因此可能性也较小；第（三）种情况，也可以从主断已断开这个现象判断，没有可能，并且产生拉弧的话，弓头表面烧损面积应比较大；最有可能是第（四）种情况，在原边电流接地后，一瞬间烧断电网，从而TCU检测到网压超限信号，发送断开主断路器及降弓命令，进行保护，这与现实现象十分吻合，因此这种情况可能性最大。

五、结论

HXD1B型电力机车的受电弓、主断控制器及其保护功能性能稳定，本文针对此次故障的分析，提供了受电弓降弓、断电过程容易产生高压事故的可能原因，为弓网保护及其系统的可靠性研究提供了支持。