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受电弓与接触网系统电接触特性研究

文档作者：李罡文档来源：沿海铁路浙江有限公司		点击数：	更新时间： 2022年11月06日
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受电弓与接触网系统电接触特性研究
李罡
(沿海铁路浙江有限公司)
摘要：本文结合受弓网系统的电接触特点，对静态接触电阻的影响因素以及相关问题进行具体分析与荆述，以确保列车运行的持续性、稳定性、安全
关键词：受电弓；接触州；电接触
近年来，由于受电弓网系统中的不良电气问题而造成的材料燃烧、
接触线断线等事故，在列车运行中所占的比例逐年增加，但是当前有关
弓网系统的火花、燃弧等现象有着不同的探究。随着列车的高速化发展
以及货车的重载化趋势，应加强对电接触特性的研究，以弓网接触点为
主要依据，改善弓网系统运行中的各种电气故障。
1弓网系统的电接触特征
在弓网的运输系统中，电接触主要指接触线和指滑板之间的相互接
触，利用接触面而实现电流传输。在列车静止不同的情况下，弓网系统则
为固定电接触，此时主要现象与问题为接触熔焊、接触升温、接触电阻
等；在列车运行状态下，则弓网系统表现为滑动电接触，除了存在固定电
接触的问题，同时存在滑板、接触线之间的润滑及摩擦、磨损等。在滑动
接触过程中，受电弓和接触网之问可能出现机械脱离问题，考虑到电接
触特征，出现的问题主要为产生电火花或者电弧。在弓网系统的接触区
域中，无论是任何加工与打磨，或者系统运行过程中的磨损问题，接触区
域总会在微观层面表现出凹凸不平现象。虽然滑板与接触线之间产生较
为强大的接触力，而在接触区域只有少数的点之间出现接触。这些实际
接触点，承受力大多数的弓网接触力。一般情况下，在接触线的表面覆盖
了一层不容易导电的氧化膜或者其他杂质。在实际接触的小面中，只有
极少部分的氧化膜被压破之后，才能产生电流直接接触。实际上，电流就
是从更小的接触点中流过，通常将此称作“接触斑点”。在接触斑点中，形
成了金属或者准金属的接触面，即导电斑点。
图1滑板与接触线接触斑点
2静态电网的影晌因素
2．i接触线与滑板的性质
对于接触线的材料性质与受电弓滑板的性质，将对接触电阻产生直
接影响。这些性质包括其中的电阻率岛，接触材料中较软一方的材料化
学性能等。当前，在架空接触网中，主要应用的接触线材料为铜、铜合金、
铜锡、铜镁等。而受电弓的滑板材料主要是金属、浸金属碳、粉末冶金等。
在我国电气化铁路中，最初采用的为金属滑板，因此接触线的磨损常常
比较严重。自从采用碳滑板，磨损的程度有所缓解，但是使用寿命较为短
暂，更多地区以使用粉末冶金滑板为主。随着铜接触线、铜合金接触线的
广泛应用，其自润滑性能、减磨性能等有所提高，极大延长了接触线的运
行寿命，广泛推行碳基滑板。
过去，使用较多、电阻率相对较高的纯碳滑板，分别与前文提到的各
种材料接触。但是在接触压力的情况下，电阻率较高的镁铜接触线以及
碳滑板之间将产生极大的静态接触电阻，而锡铜接触线与碳滑板之间的
静态接触电阻则最小。在弓网系统中，如果取一定的流量，那么在使用碳
滑板的受电弓在运行过程中，如果接触到镁铜接触区段，那么弓网之间
产生火花的现象将更加剧烈。反之，如果碳滑板在锡铜接触线区段运行，
那么弓网系统的电火花现象将有所降低。
2．2弓网的接触形式
一般情况下，在受电弓的弓头位置安装一根或两根断面。作为矩形
滑板。通常滑板的表面是平面，新安装或者使用次数较少的接触线断面，
通常以圆柱形为主。在滑板和接触线之间，接触形式以线接触为主。以几
何角度来看，二者在同一条直线中实现接触，而实际接触面则分布在狭
长区域，以若干接触点为主。还有一种情况，就是使用预磨损型的截面接
触网，但是在实际应用过程中，难以确保动态受电弓的滑板平面和接触
线的下表面吻合。多数情况下，弓网的接触形式以线接触为主。
考虑到受电弓和接触网之间产生的强电接触状况，以及由于接触形
式不同而对电阻造成的影响，将最终体现在每一个接触点的受力中。如
果滑板和接触线之间存在一定的接触压力，那么面接触的接触点较多，
每个接触点的压强有所变小，那么该接触点的电阻有所增加。因此，接触
形式的不同，对接触电阻的影响力也有所不同。虽然面接触中涉及的接
触点较多，但是接触电阻最小；实际上，当接触的压力为最小状态时，由
于受到膜电阻影响，那么面接触的电阻未必低于接触网的电阻量。
2．3弓网的解除压力
弓网的静态接触电阻和接触面中的接触斑点分布状况、尺寸、数量
等，属于统计变量关系。当接触网的压力发生变化，则接触斑点的分布状
况、尺寸、数量等也将相应变化。滑板作为受电弓的弓头一部分，直接和
接触线接触，从中获得强大的电能；如果两者相对静止，则它们之间的静
态接触压力表现在受电弓滑板对接触线产生的抬升力。在运行过程中，
受电弓和接触网之间产生一定压力，其中包括空气动力压力、静态接触
压力等，处于一定变化范围内，其变化的具体情况结合车辆运行速度、密
度而定。当弓网解除压力不断减小甚至消失时，在产生接触的位置就可
能出现过热或者燃弧现象。燃弧现象除了造成弓网系统的电气磨损，也
会对电磁造成干扰。反过来，如果接触的压力过大，可能给系统造成难以
承受的机械磨耗力，再加上定位点的异常抬升，将对整个弓网系统的可
靠性运行造成影响。
3弓网系统的故障现象
对于弓网系统来说，在一定情况下可能出现电火花或者燃弧故障，
可分为以下几种来分析：
(1)在弓网滑动接触时，如果滑板及接触线的实际导电面面积较小、
接触电阻升高或者列车流量较大，则电流可能通过导电斑点而发出热
量，造成导电斑点的温度快速上升，当达到一定程度后，就会出现电火
花a另外，在弓网相对运动过程中，也可能造成导电斑点的断裂问题，滑
板和接触线的凸部位置脱离，相互接触就会产生电火花。以上两种情况
在弓网滑动接触中最为常见，甚至列车低速运行状态下也难以避免。
(2)当电动列车保持高速运行状态下．可能由于各种不可控因素造
成滑板和接触线的整体分离或者部分分离，在两者的接触区域分离之
前，列车电流瞬间通过接触电阻，造成热能过度集中，温度迅速上升，达
到材料的沸点，引起爆炸式气化现象。在滑板与接触线之间，由于高温气
体条件较多，可能在极短时间内产生电火花，而大量的电火花汇集，就产
生了电弧。当弓网接触恢复正常之后，电弧会自动熄灭，如果弓网电弧拉
开一定距离，则电弧也会熄灭。对于高速运行的列车来说，弓网系统中的
电弧，可能与电网一起快速移动，也可能在较短的时间内瞬间熄灭。虽然
电弧的温度比较高，但是热流对弓网系统的侵蚀作用十分有限，也不会
·177·
万方数据
电力建设t柚瞄．蓑秣2012年02月
刍议建筑工程电气施工中的管理方案
朱智民
(广东省东莞市523000)
摘要：建筑电气工程包含建筑强电系统和弱电系统，在整个建筑工程项目中虽不是工程的主体专业，但是，近些年来，随着建筑物服务功能的不断增
加和扩大，提高了建筑电气化的标准，这就使得建筑电气专业在建设工程中的复杂程度和投资比重越来越大。文章中主要介绍了建筑电气工程的管理，从开
工到竣工，施工现场管理自始至终都起着至关重要的作用。并且对加强建筑电气工程施工管理进行探讨，提出了有效做好电气施工前期的准各，加强电气施
工阶段的管理，并进行设备调试，保证使用功能。
关键词：建筑电气；电气施工；设备调试}工程管理
刖瞢
要保证和提高电气工程的质量，人是决定性因素。因此，必须对电气
管理及施工人员加强质量教育和思想教育，使他们树立质量第一，预防
为主的思想，以主人翁的态度保质保量地完成电气安装工程任务。一个
高质量的工程完全可以体现出建筑电气专业管理人员在施工工作中，把
工程质量放在第一位。各级质量管理人员和技术人员，应正确贯彻和执
行国家关于工程质量的方针和政策，制定质量管理的计划，并针对关键
性的部位以及当前存在的质量通病，采取有效措施。
1电气施工前期的准备
基本建设工程项目从立项、方案论证，可行性研究到初步设计，旅工
图设计和施工，直到最后竣工验收各项工作中都会含有电气工程部分，
如需建设单位参加研究的讨论会，也应对电气部分给以足够的重视，以
便提供必要的资料。
1．1做好电气设计委托书
设计委托书应包括电气要求篇章，如果设计委托书不能详尽有效地
表达出建设单位对拟建工程的各项电气使用的相关要求，那么设计单位
完成的施工图将是不完整的。
设计委托书应明确施工图设计对电气的要求和功能，应包括各项技
术指标、主要设备的情况、建设位置提供电源的位置和方式、各相关专业
与其他建筑物电气连接的要求和条件以及使用性质，并应包括工作制和
工作时间，以决定供配电设计的级别及设备用电计算利用系数等。
设计委托书特别应对影响保障系统设备起重要作用的参数明确指
出，对可燃气体报警器，如不告知气体元素名称，就无法知道它的特性、
比重，无法选用合适的探测器，也不能确定探测器安装高度。
所以设计委托书的质量将直接影响设计图纸的电气工程质量，作为
电气主管人员应该认真参与委托书的起草工作。
1．2把好审图关
设计单位提交设计图纸后，建设单位电气部门主管人员应审核电气
设计指标、设备布置、强电和弱电电路布线等。
第一阶段的审图应着眼于总体性、方案性等重大原则问题。如这一
关不能严格把住，就势必造成一边建设一边修改或建成后马上改，造成
浪费。
在完成第一阶段的审图后，第二阶段的审图即为技术交底和开工前
的准备，设计单位向施工单位做一次较全面的图纸说明，这期间电气部
分的审图内容主要包括：
(1)管线布局走向是否合理和可行；
(2)各设备位置是否合理；
(3)施工图大样、做法和施工图说明是否齐全；
(4)配管线是否合理{
(5)设备型号规格说明是否清楚。
1．3做好设备选型
一般情况下工艺设备由使用单位提供，保障系统由建设单位按图纸
要求定货；严格控制质量，严格选择供货单位。
现代建筑的灯具不仅仅是用于照明．其装饰性、艺术性在建筑物内
起着重要作用。灯具选择要特别注意其电气性能和材质指标，使其具有
安全，耐用、美观的综合性能；由于灯具要求具有装饰性、艺术性，所以应
该看样定货，以选择合适的产品；
工程材料、器件和设备质量，是保证工程质量的先天因素，材料设备
质量的好坏直接影响着电气工程的质量。电气管理人员须认识到电气设
备和材料的种类，型号、规格的不同，其性能和标准也会有所不同，因此
必须对设备材料严格按质量标准和设计要求进行订货、采购、运输和保
管，这其中某个环节处理不当都将会影响工程质量。所以对进场的设备
和材料必须进行严格的检验，包括外观检查、电气性能检查和必要的材
质解体检查。同时还要核实材料和设备的合格证、说明书、装配图和试验
报告等有关资料。做到不符合设计要求的设备和材料不采购、不验收、不
使用。
对进场的符合设计要求的材料和设备要及时填写“工程材料报验
单”并附上材料清单、材质证明(检验报告)，经相关人员审核签字后，方
对弓网系统产生过多影响。在高速运行状态下，电弧将对周边环境造成
影响，但是不会影响列车运行的稳定性与连续性，保障能量输出。
(3)在受电弓升降过程中，一般为小负载或者无负载状态，在弓网接
触或者脱离的瞬问，可能出现火化现象，但是不会引发严重后果。在大负
载操作状态下。受电弓的升降或者列车的带负载运动，可能造成弓网之
间产生严重的燃弧现象，如果此时电弧热流过高，将会给弓网系统带来
影响，需加强注意。
4对弓网关系的一些心得
(1)接触电阻是弓网电接触的基本参数，接触电阻与弓网材料、压
力、形式以及接触面等状况有关。弓网系统静态接触压力取值应根据弓
网系统的实际运行状况确定，主要决定因素为电气列车静态取流量、弓
网系统燃弧率及接触线与受电弓滑板的材料。因此，我们对对材料的选
择要十分的谨慎。
(2)除了材料的选择，对于取流量较大的电动列车我们还要尽量减
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小其在启动或是速度较低区段的数量。这是因为，由于存在接触电阻，弓
网系统的载流能力、温升特性应引起重视，避免滑板和接触线局部过热
引起接触线断线事故的发生，必要时应采取措施减小弓网系统接触电
阻。
(3)在实际的实践中，我们不仅要要维持弓网系统良好的动态关系，
还应根据需要对接触材料的电气性能进行匹配。受电弓与接触网的电接
触特性说明，应将两者作为一个整体进行研究。
参考文献
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的解决方案叨．科技交流，2005(3)．
【31姜国强，郭风仪，王智勇．高性能滑动电接触实验机的设计与研制【丌．机械设计，
2010(1)
f41李群湛，贺建闽．牵引供电系统分析m1．西南交通大学出版杜，2007．

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