受电弓与接触网系统电接触特性研究.pdf

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、、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

6、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

7、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

8、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