任小文　方海平　贺智英　李萌

摘 要：随着电气化铁路的高速发展，轨道交通的电气安全和供电可靠性方面引出了许多前所未有的技术难题，其中弓网电弧现象就给我们的铁路运行带来了重大威胁，严重时会造成重大事故，本文针对弓网电弧对电力机车供电的影响做了较为详细的分析和总结，有利于电气化铁路建设中向更高的技术层面迈进，对机车的安全运行具有十分重要的意义。

关键词：电弧;受电弓;接触网;供电

一、电弧产生的原因以及对电路造成的危害

负载电路通常在断开的瞬间，开关触头间隙中的电子在瞬间产生的电场强度会变得非常大，能强行将触头内部的电子从强大的电场中拉出来，产生场强电场发射。形成一种气体放电的现象，出现电火花。由于电弧现象是一种气体导电现象，它造成了周围导体的温度猛然升高，加之原来产生的电弧会继续强烈燃烧，这就给熄灭它的工作加大了难度，进而导致开关的触头烧坏，严重的时候会烧毁电路并且发生火灾。

二、接触网以及电弧对接触网的影响

铁路接触网是一种空架于沿铁路线上的向电力机车供电的输电线路，通常由电网中的牵引变电所供电，一般为工频单相交流制供电，电压等级为25kV，频率50Hz，供电方式有单边、双边和越区供电方式。

接触网的电压等级为：25KV到30KV之间的单相工频交流电，线路存在电压损耗，要求牵引变电所输出电压为：27.5KV或55KV，其中55KV为AT供电方式，主要用于高速电气化铁路中。

受电弓与接触网之间的接触是接触线的圆弧（平面）与滑板平面的线接触或面接触。现实工作中，从微观上看接触网与受电弓表面总是凸凹不平的，即使弓网之间有很大的按触压力，受电弓与接触线之间不能全面接触，只有少数的点（导电斑点）进行有效接触。在弓网滑动接触时，滑板及接触线的实际导电面面积较小、列车流量较大或者接触电阻升高，这样就会导致接触网上的电流通过导电斑点而散发出热量，造成导电斑点的局部温度快速升高，当热量积累到一定程度后，就会出现电火花。电火花的中心弧柱具有6000K以上的温度，烧损是电弧对受电弓和按触线带来的主要影响。烧损与电热能量转换有关。一般情况下，弓网离线间隙很小，导致弓网系统的电弧很短。由于滑板和按触线的温度远低于弧柱的温度，电弧热流主要传输给滑板和接触线，电弧热功率会导致滑板和接触线温度升高，与此同时，热量也会向周围介质传递，当输入热量大于输出热量时，滑板和接触线的温度才会升高，并在温度达到一定程度时，接触面就会发生熔化和气化现象。

电弧是造成弓网电气磨损的主要原因，这种磨损有气化蒸发和液体喷溅两种形式。长期出现的电弧引起的电气烧伤会导致接触线表面凹凸不平（即该接触线横截面积变小），引起接触网局部发热，严重时出现断电现象致使电力机车停运。同时，由于弓网产生的电弧严重降低了接触网的机械强度，在外界气候恶劣的情况下，极易造成接触网断裂的严重后果。

弓网电弧是一个复杂的问题，产生原因较多。理想状态下，接触网供电线路是在运行时始终与列车受电弓紧密接触并持续供电的，实际上由于接触网导线自身重力原因以及外界环境的影响，接触网供电线路不可能保持绝对的平整，另外列车在高速运行的时候，受电弓会受到空气气流的影响，引起受电弓与接触网的颤动，以及铁路钢轨在铺设的时候不可能保证绝对的平整，这些系列原因，都可能会使受电弓与接触网之间产生电弧，容易在短时间内使受电弓与接触网脱离，影响到接触网供电的可靠性，影响到机车的正常运行。

三、工程施工中减小弓网电弧的一般措施

鉴于弓网电弧产生的原因，工程技术人员通过优化接触网的设计、严谨的遵守材料及设备标准进行材料配比、提高在施工作业中的精度要求、强化测试的要求或改善车载变压器等措施，减小电弧的产生或影响。在工况条件相等的情况下，接触线上面的电阻越大，产生电弧的可能性也就越大。技术人员遵守这个原则，严格选材，按照銅银合金、铜锡合金和铜镁合金三种常用的接触网材料，依据其电阻率按顺序依次增大的原则，在满足接触网张力的前提下，应该尽量选择电阻率小的接触线。

另外，尽可能提高供电线路的施工精度。在按触网施工过程中，必须严格按规范的程序进行操作，并遵守施工工艺要求。接触网架线时严禁施工人负踩踏接触线，保证接触线的平顺。放线时保证恒张力作业。调整接触网过程中，确保相邻吊弦点的高度一致，在按触线有坡度要求时，接触线高度必须随坡度要求均匀变化。做好接触网在工作中的动态检测和静态检测，收集弓网电弧产生的依据，便于科学分析。

改变线路的负载性质也是一种措施。电弧产生或熄灭的过程，是电路瞬间过电压的过程，电机和线路有电感性质的客观存在，技术人员可以在车载变压器的两侧并联电容，减小过电压的幅度值，进而对电弧的产生起到抑制作用。

受电弓和接触网之间的电弧现象不仅对我们的列车运行发展有重大影响，对我们生活的环境也会有一定的影响，所以研究和抑制它的产生是十分必要的。

参考文献

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[4]文苑漫步接触网电压等级，2015

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