化工污穢造成接觸網(wǎng)絕緣子頻繁污閃原因分析及防范對(duì)策

鄭州鐵路局鄭州供電段 郭小兵

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化工污穢造成接觸網(wǎng)絕緣子頻繁污閃原因分析及防范對(duì)策

鄭州鐵路局鄭州供電段 郭小兵

介紹了兩處典型的化工污穢造成鐵路接觸網(wǎng)頻繁跳閘故障案例，分析了絕緣子污閃的機(jī)理，提出了切實(shí)可行的防范對(duì)策。

化工污穢 絕緣子 污閃 防范對(duì)策

電氣化鐵路接觸網(wǎng)絕緣子表面積污，在惡劣天氣下引起污穢閃絡(luò)，造成大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電故障，是頻發(fā)性事故之一。隴海線邵崗集站、新月線焦作—柏山區(qū)間接觸網(wǎng)2007年8月至2009年1月發(fā)生4次大面積連續(xù)污閃跳閘，多次發(fā)生零散跳閘，長(zhǎng)時(shí)間中斷供電，對(duì)運(yùn)輸干擾很大。斷路器反復(fù)受沖擊導(dǎo)致壽命下降，多處接觸網(wǎng)絕緣子閃絡(luò)擊穿，嚴(yán)重影響牽引供電設(shè)備安全。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，邵崗集、焦作至柏山區(qū)間分別靠近瑞霖復(fù)合肥廠（以下簡(jiǎn)稱瑞霖廠）、多氟多化工股份責(zé)任有限公司（以下簡(jiǎn)稱多氟多公司），導(dǎo)致上述跳閘均由兩廠排放的污穢造成。

1 化工污穢區(qū)段狀況及跳閘特點(diǎn)

1.1 污穢源距鐵路過近

《GB/T 16434-1996高壓架空線路和發(fā)、變電所環(huán)境污區(qū)分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：離化學(xué)污源和爐煙污穢300m以內(nèi)為大氣特別嚴(yán)重污染地區(qū)，是污穢等級(jí)最高的Ⅳ級(jí)。經(jīng)測(cè)量，瑞霖廠排污煙囪距鐵路78m，多氟多公司排污源距鐵路36m。均為大氣特別嚴(yán)重污染地區(qū)，應(yīng)采取最嚴(yán)格的治污措施。

1.2 所排污穢具有腐蝕性

瑞霖廠主要排放物為SO2和含Cd、As、Hg、F廢氣，多氟多公司主要排放物為含氟廢氣，均為有毒有害物質(zhì)，嚴(yán)重影響環(huán)境。污閃接觸網(wǎng)金屬構(gòu)件腐蝕嚴(yán)重（見圖1），周邊植被異?？菸?。

圖1 污閃接觸網(wǎng)金屬構(gòu)件腐蝕情況

1.3 污染物排放筒高度較低

瑞霖廠排污煙囪高15m，多氟多公司采用無(wú)煙囪排放污染物。

1.4 污閃絕緣子表面臟污不明顯

污閃絕緣子表面積灰不多，附著物多為白色顆粒，臟污現(xiàn)象不明顯，巡視不易發(fā)現(xiàn)。

1.5 頻繁跳閘持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

邵崗集站接觸網(wǎng)2007年8月24日連續(xù)跳閘10次，中斷供電58分鐘，9月27日跳閘9次，中斷供電38分鐘。焦作至柏山間接觸網(wǎng)2008年2月24日連續(xù)跳閘9次，2009年1月31日跳閘4次。每次大面積跳閘均伴隨雨霧天氣，少則數(shù)小時(shí)，多則十幾個(gè)小時(shí)。

1.6 絕緣子污閃范圍大

距污染源約300m范圍內(nèi)，接觸網(wǎng)絕緣子均發(fā)現(xiàn)閃絡(luò)燒傷。300m～500m范圍內(nèi)絕緣子也有污穢吸附，但污穢積累速度減慢，由于清掃及時(shí)，未發(fā)生污閃故障。

1.7 跳閘均發(fā)生在雨雪霧等惡劣天氣

2 絕緣子污閃分析

2.1 污閃形成機(jī)理

一般而言，干燥狀態(tài)下絕緣子表面沉積的污穢物電阻很大，在霧、露、毛毛雨或者環(huán)境濕度較高的時(shí)候，污穢物中含有的可溶鹽成份溶解，產(chǎn)生正負(fù)離子，可在電場(chǎng)力作用下定向運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于在絕緣設(shè)備表面形成了一層導(dǎo)電膜，產(chǎn)生較大的泄漏電流。

由于絕緣子表面材質(zhì)的不同、形狀結(jié)構(gòu)的變化、表面污層分布不均勻、污層潤(rùn)濕程度不同等因素的影響，泄漏電流在設(shè)備表面上的分布不均勻。在電流密度比較大的地方，熱效應(yīng)顯著，污穢物中含有的水分被蒸發(fā)，在絕緣設(shè)備表面形成干燥帶。由于干燥帶中的污穢物絕緣電阻值很高，壓降很高。當(dāng)干燥帶某處的場(chǎng)強(qiáng)值超過起暈場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的沿面局部放電現(xiàn)象，呈間歇脈沖狀態(tài)。當(dāng)放電火花熄滅時(shí)，由于此時(shí)已形成明顯的干燥帶，泄漏電流被干燥帶的高電阻限制到很小的值，泄漏電流的烘干作用幾乎終止，大氣的潮濕會(huì)使干燥帶重新濕潤(rùn)，從而在場(chǎng)強(qiáng)較高處又產(chǎn)生新的放電火花。

由于絕緣子的泄漏距離較小，如果絕緣子臟污比較嚴(yán)重、表面充分受潮，就會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)烈的局部放電現(xiàn)象，泄漏電流脈沖幅值較大，可達(dá)數(shù)十或數(shù)百毫安。這種間歇脈沖狀放電現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展也是隨機(jī)的、不穩(wěn)定的，在一定的條件下，局部電弧會(huì)逐漸沿面伸展并最終完成閃絡(luò)，即污閃。

2.2 影響污閃因素

2.2.1臟污與濕潤(rùn)

電壓、氣候、污穢是絕緣子污閃的三個(gè)要素，臟污、濕潤(rùn)是構(gòu)成污閃的兩項(xiàng)基本條件，二者缺一不可。絕緣子的泄漏電流最大值隨等值鹽密的增加成線性關(guān)系，隨相對(duì)濕度的增加成非線性關(guān)系。

2.2.2天氣影響

中到大雨時(shí)水滴較大，降速較快，對(duì)污染絕緣子有沖洗作用，凈化積污明顯，不易發(fā)生污閃故障。而在霧天，濃度越大，泄漏電流值越大，更易發(fā)生污閃事故。

3 防范對(duì)策

對(duì)于一般的高積灰、高鹽密污穢，防污閃技術(shù)措施主要有：提高絕緣水平（調(diào)爬及采用防污型絕緣子）、使用防污閃涂料、加強(qiáng)清掃。對(duì)于化工污穢，沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)，我們先后嘗試了多種方法。

3.1 絕緣整治

3.1.1加強(qiáng)絕緣清掃，污閃可大大減少

在雨霧等濕潤(rùn)天氣前清掃絕緣可有效避免污閃，但受天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、檢修天窗控制嚴(yán)格等影響，很難及時(shí)清掃絕緣子，故采取大大縮短清掃周期的方法。將檢規(guī)規(guī)定的6～12個(gè)月清掃周期改為干燥季節(jié)每月清掃，雨霧季每半月清掃后，多氟多公司附近接觸網(wǎng)污閃故障大大減少。

3.1.2更換合成絕緣子，污閃周期可以延長(zhǎng)

硅橡膠合成絕緣子有優(yōu)異的憎水性和憎水遷移特性，同時(shí)由于等效直徑小，泄露電流也就小于瓷及玻璃絕緣子，故具有相對(duì)較強(qiáng)的耐污閃能力。但當(dāng)硅橡膠表面污層過厚，憎水性難以遷移至污層表面，在長(zhǎng)時(shí)間的潮濕條件下，憎水性呈現(xiàn)逐漸減弱甚至?xí)簳r(shí)消失，導(dǎo)致絕緣子性能大大降低。多氟多公司附近接觸網(wǎng)更換合成絕緣子后，在不清掃的情況下，污閃發(fā)生的周期從半個(gè)月延長(zhǎng)至三個(gè)月左右。

3.1.3更換大爬距絕緣子，防污閃能力略有提升

瑞霖廠附近接觸網(wǎng)按重污區(qū)設(shè)計(jì)，原采用爬距1400mm絕緣子，后更換為爬距1600mm絕緣子，實(shí)踐證明防污閃效果不理想。

3.1.4加裝絕緣子防塵罩，防污閃作用不大

為減少降落吸附在絕緣子上的污穢，在多氟多公司附近接觸網(wǎng)棒式絕緣子有電側(cè)第一與第二瓷裙間安裝大半徑防污罩，防污閃效果不理想。

3.1.5涂刷長(zhǎng)效憎水涂層，在化工污穢區(qū)不適用

RTV涂料優(yōu)異的耐污閃性能是設(shè)備爬距不能滿足要求時(shí)所采用的一種補(bǔ)救措施，主要用于變電站電瓷設(shè)備上。在多氟多公司附近接觸網(wǎng)絕緣子上涂刷RTV涂料，其后4個(gè)月為無(wú)雨期未發(fā)生污閃，但在首場(chǎng)小雨時(shí)再次污閃。其原因是化工污穢具有較強(qiáng)腐蝕性，RTV涂料易受到破壞。

3.2 污染源治理

3.2.1瑞霖排污設(shè)備改造后效果顯著

據(jù)瑞霖廠提供的由環(huán)保部門出具的污染物排放檢測(cè)報(bào)告，滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297－1996）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到其排氣筒距線路很近且高度過低，我們要求其加高煙囪，利用高空氣流擴(kuò)散快的特點(diǎn)，污染物向更高、更廣的范圍擴(kuò)散，稀釋排放廢氣，減輕局部地區(qū)大氣污染。廠方將煙囪加高到55m，兩年來(lái)，未發(fā)生污閃故障，效果顯著。

3.2.2多氟多排污依舊，污閃仍在

多氟多公司拒不承擔(dān)治污責(zé)任，排污依舊，也未采用高煙囪稀釋法。在按半月為周期清掃絕緣子的情況下，污閃故障仍有發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，電氣化鐵道進(jìn)入快速發(fā)展期，沿線化工污穢導(dǎo)致接觸網(wǎng)絕緣子污閃故障必然大量發(fā)生，這種電氣化鐵路的特有故障將大大降低牽引供電的可靠性，嚴(yán)重影響運(yùn)輸安全?？s短污穢區(qū)絕緣子清掃周期，有明顯防污閃效果，但頻繁作業(yè)投入很大；其它加強(qiáng)絕緣的方法效果欠佳；污染源治理作為防污閃治本之策，應(yīng)堅(jiān)決要求執(zhí)行。

建議鐵路主管部門聯(lián)合環(huán)保部門，加強(qiáng)對(duì)電氣化鐵道沿線化工污穢源的控制。禁止在鐵路近距離內(nèi)（建議距500m以上）新建化肥廠、化工廠、鋼鐵廠、鋁廠等可能導(dǎo)致污閃的化工污穢源，對(duì)既有導(dǎo)致接觸網(wǎng)污閃的化工污穢源強(qiáng)制進(jìn)行治污改造。

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