電氣化鐵路接觸網(wǎng)器件式分相絕緣器在改造中存在問(wèn)題的分析與對(duì)策

顧亮 劉建云

摘 要：文章主要分析討論目前電氣化鐵路接觸網(wǎng)器件式分相絕緣器在改造或新建過(guò)程中因缺乏相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)，致使完全不同的分相絕緣器類型在改造或新建過(guò)程采用了同樣的設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有因地制宜的進(jìn)行考慮，最終導(dǎo)致在設(shè)備運(yùn)行中可靠性與安全性的下降；并對(duì)目前存在設(shè)備安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的分相絕緣器，以及未來(lái)進(jìn)行改造分相絕緣器設(shè)備提供了一些改進(jìn)建議及對(duì)策。

關(guān)鍵詞：器件式分相絕緣器；改造；建議；對(duì)策

引言

隨著電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，一些性能差、可靠性低的設(shè)備逐漸被淘汰更換，取而代之的是一些設(shè)計(jì)更加合理，安全性、可靠性更高的產(chǎn)品，比如文中討論的器件式分相絕緣器，由于材質(zhì)原因，經(jīng)常會(huì)因滑道積碳而導(dǎo)致分相絕緣器絕緣能力下降，不僅增加維修成本，也降低了運(yùn)行的安全性；因此，在改造或新建電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備之分相絕緣器時(shí)，下圖這兩種早期生產(chǎn)的分相絕緣器（如圖1、2）生產(chǎn)廠家早已淘汰不生產(chǎn)了；目前，采用的是先進(jìn)的斷口式分段絕緣器，由于存在斷口，積碳的困擾沒(méi)了，供電職工的檢修、維護(hù)工作也減少了；但存在的問(wèn)題是在改造或新建過(guò)程中因缺乏相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)，設(shè)計(jì)還是按原來(lái)的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工單位也是按原來(lái)的施工方案進(jìn)行施工，而真正到了設(shè)備管理單位進(jìn)行維護(hù)時(shí)問(wèn)題出現(xiàn)了，由于分相絕緣器采用了3個(gè)斷口式分段絕緣器，而設(shè)計(jì)及施工安裝時(shí)又沒(méi)有考慮線路因素，盡管斷口式分段絕緣器說(shuō)明書中也提到了“由分段絕緣器組成的分相絕緣器不易設(shè)置于曲線處”，因?yàn)闆](méi)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行約束，仍未引起施工安裝人員的重視；所以，當(dāng)分相絕緣器處于曲線處時(shí)，尤其是“S”彎道連續(xù)曲線時(shí)，給職工檢調(diào)工作帶來(lái)極大的困難。文中就隴海線天蘭段駱駝巷-桑園子區(qū)間在接觸網(wǎng)分相絕緣器改造時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題闡述其產(chǎn)生的原因分析及今后在施工改造中一些建議與對(duì)策。

1 案例介紹

隴海線天蘭段駱駝巷-桑園子區(qū)間分相絕緣器頻繁打、碰弓事件

事件經(jīng)過(guò)：因甘肅酒鋼公司榆鋼專用線建設(shè)影響，需將原來(lái)駱駝巷車站西面的分相絕緣器向西改移一定距離，以滿足電力機(jī)車運(yùn)行要求；但在改移后，駱駝巷-桑園子區(qū)間上行分相絕緣器頻繁出現(xiàn)了電力機(jī)車受電弓打、碰弓現(xiàn)象，尤其是分相絕緣器東面的一組分段絕緣器打、碰弓現(xiàn)象非常嚴(yán)重，先后造成電力機(jī)車受電弓打、碰弓100多架，損失幾百萬(wàn)；經(jīng)過(guò)3次調(diào)整、3次更換，仍未完全根除設(shè)備運(yùn)行隱患，浪費(fèi)人力、物力，甚至浪費(fèi)接觸網(wǎng)檢修天窗。

2 兩種器件式分相絕緣器的介紹與比較

（1）駱駝巷-桑園子區(qū)間上行改移前的分相絕緣器為早期的無(wú)彎矩型分相絕緣器（如圖1、2），特點(diǎn)為滑道與絕緣為一體，爬距為1800mm，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，對(duì)線路參數(shù)要求也低；缺點(diǎn)為滑道表面容易積碳，影響絕緣性能。

（2）駱駝巷-桑園子區(qū)間上行改移后的分相絕緣器則采用了由3組DXF-（1.6）Ⅱ型分段絕緣器（如圖3）組成，其性能特點(diǎn)如下：

a.DXF-（1.6）Ⅱ型分段絕緣器爬距大于1600mm，絕緣性能良好，爬距大于1600mm，即使在一側(cè)長(zhǎng)期停電或接地時(shí)，可避免分段絕緣器的燒損和擊穿；耐污能力強(qiáng)，在0.4mg/cm2（等值附鹽密度）及0.2mg/cm2（灰份）的情況下，耐污電壓超過(guò)40kV，適用于重度污染區(qū)，尤其像甘肅酒鋼公司榆鋼廠區(qū)這樣的環(huán)境。b.消弧能力強(qiáng)。消弧角隙≥300mm，符合《中華人民共和國(guó)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，適用于接觸網(wǎng)“V”型天窗停電作業(yè)方式，確保作業(yè)人員人身安全。c.使用壽命長(zhǎng)。該分段絕緣器在正常使用的情況下壽命不小于15年。因分段絕緣器為非絕緣滑道式分段絕緣器，硅橡膠絕緣棒不與受電弓相接觸，金屬滑道、絕緣輔助滑道與接觸線在同一平面，無(wú)硬點(diǎn)，磨耗低，延長(zhǎng)了使用壽命。d.重量輕、左右對(duì)稱，安裝調(diào)整采用負(fù)馳度，使接觸壓力較均勻，避免了硬點(diǎn)，滿足高度列車運(yùn)行的需要。e.主體采用三角結(jié)構(gòu)，由三根合成絕緣子以三角形布置與兩端金屬構(gòu)架通過(guò)高強(qiáng)度粘接而成整體，以增加整體的剛性，克服平面結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生擾度的缺點(diǎn)，且主體絕緣棒與受電弓為接觸式，在主絕緣兩側(cè)有相對(duì)斜邊對(duì)稱的金屬滑道和候車平的輔助絕緣滑道使底面成為閉合平面，與電力機(jī)車受電弓接觸，使本體通過(guò)接觸線夾與接觸線連接，同側(cè)兩金屬滑道間有300mm的空氣間隙（消弧間隙），以便兩端有電位差時(shí)進(jìn)行消弧，防止主絕緣件的燒損，兩側(cè)相對(duì)的金屬滑道間有一個(gè)重疊區(qū)，保證供電的連續(xù)性。

（3）駱駝巷-桑園子區(qū)間改移后的分相絕緣器采用了由3組DX

F-（1.6）Ⅱ型分段絕緣器組成，雖然爬距相比無(wú)彎矩分相絕緣器要小200mm，但由于一是有斷口的存在，二是滑道與主絕緣分離，因此能使主絕緣絕緣強(qiáng)度性能基本保持穩(wěn)定，積碳問(wèn)題得到了完全解決，因此維護(hù)工作量大大減少；但由于斷口的存在，在安裝時(shí)對(duì)水平的要求比無(wú)彎矩分相絕緣器的要求更為嚴(yán)格，只要稍與軌面線不在同一水平面，因此就有打、碰受電弓的風(fēng)險(xiǎn)。

3 原因分析

3.1 兩種器件式分相絕緣器運(yùn)行的環(huán)境

駱駝巷-桑園子區(qū)間分相絕緣器改移前，無(wú)彎矩型分相絕緣器所處的區(qū)段為直線區(qū)段，而改移后的分相絕緣器所處的區(qū)段均為曲線區(qū)段，且駱駝巷-桑園子區(qū)間上行曲線半徑為600m。

3.2 檢修因素

由于鐵路工務(wù)系統(tǒng)一年兩次集中修整治，平時(shí)檢修更是頻繁，工務(wù)職工對(duì)鋼軌的起道、撥道造成鋼軌曲線超高發(fā)生變化，致使軌平面發(fā)生變化，供電職工檢修難度加大。斷口式分段絕緣器組成的器件式分相絕緣器設(shè)置在曲線處時(shí)，對(duì)檢修的標(biāo)準(zhǔn)要求更高、難度更大；因?yàn)?，這時(shí)不能像在直線區(qū)段一樣直接利用水平尺檢查分段絕緣器的水平，而是要借助其它工具間接測(cè)量絕緣器與軌面的水平，自然很容易帶來(lái)誤差，更可怕的是，業(yè)務(wù)不熟的檢修人員會(huì)像調(diào)整分段絕緣器一樣直接利用水平尺將曲線處的分相絕緣器調(diào)整水平，造成的后果可想而知，這種情況在供電職工檢修時(shí)很容易忽視。

3.3 線路因素

一種是單純的曲線，這種曲線軌面參數(shù)更易變化，由于外軌的超高會(huì)隨著機(jī)車的運(yùn)行，逐漸降低，而分相絕緣器卻維持原有的參數(shù)，分段絕緣器平面與軌平面誤差逐漸增大，超出了誤差允許的范圍，因此也就導(dǎo)致了弓網(wǎng)關(guān)系的逐漸惡化，分相絕緣器與受電弓碰撞的加劇。另一種就是“S”曲線，由于在分相絕緣器附近，內(nèi)外軌高差發(fā)生了突變，帶來(lái)的問(wèn)題就是分相絕緣器與軌面的水平基本無(wú)法調(diào)整，而且機(jī)車在通過(guò)此區(qū)段時(shí)會(huì)明顯的晃動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)受電弓的作用，造成分相絕緣器的晃動(dòng)，一旦分相絕緣器晃動(dòng)，分段絕緣器平面與軌平面誤差也會(huì)瞬間增大，自然與受電弓的碰撞可能就會(huì)加劇。

3.4 機(jī)車因素

一是電力機(jī)車速度，速度不同，碰撞的結(jié)果也不一樣，同樣的誤差，速度越高，碰撞更加劇，弓網(wǎng)關(guān)系越差，嚴(yán)重時(shí)造成分相絕緣器或受電弓損壞；二是電力機(jī)車雙弓通過(guò)時(shí)，對(duì)分相絕緣器的影響也是很大的，因?yàn)樵跈C(jī)車前弓通過(guò)時(shí)，在分相絕緣器震動(dòng)未完全衰減前，后弓又繼續(xù)通過(guò)，造成了震動(dòng)的疊加，碰撞的強(qiáng)度與機(jī)率都將大大增加。

綜上所述，駱駝巷-桑園子區(qū)間器件式分相絕緣器頻繁出現(xiàn)打碰弓現(xiàn)象的原因是上述幾種因素疊加的結(jié)果，但最主要的原因還是將斷口式器件式分相絕緣器設(shè)置在了曲線處，通過(guò)對(duì)駱駝巷-桑園子區(qū)間上行弓網(wǎng)關(guān)系較惡劣的分相絕緣器處的軌面參數(shù)進(jìn)行觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，駱駝巷-桑園子區(qū)間上行分相絕緣器所處的曲線半徑為600m；而且，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)在東面分相絕緣器正下方，內(nèi)外軌超高發(fā)生了突變，在距東面分相絕緣器向西外軌抬高了，向東由于為加直線區(qū)段，兩軌面線又為水平，這也就解釋了為什么東面分相絕緣器運(yùn)行很長(zhǎng)一段時(shí)間仍然不能從根本上解決打、碰弓的原因。

4 解決方案及建議

（1）將駱駝巷-桑園子區(qū)間上行斷口式器件式分相絕緣器進(jìn)行改移，移至直線區(qū)段來(lái)避開(kāi)外軌超高對(duì)斷口式器件式分相帶來(lái)的影響。但改移分相絕緣器位置雖然可以從根本上減少檢修的難度，但工程難度較大，且費(fèi)用較高，不可取。（2）將駱駝巷-桑園子區(qū)間上行東面硬點(diǎn)較大的分相絕緣器更換為無(wú)斷口的菱形分段絕緣器或老式無(wú)彎矩分相絕緣器，雖然這種解決方法與目前設(shè)備技術(shù)更新理念相悖，但卻能很好的解決分相絕緣器硬點(diǎn)過(guò)大的問(wèn)題。因?yàn)椋壳斑@種分段絕緣器雖然先進(jìn)，但不適用于這種現(xiàn)狀區(qū)段，如果能更換，就既能保證設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，也能減輕檢修壓力與難度。（3）建議對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范及檢修規(guī)程中關(guān)于分相絕緣器設(shè)置的內(nèi)容進(jìn)行修改，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)于分相絕緣器位置的規(guī)范只描述為“盡量避免分相絕緣器位置設(shè)置于大于6‰的長(zhǎng)大坡道地段”這種規(guī)范對(duì)于無(wú)彎矩式分相位置的設(shè)置是可行的，但對(duì)于斷口式器件式分相絕緣器，卻是缺少規(guī)范約束的，雖然可以在評(píng)審方案對(duì)分相絕緣器的位置設(shè)置提出建議，但卻缺乏相關(guān)規(guī)范、依據(jù)的支撐，未引起各專業(yè)人士的重視。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著電氣化鐵路以及高鐵的迅速發(fā)展，一些設(shè)計(jì)更合理、高效、穩(wěn)定的產(chǎn)品也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展；但再好的產(chǎn)品，也要應(yīng)用在最適合、恰當(dāng)?shù)牡胤剑駝t，會(huì)物極必反；但這些都需要相關(guān)規(guī)范、制度的及時(shí)完善，而不能用事故教訓(xùn)來(lái)?yè)Q規(guī)章、完善規(guī)范；只有產(chǎn)品在出廠前考慮各種環(huán)境、因素的多做試驗(yàn)，提前對(duì)其進(jìn)行約束，才會(huì)物盡其用，才能更好的推動(dòng)電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量質(zhì)的飛躍，真正保證我國(guó)鐵路電氣化事業(yè)高效、安全的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：顧亮（1977-），男，漢族，甘肅隴西人，蘭州鐵路局蘭州供電段助理工程師。

劉建云（1982-），男，漢族，甘肅天水人，蘭州鐵路局蘭州供電段工程師。