淺談接觸網(wǎng)絕緣子防污閃治理

張金勝

淺談接觸網(wǎng)絕緣子防污閃治理

張金勝

通過研究接觸網(wǎng)絕緣子污閃的成因，常用絕緣子污穢的測(cè)量，從劃分設(shè)備污穢等級(jí)、建立污染源臺(tái)帳、縮短絕緣子清掃周期三個(gè)方面進(jìn)行污閃分析，采用加強(qiáng)設(shè)備更新改造、加強(qiáng)管理手段進(jìn)行污閃治理，保證電氣化鐵路的正常供電。

接觸網(wǎng)；絕緣子；污閃；分析；治理措施

0 引言

電氣化鐵路接觸網(wǎng)均露天設(shè)置，長(zhǎng)期運(yùn)行在各種不同的復(fù)雜自然環(huán)境中，鐵路沿線地形復(fù)雜，隧道、站場(chǎng)、區(qū)間接觸網(wǎng)絕緣子是電氣化鐵路最常用的有效絕緣部件，亦長(zhǎng)期露天運(yùn)行，自然界的空氣灰塵污染、各種工業(yè)污染物、沿海地區(qū)的鹽堿等均會(huì)附著在接觸網(wǎng)絕緣子的表面，在多雨和潮濕的環(huán)境下，接觸網(wǎng)絕緣子表面導(dǎo)電率增加，使絕緣子在工頻電壓下發(fā)生閃絡(luò)，電壓急劇下降，這種現(xiàn)象稱為“污閃”。同時(shí)列車高速運(yùn)行造成的飛塵污染，也容易發(fā)生污閃故障。由于接觸網(wǎng)絕緣子沿線路使用數(shù)量很多，污閃往往會(huì)造成大面積停電，故障點(diǎn)也難查找，對(duì)供電產(chǎn)生較大的影響，嚴(yán)重時(shí)造成較長(zhǎng)時(shí)間中斷運(yùn)輸。

根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，牽引供電各類故障中，接觸網(wǎng)故障的比例大約占到60%～80%，這其中絕緣子故障比例較大，嚴(yán)重困擾著供電安全。為此，分析研究接觸網(wǎng)絕緣子污閃治理很有必要。

1 污閃情況現(xiàn)狀

太原鐵路局所處的山西省是能源大省，管內(nèi)鐵路大秦線、遷曹線、同蒲線、寧岢瓦線、侯月線均以運(yùn)煤為主，沿線絕緣污（霧）閃主要集中在遷曹線和北同蒲線、寧岢瓦線及各專用線。

1.1 遷曹線

遷曹線地處渤海灣填海地區(qū)，大部分鐵路均處填海造地區(qū)段，地面鹽分大、空氣中含鹽量大。特別是每年2～3月，霧霾天氣較多，直接引發(fā)大面積污（霧）閃跳閘。遷曹線自2006年12月開通運(yùn)行以來，因污（霧）閃造成跳閘198次，跳閘后重合閘成功即時(shí)恢復(fù)供電的167次，重合閘失敗通過人工合閘試送電成功的31次，造成故障的5次，故障停時(shí)1 222 min。其中2014年2月，連續(xù)發(fā)生兩起大面積污（霧）閃跳閘故障。

2014年2月14日，霧閃跳閘中斷供電4 h 35 min，巡視中發(fā)現(xiàn)3處絕緣子霧閃擊穿，28處絕緣子有明顯閃絡(luò)放電痕跡。先后要點(diǎn)5次，對(duì)曹妃甸站390個(gè)絕緣子更換為復(fù)合絕緣子，對(duì)595個(gè)絕緣子進(jìn)行了清掃。

2014年2月22日，霧閃跳閘中斷供電1 h 28 min，巡視發(fā)現(xiàn)1處絕緣子霧閃擊穿，42處絕緣子有明顯閃絡(luò)放電痕跡。

1.2 北同蒲、寧岢瓦線

北同蒲線、寧岢瓦線做為大秦線重載運(yùn)輸裝煤源頭，共有44條煤炭專用線，其中30條專用線設(shè)置裝煤筒倉。由于山西北部冬季氣溫達(dá)-20℃以下，為防止凍煤，每年11月—次年3月要噴灑大量的防凍液。防凍液污染直接造成絕緣污閃跳閘，每條專用線每日跳閘達(dá)3～4次，嚴(yán)重影響安全供電。

2 污閃理論分析

絕緣子污閃是由于絕緣子表面臟污，表面導(dǎo)電率增加，在承受運(yùn)行電壓或過電壓的情況下，經(jīng)過一定時(shí)間的電能聚集，造成表面熱擊穿的現(xiàn)象。絕緣子表面臟污未及時(shí)維護(hù)清掃，是陰雨潮濕天氣造成污閃跳閘的主要原因。因此，絕緣子污閃分析就集中在如何減少接觸網(wǎng)絕緣子表面的污穢問題上。

根據(jù)地理位置的不同，對(duì)牽引供電線路絕緣子的污染程序也不相同。絕緣子所在地區(qū)的污染臟污程度稱作絕緣子的污穢度。國際大電網(wǎng)會(huì)議推薦了以下5種常用的絕緣子污穢測(cè)量方法：等值鹽密法、表面電導(dǎo)法、污閃梯度法、最大泄漏電流法、電流脈沖計(jì)數(shù)法。

（1）等值鹽密法。用來測(cè)量絕緣子外表面單位面積上等值附鹽量。以每平方厘米多少克Nacl來等值于絕緣子表面上的實(shí)際污密。該等值Nacl量與實(shí)際污層分別溶于相同容積、相同溫度的蒸餾水中具有相同的電導(dǎo)率，該鹽量稱為等值鹽密。

（2）表面電導(dǎo)法。通過計(jì)算臟污絕緣子表面流過的工頻電流和絕緣子端電壓的比值，來判斷絕緣子表面絕緣性能的綜合狀態(tài)（污層的污穢量和濕潤度等）。在臟污層飽和而且受潮的條件下，絕緣子兩端加上工頻交流電壓U后，測(cè)量絕緣的泄漏電流I，計(jì)算表面電導(dǎo)G。

通過計(jì)算絕緣子表面臟污層的電導(dǎo)率，求得整體絕緣子的平均表面電導(dǎo)率。

（3）絕緣子污閃梯度法。用絕緣子工頻狀況下的污閃電壓，除以絕緣子的總長(zhǎng)度（泄漏距離），即：絕緣子單位泄漏距離下的污閃電壓。

（4）最大泄漏電流。運(yùn)行電壓下，絕緣子在指定時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到的最大脈沖電流峰值。

（5）泄漏電流脈沖記數(shù)法。運(yùn)行電壓下，某一周期內(nèi)流經(jīng)絕緣子表面超過某一幅值的泄漏電流脈沖數(shù)。

污閃全過程包括：積污、潮濕、干帶和局部電弧發(fā)展4個(gè)階段。等值鹽密法只反映了積污的一個(gè)階段。表面電導(dǎo)法反映了污閃過程中的積污和潮濕二個(gè)階段。泄漏電流脈沖記數(shù)法、最大泄漏電流法和絕緣子污閃梯度法都反映了污閃全過程。

3 污閃治理分析

結(jié)合以上理論分析，下文從以下3個(gè)方面進(jìn)行治理分析。

3.1 污染區(qū)段實(shí)行等級(jí)管理

3.1.1 劃分污染區(qū)段等級(jí)

將路局管內(nèi)牽引供電設(shè)備污穢程度分為嚴(yán)重污染區(qū)段、重污染區(qū)段和一般污染區(qū)段3個(gè)等級(jí)。

（1）嚴(yán)重污染區(qū)段。主要考慮位于大氣污染特別嚴(yán)重的地區(qū)，如：鋼鐵廠、水泥廠、發(fā)電廠、化工廠、煤場(chǎng)附近，距海岸1 km以內(nèi)或附鹽密度達(dá)0.3 mg/cm2（年積污量）的地區(qū)。

（2）重污染區(qū)段。主要考慮大氣中等及嚴(yán)重污染地區(qū)、工業(yè)粉塵污染地區(qū)、鹽堿污染地區(qū)、沿海岸線50 km以內(nèi)的地區(qū)、潮濕多霧地區(qū)等，或附鹽密度在0.1～0.3 mg/cm2（年積污量）的地區(qū)。

（3）一般污染區(qū)段。大氣污染程度較輕的地區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)、山區(qū)，以及距離海岸50 km以上或附鹽密度小于0.1 mg/cm2（年積污量）的地區(qū)。

3.1.2 建立污染源臺(tái)帳

對(duì)全局各條線路電氣化區(qū)段污染源進(jìn)行了仔細(xì)調(diào)查，建立污染源臺(tái)帳，繪制太原鐵路局電氣化鐵路污穢區(qū)分布圖，公布《太原鐵路局電氣化鐵路絕緣重污染、嚴(yán)重污染區(qū)段表》。

3.1.3 確定絕緣子的清掃周期。

將分相絕緣器、分段絕緣器清掃周期確定為3個(gè)月。將瓷式絕緣子清掃周期定為一年，復(fù)合式絕緣子清掃周期為2年。分相絕緣器及正線與專用線連接處的分段絕緣器清掃周期為3個(gè)月，其他分段絕緣器清掃周期不超過6個(gè)月。

3.2 建立絕緣監(jiān)測(cè)領(lǐng)示點(diǎn)

為了對(duì)絕緣污染區(qū)段的絕緣子狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，在全局建立了83處絕緣污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)示點(diǎn)。即：在同一批次安裝的絕緣子不少于1個(gè)領(lǐng)示點(diǎn)；一般污染區(qū)段每100 km供電范圍安裝不少于1個(gè)領(lǐng)示點(diǎn)；重污染和嚴(yán)重污染區(qū)段每一供電臂不少于1個(gè)領(lǐng)示點(diǎn)。建立健全絕緣設(shè)備管理臺(tái)賬記錄，及時(shí)掌握牽引供電絕緣狀態(tài)。對(duì)領(lǐng)示點(diǎn)絕緣子實(shí)行定期風(fēng)險(xiǎn)研判，每年進(jìn)行一次附鹽密度分析，對(duì)密度超標(biāo)的進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)。

3.3 明確接觸網(wǎng)絕緣子清掃工藝

瓷質(zhì)絕緣子采用人工清掃和帶電水沖洗。人工清掃時(shí)用干凈的棉布加清水對(duì)絕緣子進(jìn)行清掃，臟污嚴(yán)重的處所用去污粉擦拭，然后用清潔的濕抹布將去污粉擦去。水沖洗一般使用沖洗車，用一定壓力的清水，將噴嘴對(duì)準(zhǔn)絕緣子不斷往復(fù)循環(huán)上下左右移動(dòng)，臟污嚴(yán)重時(shí)可在水里適當(dāng)添加中性清潔劑沖洗，然后再用清水沖洗干凈。

4 污閃治理措施

4.1 加強(qiáng)設(shè)備更新改造治理污閃。

4.1.1 采用復(fù)合絕緣子

更換復(fù)合絕緣子能夠提高絕緣子絕緣水平。2014年開始將遷曹線爬距1 400 mm的瓷質(zhì)絕緣子更換為1 600 mm的復(fù)合絕緣子，柏莊村站至灤南接觸懸掛，灤南至東港及京唐港區(qū)段，灤南至曹西、曹南區(qū)段絕緣子更換棒式絕緣子17 566個(gè)、懸式絕緣子6 681串。

4.1.2 煤專線安裝桿架斷路器

為了防止專用線絕緣污（霧）閃對(duì)正線的影響，在全局123條專用線安裝桿架式斷路器86臺(tái)。當(dāng)專用線故障時(shí)及時(shí)切斷桿架式斷路器，臨時(shí)切除專用線供電設(shè)備，以減少專用線故障對(duì)正線供電的影響，取得了很好的效果。

4.1.3 裝設(shè)移動(dòng)接觸網(wǎng)

專用線裝煤筒倉處原來采用的是不落弓裝置，不落弓裝置由復(fù)合絕緣子固定在筒倉底部，絕緣子受防凍液污染程度極大，因其引發(fā)的跳閘非常之多。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研制定方案，在裝煤筒倉處設(shè)置移動(dòng)接觸網(wǎng)，取消了筒倉下的絕緣子，有效地防止了防凍液對(duì)絕緣子的污染，實(shí)現(xiàn)了對(duì)筒倉處絕緣污閃跳閘的控制，效果明顯。

4.2 加強(qiáng)管理手段治理污閃

4.2.1 絕緣清掃實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化

采用人工清掃、小型水沖洗、水沖洗車組相結(jié)合的方式。利用水沖洗車組每半年對(duì)全局各線接觸網(wǎng)絕緣子進(jìn)行一次平推式?jīng)_洗；重污染、嚴(yán)重污染區(qū)段在水沖洗車組沖洗過后，人工進(jìn)行一次重點(diǎn)式清掃；煤專線筒倉處、沿海地區(qū)等重污染、嚴(yán)重污染區(qū)段、變電所亭等利用小型水沖洗機(jī)進(jìn)行定點(diǎn)式清掃。

4.2.2 絕緣監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)在線化

目前太原鐵路局設(shè)置的絕緣污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)示點(diǎn)只是固定地點(diǎn)、固定絕緣子，絕緣子的污染狀況只能將絕緣子拆除下來進(jìn)行檢測(cè)、試驗(yàn)，工作量大、難度大。通過在領(lǐng)示點(diǎn)絕緣子上安裝絕緣表面電流泄漏監(jiān)測(cè)感應(yīng)裝置，實(shí)時(shí)將絕緣子表面泄漏電流情況回傳至供電調(diào)度監(jiān)控指揮中心，做到對(duì)絕緣子污染狀況24 h實(shí)時(shí)掌握，可以提前發(fā)現(xiàn)問題，提前安排清掃，保證絕緣安全。2015年在遷曹線絕緣污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)示點(diǎn)安裝了絕緣子污穢在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主站和遠(yuǎn)方終端裝置構(gòu)成，可以實(shí)時(shí)將絕緣子表面泄漏電流情況匯總上傳到調(diào)度中心進(jìn)行分析，截取2015年7月6日某一時(shí)間段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 大秦鐵路遷曹線支柱實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

4.2.3 天氣預(yù)警實(shí)現(xiàn)聯(lián)控化。

局管內(nèi)各供電段與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T建立聯(lián)系方式，緊密溝通協(xié)調(diào)。供電調(diào)度指揮中心密切關(guān)注天氣狀況，及時(shí)與氣象部門聯(lián)系，準(zhǔn)確掌握大霧、雨雪等惡劣天氣情況，提前發(fā)布預(yù)警信息。搶修工具材料提前裝車，合理布置搶修力量，確保故障發(fā)生

By studying the causes of pollution and flashover of OCS insulators, measurement of insulator pollution, and the analysis made on three aspects of classification of pollution grades of equipment, setting of account for pollution sources and shortening the cleaning duration of insulators, the treatment of pollution and flashover is performed by strengthening the renovation of equipment and managing approaches so as to guarantee the normal power supply of electrified railways.

Overhead contact system; insulator; pollution flashover; analysis; measures for treatment

U225.4

：B

：1007-936X(2016)01-0034-04

張金勝.太原鐵路局供電處，工程師，電話：13835216777。