高鐵接觸網(wǎng)絕緣管理問(wèn)題及解決措施

萬(wàn)宏偉

（中鐵武漢電氣化局集團(tuán)北京分公司）

高鐵接觸網(wǎng)絕緣管理問(wèn)題及解決措施

萬(wàn)宏偉

（中鐵武漢電氣化局集團(tuán)北京分公司）

接觸網(wǎng)絕緣管理對(duì)于高速鐵路的正常穩(wěn)定運(yùn)行而言具有非常重要的作用，然而由于我國(guó)在這方面的技術(shù)還不是非常過(guò)硬，所以接觸網(wǎng)還是經(jīng)常出現(xiàn)這樣或者那樣的問(wèn)題。本文以具體事例為切入點(diǎn)，詳細(xì)分析了接觸網(wǎng)在使用過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)的幾類(lèi)問(wèn)題，在出現(xiàn)問(wèn)題的原因進(jìn)行了詳細(xì)的探討，并在此基礎(chǔ)上提出了針對(duì)性的解決措施和建議，以期能夠提升我國(guó)相關(guān)的技術(shù)水平。

高鐵接觸網(wǎng)；絕緣管理；問(wèn)題；解決措施

1 引言

所謂接觸網(wǎng)的絕緣管理指的是按照接觸網(wǎng)所處的電氣化鐵路供電系統(tǒng)中有可能施加在接觸網(wǎng)上面的各種電壓，比如正常工作電壓、大氣過(guò)電壓以及操作過(guò)電壓等，并對(duì)接觸網(wǎng)的絕緣特性以及保護(hù)裝置的特性進(jìn)行綜合考慮，以明確接觸網(wǎng)針對(duì)施加電壓的抵抗強(qiáng)度，采用這種方式將施加在接觸網(wǎng)中的各類(lèi)電壓而引起的接觸網(wǎng)絕緣損壞以及影響接觸網(wǎng)正常供電的概率降到最低，達(dá)到鐵路運(yùn)營(yíng)上以及經(jīng)濟(jì)上所能接受的水平[1～2]。它涉及到的問(wèn)題較多，主要有各類(lèi)絕緣部件選配標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)置限壓措施、絕緣間隙的選擇。設(shè)計(jì)并維護(hù)好接觸網(wǎng)的要求就是有效地協(xié)調(diào)好相關(guān)的投資成本、事故損失費(fèi)用以及運(yùn)營(yíng)管理成本三者之間的關(guān)系[3]。在具體的使用過(guò)程當(dāng)中，由于設(shè)計(jì)、施工以及產(chǎn)品質(zhì)量等多方面的原因，使得設(shè)備在正式投入運(yùn)營(yíng)之后出現(xiàn)各種的故障問(wèn)題。本文主要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析并提出一些有針對(duì)性的對(duì)策以及建議。

2 問(wèn)題分析及其對(duì)策和建議

2.1 外部原因?qū)е陆^緣子損壞

AF線懸棒式絕緣子（下面簡(jiǎn)稱(chēng)懸棒）在高速鐵路中的應(yīng)用廣泛，如果其自身質(zhì)量不合要求，那么在雨雪、雷電、融雪結(jié)冰以及霧霾等天氣不好時(shí)運(yùn)行起來(lái)會(huì)存在很大的問(wèn)題，另外在鳥(niǎo)害預(yù)防方面也不盡如人意，絕緣子閃絡(luò)跳閘是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的故障問(wèn)題。AF線懸棒式絕緣子出現(xiàn)絕緣燒傷的原因主要有以下幾個(gè)方面：①在冬天的時(shí)候，懸棒式絕緣子上面有可能結(jié)冰，這些冰塊很有可能引起短路放電故障，進(jìn)而使得懸棒式絕緣子出現(xiàn)燒傷，有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，由于這種原因造成的絕緣子損壞數(shù)量占到總數(shù)的15.8%；②在大風(fēng)天氣條件下，一些帶金屬性導(dǎo)電材料的異物，比如說(shuō)遮陽(yáng)傘或者帶熒光的風(fēng)箏等等纏繞在AF懸式絕緣子上面，那么就很有可能出現(xiàn)放電現(xiàn)象最終燒傷絕緣子，這種情況占燒傷絕緣子總數(shù)量的4.8%；③雷電或者霧霾雨夾雪等惡劣天氣造成懸棒式絕緣子出現(xiàn)絕緣放電破損，這種情況占到總數(shù)量的79.37%。也就是惡劣天氣是造成瓷式絕緣子燒傷最為主要的因素；④空氣中（灰）粉塵污染了絕緣子，造成放電燒傷絕緣子，其中如圖1所示為AF線懸棒型絕緣子示意圖。

圖1 AF線懸棒型絕緣子示意圖

措施與建議：①定期組織人員對(duì)絕緣子進(jìn)行清理，積極采取科學(xué)合理的方法或者方式實(shí)施絕緣子的清掃工作。特別是針對(duì)那些環(huán)境非常惡劣的區(qū)段而言，應(yīng)該將其換成自潔能力以及憎水性比較強(qiáng)的硅橡膠絕緣子；②針對(duì)其他區(qū)段而言，應(yīng)該加大絕緣絕緣距離；③強(qiáng)化對(duì)上跨建筑物積雪以及AF線肩架上鳥(niǎo)巢的清除工作，避免融冰或者鳥(niǎo)巢落物導(dǎo)致短接絕緣子，對(duì)于經(jīng)常出現(xiàn)鳥(niǎo)窩的地方應(yīng)該裝設(shè)驅(qū)鳥(niǎo)器，以此防患于未然。對(duì)雷電多發(fā)區(qū)段增加避雷器或增設(shè)避雷線解決。

2.2 絕緣配合問(wèn)題

所謂絕緣配合指的就是對(duì)電氣化鐵路供電系統(tǒng)中所有設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行綜合考慮，使得所有的設(shè)備在最大過(guò)電壓的時(shí)候都能夠達(dá)到相關(guān)的絕緣要求，特別是在大氣過(guò)電壓的時(shí)候。針對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)而言，在任何運(yùn)行背景下（比如因?yàn)槭茈姽奶蛘呤秋L(fēng)力的影響使得導(dǎo)線出現(xiàn)振動(dòng)或者擺動(dòng)），都必須要求導(dǎo)線以及它帶電金具，還有接地部分之間的空氣間隙其絕緣強(qiáng)度大于對(duì)應(yīng)的接觸網(wǎng)絕緣子絕緣強(qiáng)度。然而，上述的情況只是理想狀態(tài)，在經(jīng)濟(jì)上以及技術(shù)上基本上做不到。所以，在具體的使用過(guò)程中，需要堅(jiān)持一個(gè)原則：如果進(jìn)一步提升絕緣可靠性所耗費(fèi)的成本，無(wú)法用降低絕緣損壞事故所節(jié)約的成本來(lái)補(bǔ)償?shù)脑挘蜎](méi)有必要再以提升絕緣水平作為代價(jià)。換句話說(shuō)，在處理牽引供電系統(tǒng)的絕緣配合問(wèn)題的時(shí)候，如果無(wú)法避免過(guò)電壓破壞絕緣現(xiàn)象，那么就應(yīng)該采取措施將這種破壞控制在安全可控的可接受范圍之內(nèi)。

比如某高鐵在隧道內(nèi)設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)的時(shí)候，只要求正饋線、供電線、接觸網(wǎng)等帶電部分到接地體的凈空靜態(tài)距離不應(yīng)該小于300mm，而在動(dòng)態(tài)條件下應(yīng)該大于240mm，然而在設(shè)計(jì)的時(shí)候由于未考慮隧道內(nèi)空氣擾動(dòng)及粉塵污染引起的線索對(duì)地絕緣距離隼間對(duì)地放電。所以該高鐵在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生空氣間隙被擊穿導(dǎo)致線索燒斷的現(xiàn)象，一旦相關(guān)的接觸網(wǎng)出現(xiàn)了斷線，那所造成的后果將會(huì)很?chē)?yán)重。

對(duì)高發(fā)雷區(qū)段，該高鐵在每臺(tái)接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)的位置雖然都安裝避雷器，完全符合設(shè)計(jì)規(guī)范接觸網(wǎng)裝設(shè)避雷器的有關(guān)要求，但是該高鐵線路自2010年運(yùn)行至今，已經(jīng)明確的由于雷擊引起的接觸網(wǎng)跳閘事故就有12起，這其中在500m范圍內(nèi)裝設(shè)了避雷器的就有4處，500～1000m范圍內(nèi)裝設(shè)有避雷器的就有5處，大于1000m范圍外裝設(shè)了避雷器的是3處。其中，某區(qū)間的一個(gè)絕緣子在遭受雷擊的時(shí)候距離其最近的避雷器只有50m，由此可見(jiàn)，避雷器其防雷效果不是非常理想，有待進(jìn)一步深入研究。至于出現(xiàn)雷擊的原因，經(jīng)過(guò)分析之后認(rèn)為，該高鐵線路是新建的線路，整個(gè)沿線大多數(shù)情況下周?chē)紱](méi)有比較高大的建筑物，再加上接觸網(wǎng)設(shè)備通常都是在最高點(diǎn)，所以比較容易遭受雷擊。一些區(qū)段正饋線絕緣子干弧距離非常小，在確保絕緣泄露距離的條件下，如果裙邊直徑變大，那么裙邊距與地距離將相應(yīng)縮短，一旦遭受雷擊的時(shí)候就非常容易引起裙邊擊穿放電，形成閃絡(luò)。實(shí)踐已經(jīng)表明，即便是結(jié)構(gòu)高度非常大的絕緣子，還是會(huì)存在雷擊閃絡(luò)的現(xiàn)象。

措施和建議：①?gòu)?qiáng)化高鐵接觸網(wǎng)雷擊特點(diǎn)方面的分析。比如說(shuō)某高速鐵路在《接觸網(wǎng)防雷專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估報(bào)告》中就充分結(jié)合了我國(guó)高鐵的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算之后提出了在強(qiáng)雷區(qū)、高雷區(qū)等危險(xiǎn)地帶的每一個(gè)錨段的中心錨結(jié)周?chē)黾釉O(shè)立一臺(tái)避雷器，而在多雷區(qū)或者少雷區(qū)每間隔一個(gè)錨段的錨段關(guān)節(jié)周?chē)黾釉O(shè)立一臺(tái)避雷器，以此來(lái)減小感應(yīng)雷電壓對(duì)其造成的影響。上文中已經(jīng)敘述過(guò)，即便是在500m范圍內(nèi)設(shè)立了避雷器，還是存在4次避雷器雷擊閃絡(luò)。所以，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于雷害點(diǎn)附近環(huán)境特點(diǎn)、雷擊絕緣子受損情況以及鄰近避雷器設(shè)置動(dòng)作情況等的分析，不斷累積防雷實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷強(qiáng)化對(duì)于雷害規(guī)律和特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)；②提升高鐵接觸網(wǎng)抗雷擊的能力。應(yīng)該充分結(jié)合實(shí)際具體情況，強(qiáng)化接觸網(wǎng)絕緣配合以及設(shè)備防雷措施方面的設(shè)計(jì)，以達(dá)到即便是遭受了雷擊供電設(shè)備也不會(huì)出現(xiàn)損失的目的。對(duì)于高鐵接觸網(wǎng)絕緣子的絕緣性能應(yīng)該進(jìn)行重點(diǎn)研究，使得絕緣子抗雷擊能力不斷提升，即便是遭受了雷擊閃絡(luò)，只是出現(xiàn)跳閘問(wèn)題，進(jìn)行重合的時(shí)候可以成功，這樣的話就不會(huì)造成絕緣子出現(xiàn)破壞性的損壞；③針對(duì)那些絕緣間隙不好調(diào)整或是無(wú)法調(diào)整的地方，必須在線索上面另外裝設(shè)預(yù)交式護(hù)線條和絕緣護(hù)套，采取這樣的措施之后，如果出現(xiàn)了空氣間隙擊穿事故，也不會(huì)由于線索燒斷而導(dǎo)致更大的事故；④增設(shè)高于接觸網(wǎng)的柱頂避雷線。

3 結(jié)束語(yǔ)

總體而言，我國(guó)最近幾年來(lái)高速電氣化鐵路得到了較好的發(fā)展，在絕緣管理以及雷電防護(hù)方面雖然已經(jīng)做了大量的工作，獲得了一定地成效，但是還有存在著非常多的問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在要求我們不停的去探索，除了本文中具體介紹的幾點(diǎn)故障問(wèn)題之外，還會(huì)存在其他的問(wèn)題。因此對(duì)于高速鐵路接觸網(wǎng)的運(yùn)行及其維護(hù)而言，必須要做到“明察秋毫，心細(xì)如發(fā)”，只有這樣才能不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并在此基礎(chǔ)上累計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從管理上、技術(shù)上確保安全，從而不斷提升我國(guó)高速電氣化鐵路技術(shù)。

[1]兀新野.鄭西高鐵接觸網(wǎng)絕緣管理問(wèn)題的分析與對(duì)策[J].電氣化鐵道，2015（01）.

[2]鄧建鋒.高鐵鐵路接觸網(wǎng)分段絕緣器維護(hù)管理的分析及對(duì)策[J].軌道交通，2013.

[3]張寶奇，唐偉.對(duì)鄭西高鐵接觸網(wǎng)正饋線絕緣子整治措施的探討[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2012（12）：20～21.

U226.8

A

1004-7344（2016）01-0054-02

2015-12-25

萬(wàn)宏偉（1974-），工程師，本科，接觸網(wǎng)專(zhuān)業(yè)。