接觸網(wǎng)絕緣防污閃措施探討

李 健

（蘭州鐵路局供電處，甘肅 蘭州 730000）

接觸網(wǎng)絕緣防污閃措施探討

李 健

（蘭州鐵路局供電處，甘肅 蘭州 730000）

為由于電氣化鐵路接觸網(wǎng)絕緣子表面積污，在惡劣天氣下引起絕緣子在正常工作電壓下發(fā)生污穢閃絡(luò)， 造成大面積和長時間的停電故障， 是目前電氣化鐵路頻發(fā)性事故之一。結(jié)合蘭州鐵路局管內(nèi)蘭新線玉門、柳溝地區(qū)發(fā)生絕緣子覆冰閃絡(luò)問題影響供電設(shè)備運行的事故，對接觸網(wǎng)絕緣防污閃的措施及改進方法進行分析和探討。

電氣化鐵路；接觸網(wǎng)；絕緣閃絡(luò)；防范措施

1 事故概況

1.1 AF線棒形懸式絕緣子覆冰故障

2012年1月22日蘭州鐵路局管內(nèi)蘭新線玉門牽引變電所211、212開關(guān)同時跳閘，211開關(guān)重合成功；212開關(guān)因AF線棒形懸式絕緣子覆冰較嚴重，重合失敗，試送一次失敗，導(dǎo)致AF線中斷供電近2小時。

圖1 AF線棒形懸式絕緣子覆冰

1.2 大面積絕緣子覆冰故障

2013年1月22日～23日柳溝牽引變電所4條饋線因嚴重霧凇天氣絕緣子覆冰，導(dǎo)致跳閘共計27次。

（1）2013年1月22日柳溝變電所4條饋線共計跳閘19次，其中重合成功16次，重合失敗3次（試送失敗1次，試送成功3次），接觸網(wǎng)中斷供電近5小時。

（2）2013年1月23日柳溝變電所4條饋線共計跳閘8次，其中重合成功6次，重合失敗2次（試送失敗9次，試送成功2次），接觸網(wǎng)中斷供電5小時以上。

圖2 絕緣子表面形成霧凇

圖3 覆冰絕緣子發(fā)生局部放電

2 絕緣子覆冰閃絡(luò)機理及饋線跳閘原因分析

2.1 絕緣子覆冰形成的條件

造成接觸網(wǎng)覆冰的主要因素是氣候，當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃，空氣相對濕度在85%以上，微風(fēng)且伴有雨雪天氣時易出現(xiàn)覆冰，絕緣子覆冰可分為雨凇、霧凇和混合凇。

2.2 絕緣子覆冰閃絡(luò)過程

絕緣子覆冰閃絡(luò)實質(zhì)上是一種特殊的污穢閃絡(luò)。研究表明，純凈的覆冰雪或者凍結(jié)的覆冰雪不會使系統(tǒng)在工作電壓下發(fā)生閃絡(luò)。大多閃絡(luò)發(fā)生在覆冰雪的融化期，受風(fēng)向、風(fēng)速、絕緣子結(jié)構(gòu)等影響，覆冰不可能均勻地附著在絕緣子表面。覆冰雪吸附了雜質(zhì)或者絕緣子表面在發(fā)生覆冰雪時已經(jīng)臟污，隨著覆冰增多，絕緣子部分傘裙被橋接，降低了絕緣子的有效絕緣距離，同時融化的覆冰增大了電導(dǎo)率，表面泄漏電流增大。由此可見覆冰降低了絕緣子的絕緣電阻，增大了泄漏電流，泄漏電流進一步融化覆冰，最終導(dǎo)致閃絡(luò)發(fā)生。

TB/T2007-1997 規(guī)定了接觸網(wǎng)絕緣污穢等級標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)中，電氣化鐵道的附鹽密度取值為0.01～0.35 mg/cm2。實驗表明，在該范圍內(nèi)，隨著覆冰量的增加，絕緣子覆冰時閃絡(luò)電壓不斷下降，而且隨著附鹽密度增大，其閃絡(luò)電壓進一步降低；污耐電壓隨著海拔高度的增大而減小，覆冰絕緣子在高海拔地區(qū)的閃絡(luò)電壓會下降得更厲害。

表1列出了在不同海拔高度以及特定的覆冰密度條件下，達到接觸網(wǎng)系統(tǒng)最高運行電壓29 kV 時的絕緣子覆冰厚度與發(fā)生閃絡(luò)的關(guān)系［1］。其中：“*”表示在該海拔高度處污耐電壓已降至29 kV 以下。

表129kV條件下絕緣子覆冰厚度參照表

2.3 饋線跳閘原因分析

（1）蘭新線柳溝區(qū)段周圍煤場及煤炭裝卸點較多，附鹽密度超過重污區(qū)0.3mg/cm2的標(biāo)準(zhǔn)，煤塵污染是絕緣子發(fā)生污染的一個主要原因。

（2）從絕緣子電氣及機械性能表可以看到，雖然上述絕緣子最小公稱爬電距離均為1400mm、工頻濕耐受電壓大于140kV，但絕緣子為等徑傘裙且傘裙間距小于30mm，絕緣子結(jié)構(gòu)不適合柳溝區(qū)段使用。

（3）柳溝區(qū)段屬于戈壁氣候，1月22～23日降雪并伴有大霧天氣，白天氣溫較高，積雪蒸發(fā)量大，空氣濕度大，夜間氣溫降低，絕緣子表面受潮濕空氣逐漸形霧凇，接觸網(wǎng)大面積絕緣部件表面凝霜、覆冰，絕緣子爬距失效后閃絡(luò)，引起變電所饋線開關(guān)跳閘。

3 目前主要采取的措施分析

3.1 更換復(fù)合絕緣子

針對絕緣大面積霧閃事故教訓(xùn)，蘭州鐵路局按照外部環(huán)境惡劣情況，采取針對性措施對上線使用的絕緣子進行絕緣補強，投資對部分區(qū)段接觸網(wǎng)瓷質(zhì)絕緣子進行更換。復(fù)合絕緣子與瓷、玻璃絕緣子相比優(yōu)點較多，但復(fù)合絕緣子造價較高，使用年限一般為10～15年，大大低于瓷質(zhì)絕緣子使用壽命。

3.2 噴涂RTV涂料（室溫硫化硅橡膠）

在瓷質(zhì)絕緣子表面涂覆一層憎水涂料，可阻礙形成連續(xù)水膜，提高絕緣子的耐污能力。2013年入冬前，組織對柳溝-橋灣區(qū)間、柳溝-安北區(qū)間2474棒絕緣子噴灑RTV涂料以增加絕緣子憎水性，經(jīng)過2年的運行觀察，目前未發(fā)現(xiàn)問題。但目前RTV涂料化學(xué)成分對瓷質(zhì)絕緣子表面釉層的影響以及自身的老化耐受性尚待進一步論證之中，除此之外RTV涂料噴涂作業(yè)對絕緣表面清潔程度及現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境溫度均有苛刻要求。

3.3 更改絕緣子懸掛方式

將現(xiàn)有絕緣子懸掛方式更改為V型懸掛，防止融冰橋接。依據(jù)供電線路設(shè)計安裝方式，非風(fēng)區(qū)段AF線棒形懸式絕緣子（AT供電方式）大多采用I型懸掛，垂直于線路，因傘裙間距較小，融冰極易貫穿絕緣表面，更改為V型懸掛方式后能夠防止冰凌橋接，但更改懸掛方式現(xiàn)場施工難度較大，勞動安全隱患突出，并且只能解決AF線絕緣冰閃問題，對于重冰區(qū)段支撐絕緣子無濟于事。

3.4 絕緣插花法

通過在線路原絕緣子串中等間隔插入大盤徑絕緣子阻隔覆冰導(dǎo)電通道，以達到防止線路覆冰跳閘的目的?？紤]過對嘉紅線非風(fēng)區(qū)段 AF線棒形懸式絕緣子加裝聯(lián)接單片鋤頭球窩絕緣子，切斷融冰附著點，使得融冰無法附著于下端棒形懸式絕緣子上，此方法不適用于棒式絕緣子。

3.5 附加增爬距傘裙法

在瓷絕緣子串的上部、中部各加裝一片大盤徑復(fù)合傘裙（傘片伸出瓷傘裙30～40mm），阻斷了整串絕緣子冰凌的橋接通路，解決了冰閃問題?，F(xiàn)場作業(yè)方便，降低了施工作業(yè)過程中的勞動安全風(fēng)險，同時造價較低。

圖4 復(fù)合傘裙安裝效果照片1

圖5 復(fù)合傘裙安裝效果照片2

3.6 絕緣防污（霧）閃其他管理手段

（1）動態(tài)管理重污區(qū)。定期對線路周圍5公里以內(nèi)的所有污染源進行調(diào)查，按照管內(nèi)污穢程度，劃分管內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備污穢等級，繪制污穢區(qū)分布圖，制定電氣化鐵路污穢區(qū)分布表，根據(jù)污染源的變化情況，污穢區(qū)分布圖、電氣化鐵路污穢區(qū)分布表在每年修訂一次，動態(tài)調(diào)整重污區(qū)分布示意圖，及時將新增重污處所納入到重污區(qū)的管理中。

（2）加強日常清掃。將絕緣部件的清掃工作納入各設(shè)備管理單位接觸網(wǎng)年度維修計劃中，每年結(jié)合日常作業(yè)和集中修工作，對管內(nèi)所有絕緣部件進行清掃維護，并結(jié)合地理條件、氣候條件，有針對性的對重污區(qū)絕緣部件，分別在開春前、入冬前分別組織一次集中清掃，有效避免了大霧、霜凍等天氣的絕緣污（霧）閃。

（3）對有機絕緣部件實行壽命管理。按照污穢等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定絕緣子清掃周期，嚴格按照清掃周期進行清掃，實時掌握管內(nèi)易發(fā)生大霧的區(qū)段（重污區(qū)），對重污區(qū)接觸網(wǎng)絕緣部件清掃周期不超過 3個月。絕緣清掃周期、時間、方式和區(qū)段采用計劃性和臨時性相結(jié)合的方式進行。

（4）投用先進的絕緣部件清掃裝備。路局對各供電段先后投入資金給重污區(qū)所在的班組配備水沖洗設(shè)備，提高了班組絕緣清掃的進度，降低了人工清掃的工作強度，使得管內(nèi)的絕緣部件的清掃工作任務(wù)能夠按照計劃完成。

（5）加強絕緣性能檢測、監(jiān)測。在部分重污區(qū)試點安裝接觸網(wǎng)絕緣子污穢在線監(jiān)測裝置，裝置采用微弱信號檢測處理技術(shù)，實時檢測絕緣子表面漏電流和環(huán)境氣象信息，實現(xiàn)對線路接觸網(wǎng)絕緣子工況連續(xù)實時監(jiān)測。通過該裝置的使用，有效判斷線路絕緣子污穢程度，并提出先期報警。及時依據(jù)報警信息制定清掃策略，防止發(fā)生污穢閃絡(luò)事故。同時，為加強絕緣部件檢測管理，各供電段配備了絕緣子放電偵測儀、附鹽密度測試儀、電壓分布測量儀，定期對絕緣部件進行檢測。

4 結(jié)束語

近幾年來，通過采取上述的一系列技術(shù)和管理手段，有效防止了接觸網(wǎng)絕緣污（霧）閃故障的發(fā)生，達到科學(xué)合理地進行設(shè)備管理的目的，從而最大限度地提高設(shè)備運行的可靠性。

［1］ 仇昕，張永康.接觸網(wǎng)絕緣子覆冰閃絡(luò)電壓探討［J］.電氣化鐵道，2008，（2）：40-41.

The discussion for the measures to prevent pollution flashover of the OCS insulator

Because of electric railway Overhead Contact Line Systems （OCS） insulator surface is contaminated， in bad weather caused the insulator occur under normal operating voltages pollution flashover， caused widespread and prolonged power failure， is currently one of the hair electric railway accidents frequently. Combined with Yumen and Liugou areas of Lanxin railway because surface of insulator ice-flashover affect the normal operation of power supply equipment accident， this article analyses and discusses measures to prevent pollution flashover and improved methods of the OCS insulator.

Electric railway； Overhead Contact Line Systems （OCS）； insulation flashover； precautionary measures

U216

A

1008-1151（2016）01-0052-03

2015-12-11

李?。?980-），男，甘肅華亭人，供職于蘭州鐵路局供電處，從事方向為交通信息控制。