電力機車防污閃措施的應(yīng)用

張?zhí)煜?，白書紅

(中車太原機車車輛有限公司，山西 太原 030027)

電力機車運用過程中，主要是車頂高壓設(shè)備、車頂絕緣子及車頂導電桿等產(chǎn)生污閃現(xiàn)象。特別是在風沙、雨雪及霧霾等不良天氣情況下，車頂絕緣子“爬電”或“擊穿”現(xiàn)象更多，會造成機破、弓網(wǎng)事故，甚至路網(wǎng)變電所跳閘，給鐵路安全運輸帶來較大的影響和危害[1]；同時“擊穿”和“爬電”會造成車頂設(shè)備的損壞，甚至會造成頂蓋的擊穿。為此，探究行之有效的防污閃技術(shù)措施，十分關(guān)鍵。

1 污閃的形成及防止

1.1 污閃的形成過程

絕緣子的污穢閃絡(luò)是經(jīng)過污穢的沉積、污穢的濕潤、局部電弧的產(chǎn)生、局部電弧發(fā)展成完全閃絡(luò)。

1.2 防止污閃的對策

積污是發(fā)生污閃的溫床，污層受潮或濕潤是污閃的催化劑，局部電弧發(fā)展、延伸的難易與絕緣子的結(jié)構(gòu)、絕緣子的高度、絕緣子材料吸附水分的性能有密切關(guān)系。防止污閃事故的對策是采取措施抑制或阻止污閃各階段的形成和轉(zhuǎn)化[1]。

1) 加裝傘裙(選用電氣性能好、 憎水性強的復合材料)，增大爬距和防污性能。

2) 選用傘裙結(jié)構(gòu)合理、傘裙數(shù)量較多的絕緣子。

3) 增加絕緣子高度，提高絕緣距離。

4) 增加絕緣防護，用防污閃涂料處理表面，在絕緣子表面涂上憎水性材料。

5) 定期清潔絕緣子表面，使絕緣子表面不產(chǎn)生污垢。

6) 網(wǎng)側(cè)柜、絕緣頂蓋等新技術(shù)的應(yīng)用。

2 電力機車防污閃措施及應(yīng)用

2.1 車頂設(shè)備的絕緣防護

1) 車頂高壓設(shè)備：受電弓、高壓連接器等，由于存在棱角，易發(fā)生放電和閃絡(luò)。對于直流電力機車，可以在受電弓、高壓連接器周圍或頂蓋噴涂防污閃涂料或噴涂漆層較厚的絕緣漆，以降低污閃發(fā)生概率(見圖1)。

圖1 機車頂蓋絕緣防護

2) 主斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓連接器、高壓電壓及電流互感器、支持絕緣子等設(shè)備底座為導電體，并且由導電螺栓固定在車頂上，其帶電部分絕緣處理困難，采用絕緣護套在設(shè)備頂部或底部進行防護(見圖2、圖3、圖4)是較為有效的防護措施。

圖2 主斷路器防護

圖3 高壓電流互感器防護

圖4 高壓電壓互感器瓷瓶及安裝座

3) 對機車車頂導電桿、軟編織導線等裸露導體，采用耐高壓的絕緣防護套管(見圖5)進行包扎或在外部涂防污閃材料，可減少絕緣薄弱環(huán)節(jié)對地形成放電擊穿現(xiàn)象。

圖5 導電桿防護

2.2 車頂設(shè)備尖端放電部位的防護

統(tǒng)計在用電力機車車頂放電情況(入檢修廠也能夠看到)，尖端放電頻次較高。對于直流機車，可將車頂高壓設(shè)備安裝螺栓全部換為內(nèi)六角圓柱頭螺栓，并對外露的螺栓頭和螺母用硅橡膠保護套進行防護或覆蓋防污閃材料(見圖3、圖4)。工藝上要保證高壓設(shè)備安裝底座螺栓由上向下穿緊固；而設(shè)備上部安裝或聯(lián)接的導電體用螺栓由下向上穿緊固(見圖6)。

圖6 螺栓安裝方式

2.3 提高絕緣距離

直流電力機車原使用的瓷質(zhì)絕緣子高度為315 mm，干燥條件下閃絡(luò)電壓能滿足機車車頂電壓要求，遇到潮濕氣候，閃絡(luò)電壓下降，及易發(fā)生閃絡(luò)故障。在機車限界允許情況下，提高絕緣距離，更換為400 mm高具有優(yōu)異憎水性的硅橡膠復合絕緣子，可有效地防止污閃[2]。

2.4 檢修時采用的防治方法

為防止電力機車車頂污閃，多年來各運用單位總結(jié)了很多經(jīng)驗和方法，如：采用硅橡膠絕緣子以提高車頂高壓設(shè)備對地的絕緣性能；加裝絕緣監(jiān)測裝置以監(jiān)控車頂高壓設(shè)備對地絕緣等級的降低等設(shè)計措施，收到好的效果。但車頂高壓設(shè)備較多，需要多方面采取措施。

1) 檢修單位檢修時，要加強機車車頂?shù)那鍧?，對空氣斷路器、高壓連接器、高壓電壓互感器等釉面瓷絕緣子噴涂長效RTV防污閃涂料。

由于電力RTV長效防污閃涂料具有憎水性、抗電弧、耐漏電、耐腐蝕、耐臭氧、耐紫外線、附著力強，涂敷后，涂層不起皮、不龜裂，可有效防止露天設(shè)備表面污穢的積聚，同時具有良好的電氣絕緣性能，因此是高壓瓷絕緣子表面絕緣防護的優(yōu)良材料。

使用該防污閃涂料時，特別要注意的是在瓷絕緣子表面擦拭清潔，并在表面充分的干燥情況下，或晴好天氣下噴涂作業(yè)，噴涂層厚0.25 mn以上，可以達到最好的防護效果。

2) 對車頂高壓設(shè)備接地線端必須聯(lián)接可靠，連接時對接地點表面打磨出金屬層，以保證接地的可靠。

3) 入檢修廠檢修的機車，如已加裝高壓設(shè)備絕緣防護套，須認真檢查是否有裂紋或殘損，清潔后須對裂紋或殘損采用絕緣樹脂漆(膠)修補，以保證其防護質(zhì)量。

4) 要加強機車避雷器的產(chǎn)品質(zhì)量，確保其性能可靠。

2.5 機車運用維修維護措施

機車車頂高壓設(shè)備表面保持清潔，對杜絕污閃故障的發(fā)生起著重要作用，機車使用單位應(yīng)及時清潔車頂高壓設(shè)備表面，對絕緣子傘裙表面的污垢重點進行清理，可有效降低污閃故障率。目前機車車頂高壓設(shè)備的絕緣子型號不同，材質(zhì)不同，如：空氣斷路器的支持絕緣子材料有釉面瓷質(zhì)、硅橡膠材質(zhì)，而在機車檢修時，根據(jù)檢修協(xié)議，對釉面瓷質(zhì)絕緣子表面已采用RTV防污閃涂料進行防護，因此不同材料的絕緣子清潔方法不一樣，要嚴格按照絕緣子生產(chǎn)廠家提供的維護說明書進行清潔。

清潔工作要根據(jù)天氣、季節(jié)的變化，結(jié)合機車運用使用情況進行不定期的清潔，以達到防治污閃的目的。

3 新技術(shù)的應(yīng)用

3.1 網(wǎng)側(cè)柜技術(shù)的應(yīng)用

對新研制或制造的電力機車，應(yīng)參考HXD3C型電力機車的設(shè)計理念，將高壓隔離開關(guān)、高壓電壓互感器等放置在車體內(nèi)的高壓電器柜內(nèi)，將主斷路器、高壓電壓互感器、高壓接地開關(guān)、高壓隔離開關(guān)等高壓設(shè)備放置到車體內(nèi)的網(wǎng)側(cè)柜內(nèi)，徹底改善高壓設(shè)備外部環(huán)境，減少，甚至杜絕污閃故障的發(fā)生。

3.2 絕緣頂蓋技術(shù)的應(yīng)用

對于現(xiàn)有其它車型直流電力機車，應(yīng)借鑒北京局SS9型電力機車，對車頂受電弓安裝區(qū)域進行絕緣噴涂處理；對新研制或制造的電力機車，建議將受電弓安裝區(qū)域頂蓋選用絕緣材料進行設(shè)計和制作，從根本上防止該區(qū)域污閃故障的發(fā)生。

4 機車車頂絕緣監(jiān)測裝置簡介

車頂絕緣監(jiān)測裝置能快速、準確判斷車頂高壓設(shè)備是否接地或絕緣等級降低，為機車運用單位及時準確監(jiān)控和判斷車頂部支持瓷瓶放電、閃絡(luò)，有效降低污閃故障率，保證電力機車的安全運用提供了有效的技術(shù)保障。

4.1 直流機車上加裝的車頂絕緣檢測裝置種類

1) 成都暢通公司：CHTCS-1型電力機車車頂耐壓測試裝置。

2) 大同柏盛：TJDJ型電力機車車頂高壓設(shè)備絕緣電阻檢測裝置。

3) 石家莊電力機務(wù)段：D-CDJJ-1型電力機車車頂絕緣檢測裝置。

4) 無錫方正：FXLJ-3型電力機車車頂絕緣狀態(tài)檢測儀。

4.2 工作原理

該裝置利用高壓電壓互感器檢測機車所在位置接觸網(wǎng)高壓供電電壓原理的逆工作狀態(tài)設(shè)計。在不升起受電弓和斷開主斷路器的情況下，由蓄電池供電，經(jīng)逆變器將蓄電池96 V直流變換為50 Hz/100 V交流電，通過高壓電壓互感器升壓至25 000 V加在車頂高壓電壓電器設(shè)備上。當車頂高壓設(shè)備與車頂間絕緣降低，高壓電壓互感器一、二次繞組的電流隨之增加，電源逆變器輸出將被短路保證或輸出電壓下降，在網(wǎng)壓表上反映出的電壓將降低或為零。乘務(wù)員通過觀察司機室的網(wǎng)壓表顯示的電壓變化，來確定車頂高壓設(shè)備是否接地或絕緣降低。

圖7 機車車頂絕緣檢測裝置界面

4.3 操作步驟

1) 閉合蓄電池、斷開鑰匙、閉合機車頭燈扳鈕。

2) 兩個人同時分別按下司機臺“車頂絕緣檢測按鈕”或“警惕按鈕”(SS3、SS4、SS4G、SS7機車在主臺原充氣、檢查按鈕處安裝有車頂絕緣檢測按鈕，為自復式按鈕，SS8機車采用警惕按鈕)和控制盒上的檢測開關(guān)。

3) 一人觀察控制盒顯示，如果電源指示燈亮，表示本裝置工作正常。另一人觀察司機臺上的網(wǎng)壓表，如果網(wǎng)壓表顯示為25 kV左右，則表示車頂高壓設(shè)備絕緣良好；如網(wǎng)壓表顯示為0 V，同時控制盒上的車頂接地指示燈亮，則表示車頂高壓設(shè)備已接地或絕緣已降低。

4.4 注意事項

1) 通電試驗時，必須確認車頂無人并閉鎖車頂門，主斷路器在斷開位，并做到呼喚應(yīng)答，防止意外發(fā)生。

2) 檢測時，檢測裝置上的“檢測按鈕”按下時間持續(xù)5秒以內(nèi)為宜。

5 結(jié)束語

防治電力機車車頂高壓設(shè)備發(fā)生污閃故障的措施，要根據(jù)機車制造、檢修、運用實際，多方考慮，綜合施策。

在制造方面，要重點考慮選用傘裙結(jié)構(gòu)合理、傘裙數(shù)量較多的絕緣子、提高絕緣距離、采用網(wǎng)側(cè)柜和絕緣頂蓋等新技術(shù)；在檢修方面，要重點考慮采用增加絕緣防護，用防污閃涂料處理表面，工藝上保證高壓設(shè)備安裝、聯(lián)接螺栓選用正確、穿向合理，減少尖端放電點；運用方面，要重點考慮加裝絕緣監(jiān)測裝置，及時清潔車頂高壓設(shè)備表面，特別是絕緣子傘裙表面的污垢。

在制定實施方案時，還要結(jié)合運用環(huán)境和季節(jié)實際，經(jīng)過充分的技術(shù)和經(jīng)濟分析論證，選取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的防污閃措施，有效地提高機車的抗污閃能力。

[1] 陳鋮，電力機車車頂絕緣子沿面放電機理分析及防污閃對策[J].電力機車與城軌車輛，2009(4)：40-41，43.

[2] 曾欽源.電氣化鐵道接觸網(wǎng)用瓷絕緣子防污閃新途徑研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2009(5)：19-21.