接觸網絕緣子閃絡分析及預防措施

翟克羅 郭大寬

摘要：本文介紹了絕緣子閃絡產生的特點和危害，分析了導致閃絡的環境、季節因素，針對閃絡提出了具體的預防措施。

關鍵詞：絕緣子；閃絡特點；因素；防治措施。

中圖分類號：U225.4+3文獻標識碼： A

0引言

隨著電氣化鐵路向高速性、穩定性、安全性發展，對接觸網的運行提出了越來越高的要求。但由于目前環境污染日益嚴重，對供電設備尤其是絕緣子的產生的越來越大惡劣影響，因此確保牽引供電系統持續穩定供電，杜絕絕緣子閃絡的研究勢在必行。電氣化絕緣子閃絡是導致電氣化鐵路跳閘故障的主要原因之一，嚴重時會造成接觸網斷線，影響鐵路運輸。供電部門可分析絕緣子閃絡原因制定清掃周期，更換新型材料的絕緣子等有效手段遏制因閃絡引起的跳閘中斷供電。

1、絕緣子閃絡的特點

閃絡主要有污閃、霧閃、覆冰等幾種情況，受外界作用，其中包括雨、露、霜、霧、風等氣候影響，或者是粉塵、廢氣、自然鹽堿，灰塵，鳥糞，等污穢的污染，絕緣子被污染的過程一般是漸進的，但有時也可能是急速的。

1.1污閃的原因分析

附著在絕緣子普通的污層在干燥狀態下一般不導電，出現疾風驟雨絕緣子將被沖刷干凈。但在環境污染較為嚴重的區段，臨近污染源較近，空氣中所含化學原料，工廠附近彌漫的碳粉、水泥粉、酸、堿性、金屬性等化工物質附著在絕緣子，長時間積污形成結塊，粘著力強，不易被雨水沖刷干凈，殘留表面，在遇到毛毛雨、霧、露等天氣時，絕緣子表面附著這部分污質將被水分所濕潤，電導大大增強，進而導致泄露電流增加。當泄露電流電場強度已足以引起表面空氣的碰撞電離時，在鐵帽周圍即開始電暈放電或輝光放電，出現藍紫色細線，由于此時泄露電流較大，電暈或輝光放電很易直接轉變為由明亮通道的電弧，在霧、露天氣下，污層濕度不斷增加，泄露電流也隨之變大，在一定電氣下能維持局部長度也不斷增加，一旦局部電弧達到某一臨界長度時，弧道溫度很高，弧道進一步伸長就不再需要更高的電壓，自動延伸至貫通兩級，造成絕緣子放電閃絡

1.2霧（濕）閃的原因分析

在長時間的濃霧（潮濕）天氣下，瓷絕緣子的表面逐漸形成一層水膜，復合絕緣子由于其憎水性能的喪失，表面也會形成水膜，由于絕緣子場強分布的不均勻，同時絕緣子表面覆有雜質，加之霧水的成分復雜，在絕緣子的端部將是先形成電暈和局部電弧放電，由于空氣濕度的增加，空氣擊穿場強將明顯降低，進而造成絕緣子端部瓷裙間飛弧擊穿，一旦第一片裙邊被擊穿，第二片裙邊講授更高的電壓，重復出現剛才的過程，由于交流電壓過零點時電弧要熄滅，所以在這種情況下，是否能造成絕緣子閃絡，取決于電弧的發展和被電離空氣的流動情況，如果霧氣（濕度）比較穩定，電弧的重燃，則可能很快閃絡，反之，如果空氣流動較快，被電離的通道很快消失，則不會演變成閃絡。

1.3覆冰閃絡的原因分析

主要是由氣象條件決定的，是受溫度，濕度，冷暖空氣對流，環境以及風速等因素決定的綜合物理現象，較小的過冷水滴，因直徑過小，表面張力很大，難以改變結構，也難遇到可作為凝結核的塵埃，，雖然溫度在0攝氏度以下，卻仍以下降速度，緩慢的落至地面，形成“凍雨”。這種過冷卻水很不穩定，一旦碰到地面上較冷的物體，如絕緣子，由于碰撞震動可使過冷卻水滴發生形變，水滴表面彎曲程度減小，表面張力也相應減小，而絕緣子表面本身又可以起到類似凝結核的作用，從而使液態過冷卻水滴發生形變后有所依附，于是冷卻水滴便凝結成雨凇或者霧凇形式的覆冰覆蓋在絕緣子表面，進而減低絕緣子的絕緣能力，導致絕緣子閃絡。

2、絕緣子閃絡規律探討

2.1積污因素

（1）絕緣子類型。對絕緣子而言，當其平均直徑愈大，積污能力愈大。在同等污染情況下，接觸網傾斜安裝絕緣子因其結構特點及落塵面積大比水平安裝的絕緣子更宜積污，也就更容易發生閃絡。同一個絕緣子上表面比其他表面更容易積污，上表面也容易發生閃絡。

（2）污染源影響

在供電線路設備附近有貨場、水泥廠、發電廠、焦化廠都會對絕緣子表面產生積污，容易引起閃絡。鐵路貨運較密集的區段，也容易造成絕緣子閃絡主要原因之一。其原因主要因為列車以60-100km/h速度運行，裝載中的粉塵飛揚，列車輪、軌面摩擦產生的金屬粉塵也隨之飛起，有可能積落在絕緣子上，積污嚴重時，會造成絕緣子閃絡。研究還發現，位于橋上的絕緣子因長期處于河水蒸發范圍之內，周邊濕度較大，絕緣子憎水性會逐年降低，長期以后表面形成水膜，極易造成絕緣子的濕閃。

2.2季節性因素

（1）天氣影響

降水對絕緣子積污有明顯的影響。山東地區夏秋季節（7、8、9月）降雨多時，絕緣子積污減少，冬季后期（1、2、3月）絕緣子積污量最大。沿海地區因空氣濕度大，雨雪天氣頻繁，1、2、3月份也是容易發生絕緣子霧閃、覆冰閃絡的天氣。

（2）溫度環境影響

凌晨時絕緣子出現閃絡的高峰，因此時霧形成的最好時間和降雪最多的時段，也是絕緣子表面絕緣性最低的時間，發生閃絡幾率較大。一般情況下當太陽出現后逆溫層消失，霧也就慢慢散去，出現閃絡的可能也就減低了。

3、防治的措施

3.1劃分不同程度的污染區

為防止絕緣子閃絡，造成停電事故的發生，必須加強絕緣子的防污工作，首先要掌握污穢物質的特性和污染期，正確劃分出污染區，以便為防閃絡工作提供可靠依據。根據不同污穢和污染程度制定出不同的清掃方法和清掃周期。

3.2根據季節性規律，定期進行絕緣子清掃

加強絕緣清掃是防止絕緣閃絡的主要手段，但由于絕緣子數量多，其清掃任務較重，對對污染區進行動態管理，周期排查，根據實際情況及時調整污染區段，并對照現行污染區標準計入臺賬，重點排查污染區的情況和變化，根據絕緣子的積污規律，制定科學的清掃周期，避免盲目維修。目前，新兗線清掃工作主要集中在每年的4、5月份和10、11月份，為取得最好清掃效果，對重點區段清掃時間應安排在閃絡出現頻率較高時間段之前，重污染區根據污染情況隨時清掃。另外，在入冬及吹春融季節進行絕緣子水沖洗時清掃絕緣子表面的污穢非常有效的措施，可有效降低絕緣子積污的發生。

3.3更換復合式絕緣子

復合絕緣子具有絕緣效果好，耐污能力強的特點。一是具有強憎水性。復合絕緣子爬裙具有極強的憎水性，由于硅橡膠材料本身性能，水份在表面形成水滴, 污層難于潤濕, 從而改善了組合絕緣介質表面狀況, 污層不易形成連續的導電層, 使瓷絕緣體表面泄露電流甚小, 改善閃絡特性。二是具有自潔功能。復合絕緣子爬裙能起到遮蓋作用, 可減少絕緣子積污, 而傘裙本身有一定的斜度、表面光滑, 并且是軟質彈性材料, 在風力、雨水作用下的自潔能力強, 所以復合絕緣子的積污量、鹽密度都有明顯降低, 起到防污作用。所以在重污染區或海邊潮濕的區域適合使用復合絕緣子。

但資料表明，復合絕緣子因其優異的憎水性和憎水遷移性，具有較強的耐污閃能力，已在部分區段進行使用，但復合絕緣子承受的徑向（垂直于中心線）應力很小，在機械性能上比較弱。同時因為自身材料的原因，閃絡后絕緣子表面現象不明顯，所以一旦發生復合絕緣子閃絡或內部損壞，故障查巡時不易觀察，設備恢復的難度較大。

4．結束語

在電氣化鐵路的運營中，絕緣子閃絡的預防是接觸網運行中較為重要的工作，也是確保電氣化鐵路安全通暢的基礎保障，需要供電管理單位認真分析每次閃絡原因，合理安排清掃工作，不斷總結經驗，采取有效的措施，確保安全供電。

參考文獻

（1）劉俊峰等，氣象因素對供電設備污閃的影響，河北電力技術，2002

（2）吳亞光，有機復合絕緣子運行性能分析[J]。高壓技術，2006,26（2）-61

（3）丁晉春，鐵路供電線路的覆冰危害及預防處理