淺談鐵路架空電力線路防污腐蝕的措施

陳道琳 陳 林

（1.武漢鐵路局襄陽供電段，湖北 襄陽 441001；2.鄭州鐵路職業(yè)技術學院，河南 鄭州 450052）

鐵路架空電力線路（自閉或貫通，以下同）沿鐵路線架設，擔負著鐵路行車設備的重要供電任務，一旦發(fā)生意外，行車設備失去電源，列車運行相關指令信號無法正確傳遞，容易造成行車組織系統(tǒng)混亂，列車將無法正常運行，鐵路運輸計劃將完全打亂。因此，找出鐵路架空電力線路的安全隱患及其成因，制定對策，有針對性地搞好鐵路架空電力線路的安全防護，實現(xiàn)對鐵路架空電力線路的有效安全保護，對確保行車設備供電安全可靠，降低供電事故的發(fā)生概率，避免供電事故對鐵路運輸?shù)母蓴_，確保列車安全、穩(wěn)定運行，不僅關系到鐵路供電運營管理單位的經(jīng)濟效益，還關系到鐵路運輸企業(yè)的整體效益和國民經(jīng)濟的健康運行。

電力線路在大氣中易受水分、化學氣體和酸類物質等作用發(fā)生腐蝕，而鐵路架空電力線路由于鐵路本身及外界因素兩大污染源的共同腐蝕作用，是影響供電安全的一個重大隱患，本文就鐵路架空電力線路防污腐蝕的措施進行初步探討。

1 鐵路架空電力線路污染源的分類

鐵路架空電力線路由于建設征地原因，一般在鐵路征地紅線范圍內（即鐵路線路兩側距路堤坡腳、路塹坡頂、鐵路橋梁外側200米范圍內，或者鐵路車站及周圍200米范圍內，及鐵路隧道上方中心線兩側各200米范圍內）架設，距離鐵路線路較近，并隨鐵路一起穿越城市、工礦、原野等各種復雜環(huán)境。周邊空氣中有大量的金屬性及腐蝕性粉塵，在空氣潮濕或小雨時易結成塊，且塊包越結越大，不容易自然脫落，即使下大雨水也難將其沖刷掉。由于粉塵及包塊受潮時有很強的導電性，線路絕緣大大降低，造成導體與絕緣體局部放電及導體與連接絕緣子間爬弧，擊穿（閃絡）絕緣子引起線路接地燒斷或燒毀電氣設備。由于鐵路10kV系統(tǒng)是三相不接地系統(tǒng)，因單相線路接地，其它兩相相電壓升高為線電壓，引起同一變電所同一母線的其它10kV跳閘，嚴重影響供電系統(tǒng)其它回路的安全穩(wěn)定運行，供電可靠性大大降低。為充分了解和認識鐵路架空電力線路所處環(huán)境污染源的情況，特將鐵路架空電力線路污染源分類如下：

1.1 工礦及化工生產(chǎn)對架空電力線路的污染

工礦企業(yè)在從事生產(chǎn)活動時，特別是化工、礦山，往往會向空氣中排放大量含有酸根離子的廢氣和礦物質粉塵，這些物質在空氣中隨風飄浮。當電力線路穿越該區(qū)域時，大量的酸根離子和粉塵就會附著在電氣設備表面，對設備產(chǎn)生腐蝕作用，并影響設備的抗絕緣強度。經(jīng)調查分析，此種污染源對電力線路的污染腐蝕最為嚴重，占線路腐蝕因素的90%左右。

1.2 鐵路自身對架空電力線路的污染

由于鐵路架空電力線路隨鐵路架設，距離線路較近，隨著列車運行速度的不斷提高，當列車通過時，列車高速運行震動所產(chǎn)生的污染性灰塵，以及直排式客車排放出的污物，在空氣中霧化成團狀氣體，隨風飄散開來。當這部分污染物附著在沿線的架空電力線路上時，由于pH值呈弱酸性，對電力設備產(chǎn)生污染腐蝕作用。這種污染約占線路腐蝕因素的5%－8%左右。

1.3 其他因素產(chǎn)生的污染

當空氣濕度較大時，鋼芯表面水分會凝聚成水膜，大氣中的O2、CO2及其它氣體如H2S、SO2、CL2等物資溶解于水膜中，形成電解液薄層。電解液薄層與金屬氧化膜發(fā)生反應而產(chǎn)生孔蝕，在導線內部，鋁股與鍍鋅鋼芯接觸層，由于金屬電位差異，產(chǎn)生電化學腐蝕。

人類生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生的其他對周圍微觀環(huán)境的污染，以及酸雨的頻繁降落，都對電力設備產(chǎn)生了一定的腐蝕作用。這種污染約占線路腐蝕因素的2%－5%左右。

綜上所述，鐵路架空電力線路污染源的分類

對襄陽供電段管內3污染較嚴重區(qū)段10kV架空線路近三年的隱患故障統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，在污染嚴重區(qū)段，因電力線路污染及腐蝕造成的隱患故障日益成為影響鐵路供電安全的一大主要因素。統(tǒng)計表如下：

襄陽供電段重污區(qū)段電力故障統(tǒng)計表（2011-2013年）

表2

2 污染對架空電力線路產(chǎn)生的危害

各種污染源對架空電力線路腐蝕作用的疊加，導致鐵路架空電力線路經(jīng)過化工、礦山企業(yè)區(qū)域時腐蝕現(xiàn)象最為嚴重。

2.1 污染腐蝕對導線的危害

污染腐蝕對導線，實際上是各種污染源粒子對導線腐蝕電離的過程。由于偏酸性離子對導線的電離腐蝕，導致被污染導線硬化、脆弱，張力強度降低，為安全供電埋下隱患。以漢丹線云夢－安陸區(qū)段為例，該區(qū)段沿途經(jīng)過大量化工、鹽化企業(yè)，2007年貫通線大修時新?lián)Q的LGJ－70導線，在短短運行的6年時間里，已先后發(fā)現(xiàn)4起斷股現(xiàn)象，有2處斷股處于垂弧低點上。經(jīng)檢查，該區(qū)段80%導線外表鋁絞線布滿白色斑紋，線路截面腐蝕嚴重處達10%，導線強度減弱,強風時有斷線的可能。

2.2 污染腐蝕對瓷絕緣子的危害

污染腐蝕對瓷絕緣子的危害,主要是沉積在絕緣子表面的沉積物，在強電場作用下被電離，形成導電性薄膜，產(chǎn)生電暈放電，使瓷絕緣子表面溫度不均勻升高，從而導致爆裂。另外，瓷絕緣子表面的沉積物（主要是鹽化污染物）在強電場作用下，還具有半導體現(xiàn)象，存在一定值的泄漏電流，當泄漏電流增大到臨界值時，高壓電流就急劇增大，造成瞬間短路接地。由于瓷絕緣子爆裂、裂縫產(chǎn)生的單相接地事故具有很大的隱蔽性，這就給鐵路電力維護人員發(fā)現(xiàn)、處理此類事故造成了很大的困難。

2.3 污染腐蝕對金具的危害

污染腐蝕對電力金具產(chǎn)生的危害非常嚴重，集中表現(xiàn)在化工企業(yè)區(qū)段。對于一般電鍍鋅和烤漆的鐵構件，一年后銹跡斑斑，兩年后鐵構件就開始腐蝕，三年后基本上嚴重腐爛。以漢丹線隔蒲車站為例，該車站區(qū)段電力金具腐蝕極其嚴重，一般電鍍鋅橫擔三年后腐蝕得產(chǎn)生變形，站臺上烤漆配電箱基本上三年就得重新更換，站區(qū)電力線路鋁線接頭經(jīng)常因為腐蝕燒斷，給故障處理帶來了很大的麻煩。

表1

3 電力線路防污腐蝕的措施

鐵路架空電力線路污染腐蝕降低了鐵路供電的安全可靠性，對鐵路運輸產(chǎn)生了干擾。為保證鐵路架空電力線路的設計使用壽命，減少鐵路供電管理單位的維護工作量，可采取以下措施加以改進。

3.1 導線防污腐蝕的措施

導線的污染腐蝕，主要因素在于工礦生產(chǎn)的污染。對于鐵路架空電力線路穿越工礦企業(yè)的區(qū)段，建議采用防污型鋼芯鋁絞線，效果較好。對于穿越工礦企業(yè)而且線下有樹木的線路區(qū)段，建議采用絕緣鋼芯鋁絞導線，因為絕緣導線本身帶有厚度達3-4mm的絕緣層，耐壓可達15kV，加上外層絕緣可起到很好的抗腐蝕作用，雖然造價偏高，但綜合效益不錯。對于安全系數(shù)特高的電力線路，建議選用鋼芯銅絞線，雖然鋼芯銅絞線比鋼芯鋁絞線造價要高，但其抗腐蝕性能較強，腐蝕一般僅在其表面產(chǎn)生一層黑色的氧化膜，不影響使用壽命。對于低壓配電線路，建議使用銅塑導線，既可節(jié)能，又可防污腐蝕，提高了低壓線路運行的安全性、穩(wěn)定性。

3.2 絕緣子防污腐蝕的措施

污染腐蝕對絕緣子的破壞，主要應采取提高瓷絕緣子的單位泄漏距離，減少絕緣子表面沉積物的措施。傳統(tǒng)方法主要是采取人工定期擦拭，由于維護工作量大，安全隱患多，已不再適應鐵路發(fā)展現(xiàn)狀。建議對于重污區(qū)段，當導線采用鋼芯鋁絞線（或鋼芯銅絞線）時，絕緣子采用硅膠絕緣子。硅膠絕緣子具有體積小、重量輕、耐污性能好等優(yōu)點，具有高度的抗表面污染力和防止碳化泄漏。合成絕緣子所需的爬距比瓷（或玻璃）絕緣子所需爬距平均減少30%。為適當降低工程造價，當導線采用絕緣導線時，建議采用防污型瓷絕緣子，運行效果良好。

3.3 金具防污腐蝕的措施

為增強架空電力線路金具的抗污腐蝕能力，提高線路使用壽命，建議對所有金具及附件一律采用熱鍍鋅產(chǎn)品，并在投入使用后每隔3年進行一次除銹油漆保護。這種方法簡單可靠，實際效果良好。對于各腐蝕嚴重站區(qū)低壓配電箱，建議采用不銹鋼外殼，耐腐效果不錯。

4 結束語

漢丹線云夢－安陸區(qū)段，2012年前曾因污染腐蝕每年發(fā)生多起供電事故，2013年以來，相關供電車間嚴格按照上述措施對該區(qū)段進行了逐步綜合整治，運行兩年來，尚未發(fā)生一起因線路腐蝕出現(xiàn)的供電事故，雖然運行效果還有待在今后的實踐中進一步考驗，但其采用的措施和獲得的經(jīng)驗，很值得在電力設計部門和其他供電設備管理單位得到進一步探討和推廣。

［1］鐵路電力設備安裝標準[M].3版.北京：中國鐵道出版社,2002.