高鐵接觸網絕緣管理問題及解決措施

萬宏偉

（中鐵武漢電氣化局集團北京分公司）

高鐵接觸網絕緣管理問題及解決措施

萬宏偉

（中鐵武漢電氣化局集團北京分公司）

接觸網絕緣管理對于高速鐵路的正常穩定運行而言具有非常重要的作用，然而由于我國在這方面的技術還不是非常過硬，所以接觸網還是經常出現這樣或者那樣的問題。本文以具體事例為切入點，詳細分析了接觸網在使用過程當中經常出現的幾類問題，在出現問題的原因進行了詳細的探討，并在此基礎上提出了針對性的解決措施和建議，以期能夠提升我國相關的技術水平。

高鐵接觸網；絕緣管理；問題；解決措施

1 引言

所謂接觸網的絕緣管理指的是按照接觸網所處的電氣化鐵路供電系統中有可能施加在接觸網上面的各種電壓，比如正常工作電壓、大氣過電壓以及操作過電壓等，并對接觸網的絕緣特性以及保護裝置的特性進行綜合考慮，以明確接觸網針對施加電壓的抵抗強度，采用這種方式將施加在接觸網中的各類電壓而引起的接觸網絕緣損壞以及影響接觸網正常供電的概率降到最低，達到鐵路運營上以及經濟上所能接受的水平[1～2]。它涉及到的問題較多，主要有各類絕緣部件選配標準、設置限壓措施、絕緣間隙的選擇。設計并維護好接觸網的要求就是有效地協調好相關的投資成本、事故損失費用以及運營管理成本三者之間的關系[3]。在具體的使用過程當中，由于設計、施工以及產品質量等多方面的原因，使得設備在正式投入運營之后出現各種的故障問題。本文主要針對這些問題進行分析并提出一些有針對性的對策以及建議。

2 問題分析及其對策和建議

2.1 外部原因導致絕緣子損壞

AF線懸棒式絕緣子（下面簡稱懸棒）在高速鐵路中的應用廣泛，如果其自身質量不合要求，那么在雨雪、雷電、融雪結冰以及霧霾等天氣不好時運行起來會存在很大的問題，另外在鳥害預防方面也不盡如人意，絕緣子閃絡跳閘是經常發現的故障問題。AF線懸棒式絕緣子出現絕緣燒傷的原因主要有以下幾個方面：①在冬天的時候，懸棒式絕緣子上面有可能結冰，這些冰塊很有可能引起短路放電故障，進而使得懸棒式絕緣子出現燒傷，有關數據統計表明，由于這種原因造成的絕緣子損壞數量占到總數的15.8%；②在大風天氣條件下，一些帶金屬性導電材料的異物，比如說遮陽傘或者帶熒光的風箏等等纏繞在AF懸式絕緣子上面，那么就很有可能出現放電現象最終燒傷絕緣子，這種情況占燒傷絕緣子總數量的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絕緣放電破損，這種情況占到總數量的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定期組織人員對絕緣子進行清理，積極采取科學合理的方法或者方式實施絕緣子的清掃工作。特別是針對那些環境非常惡劣的區段而言，應該將其換成自潔能力以及憎水性比較強的硅橡膠絕緣子；②針對其他區段而言，應該加大絕緣絕緣距離；③強化對上跨建筑物積雪以及AF線肩架上鳥巢的清除工作，避免融冰或者鳥巢落物導致短接絕緣子，對于經常出現鳥窩的地方應該裝設驅鳥器，以此防患于未然。對雷電多發區段增加避雷器或增設避雷線解決。

2.2 絕緣配合問題

所謂絕緣配合指的就是對電氣化鐵路供電系統中所有設備的絕緣性能進行綜合考慮，使得所有的設備在最大過電壓的時候都能夠達到相關的絕緣要求，特別是在大氣過電壓的時候。針對接觸網系統而言，在任何運行背景下（比如因為受電弓的抬升力或者是風力的影響使得導線出現振動或者擺動），都必須要求導線以及它帶電金具，還有接地部分之間的空氣間隙其絕緣強度大于對應的接觸網絕緣子絕緣強度。然而，上述的情況只是理想狀態，在經濟上以及技術上基本上做不到。所以，在具體的使用過程中，需要堅持一個原則：如果進一步提升絕緣可靠性所耗費的成本，無法用降低絕緣損壞事故所節約的成本來補償的話，就沒有必要再以提升絕緣水平作為代價。換句話說，在處理牽引供電系統的絕緣配合問題的時候，如果無法避免過電壓破壞絕緣現象，那么就應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。

比如某高鐵在隧道內設計接觸網的時候，只要求正饋線、供電線、接觸網等帶電部分到接地體的凈空靜態距離不應該小于300mm，而在動態條件下應該大于240mm，然而在設計的時候由于未考慮隧道內空氣擾動及粉塵污染引起的線索對地絕緣距離隼間對地放電。所以該高鐵在使用過程中經常發生空氣間隙被擊穿導致線索燒斷的現象，一旦相關的接觸網出現了斷線，那所造成的后果將會很嚴重。

對高發雷區段，該高鐵在每臺接觸網隔離開關的位置雖然都安裝避雷器，完全符合設計規范接觸網裝設避雷器的有關要求，但是該高鐵線路自2010年運行至今，已經明確的由于雷擊引起的接觸網跳閘事故就有12起，這其中在500m范圍內裝設了避雷器的就有4處，500～1000m范圍內裝設有避雷器的就有5處，大于1000m范圍外裝設了避雷器的是3處。其中，某區間的一個絕緣子在遭受雷擊的時候距離其最近的避雷器只有50m，由此可見，避雷器其防雷效果不是非常理想，有待進一步深入研究。至于出現雷擊的原因，經過分析之后認為，該高鐵線路是新建的線路，整個沿線大多數情況下周圍都沒有比較高大的建筑物，再加上接觸網設備通常都是在最高點，所以比較容易遭受雷擊。一些區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縮短，一旦遭受雷擊的時候就非常容易引起裙邊擊穿放電，形成閃絡。實踐已經表明，即便是結構高度非常大的絕緣子，還是會存在雷擊閃絡的現象。

措施和建議：①強化高鐵接觸網雷擊特點方面的分析。比如說某高速鐵路在《接觸網防雷專項評估報告》中就充分結合了我國高鐵的實際情況，經過分析計算之后提出了在強雷區、高雷區等危險地帶的每一個錨段的中心錨結周圍增加設立一臺避雷器，而在多雷區或者少雷區每間隔一個錨段的錨段關節周圍增加設立一臺避雷器，以此來減小感應雷電壓對其造成的影響。上文中已經敘述過，即便是在500m范圍內設立了避雷器，還是存在4次避雷器雷擊閃絡。所以，應加強對于雷害點附近環境特點、雷擊絕緣子受損情況以及鄰近避雷器設置動作情況等的分析，不斷累積防雷實踐經驗，不斷強化對于雷害規律和特點的認識；②提升高鐵接觸網抗雷擊的能力。應該充分結合實際具體情況，強化接觸網絕緣配合以及設備防雷措施方面的設計，以達到即便是遭受了雷擊供電設備也不會出現損失的目的。對于高鐵接觸網絕緣子的絕緣性能應該進行重點研究，使得絕緣子抗雷擊能力不斷提升，即便是遭受了雷擊閃絡，只是出現跳閘問題，進行重合的時候可以成功，這樣的話就不會造成絕緣子出現破壞性的損壞；③針對那些絕緣間隙不好調整或是無法調整的地方，必須在線索上面另外裝設預交式護線條和絕緣護套，采取這樣的措施之后，如果出現了空氣間隙擊穿事故，也不會由于線索燒斷而導致更大的事故；④增設高于接觸網的柱頂避雷線。

3 結束語

總體而言，我國最近幾年來高速電氣化鐵路得到了較好的發展，在絕緣管理以及雷電防護方面雖然已經做了大量的工作，獲得了一定地成效，但是還有存在著非常多的問題，這些問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故障問題之外，還會存在其他的問題。因此對于高速鐵路接觸網的運行及其維護而言，必須要做到“明察秋毫，心細如發”，只有這樣才能不斷地發現問題并在此基礎上累計經驗，從管理上、技術上確保安全，從而不斷提升我國高速電氣化鐵路技術。

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

[2]鄧建鋒.高鐵鐵路接觸網分段絕緣器維護管理的分析及對策[J].軌道交通，2013.

[3]張寶奇，唐偉.對鄭西高鐵接觸網正饋線絕緣子整治措施的探討[J].鐵道技術監督，2012（12）：20～21.

U226.8

A

1004-7344（2016）01-0054-02

2015-12-25

萬宏偉（1974-），工程師，本科，接觸網專業。