接觸網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生污穢閃絡， 造成大面積和長時間的停電故障， 是目前電氣化鐵路頻發性事故之一。結合蘭州鐵路局管內蘭新線玉門、柳溝地區發生絕緣子覆冰閃絡問題影響供電設備運行的事故，對接觸網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；絕緣閃絡；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日蘭州鐵路局管內蘭新線玉門牽引變電所211、212開關同時跳閘，211開關重合成功；212開關因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 覆冰絕緣子發生局部放電

2 絕緣子覆冰閃絡機理及饋線跳閘原因分析

2.1 絕緣子覆冰形成的條件

造成接觸網覆冰的主要因素是氣候，當環境溫度低于0℃，空氣相對濕度在85%以上，微風且伴有雨雪天氣時易出現覆冰，絕緣子覆冰可分為雨凇、霧凇和混合凇。

2.2 絕緣子覆冰閃絡過程

絕緣子覆冰閃絡實質上是一種特殊的污穢閃絡。研究表明，純凈的覆冰雪或者凍結的覆冰雪不會使系統在工作電壓下發生閃絡。大多閃絡發生在覆冰雪的融化期，受風向、風速、絕緣子結構等影響，覆冰不可能均勻地附著在絕緣子表面。覆冰雪吸附了雜質或者絕緣子表面在發生覆冰雪時已經臟污，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，最終導致閃絡發生。

TB/T2007-1997 規定了接觸網絕緣污穢等級標準，在該標準中，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，隨著覆冰量的增加，絕緣子覆冰時閃絡電壓不斷下降，而且隨著附鹽密度增大，其閃絡電壓進一步降低；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的閃絡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，達到接觸網系統最高運行電壓29 kV 時的絕緣子覆冰厚度與發生閃絡的關系［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）蘭新線柳溝區段周圍煤場及煤炭裝卸點較多，附鹽密度超過重污區0.3mg/cm2的標準，煤塵污染是絕緣子發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，絕緣子結構不適合柳溝區段使用。

（3）柳溝區段屬于戈壁氣候，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，接觸網大面積絕緣部件表面凝霜、覆冰，絕緣子爬距失效后閃絡，引起變電所饋線開關跳閘。

3 目前主要采取的措施分析

3.1 更換復合絕緣子

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

3.2 噴涂RTV涂料（室溫硫化硅橡膠）

在瓷質絕緣子表面涂覆一層憎水涂料，可阻礙形成連續水膜，提高絕緣子的耐污能力。2013年入冬前，組織對柳溝-橋灣區間、柳溝-安北區間2474棒絕緣子噴灑RTV涂料以增加絕緣子憎水性，經過2年的運行觀察，目前未發現問題。但目前RTV涂料化學成分對瓷質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涂料噴涂作業對絕緣表面清潔程度及現場作業環境溫度均有苛刻要求。

3.3 更改絕緣子懸掛方式

將現有絕緣子懸掛方式更改為V型懸掛，防止融冰橋接。依據供電線路設計安裝方式，非風區段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電通道，以達到防止線路覆冰跳閘的目的。考慮過對嘉紅線非風區段 AF線棒形懸式絕緣子加裝聯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。現場作業方便，降低了施工作業過程中的勞動安全風險，同時造價較低。

圖4 復合傘裙安裝效果照片1

圖5 復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）動態管理重污區。定期對線路周圍5公里以內的所有污染源進行調查，按照管內污穢程度，劃分管內接觸網設備污穢等級，繪制污穢區分布圖，制定電氣化鐵路污穢區分布表，根據污染源的變化情況，污穢區分布圖、電氣化鐵路污穢區分布表在每年修訂一次，動態調整重污區分布示意圖，及時將新增重污處所納入到重污區的管理中。

（2）加強日常清掃。將絕緣部件的清掃工作納入各設備管理單位接觸網年度維修計劃中，每年結合日常作業和集中修工作，對管內所有絕緣部件進行清掃維護，并結合地理條件、氣候條件，有針對性的對重污區絕緣部件，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準，確定絕緣子清掃周期，嚴格按照清掃周期進行清掃，實時掌握管內易發生大霧的區段（重污區），對重污區接觸網絕緣部件清掃周期不超過 3個月。絕緣清掃周期、時間、方式和區段采用計劃性和臨時性相結合的方式進行。

（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所在的班組配備水沖洗設備，提高了班組絕緣清掃的進度，降低了人工清掃的工作強度，使得管內的絕緣部件的清掃工作任務能夠按照計劃完成。

（5）加強絕緣性能檢測、監測。在部分重污區試點安裝接觸網絕緣子污穢在線監測裝置，裝置采用微弱信號檢測處理技術，實時檢測絕緣子表面漏電流和環境氣象信息，實現對線路接觸網絕緣子工況連續實時監測。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。及時依據報警信息制定清掃策略，防止發生污穢閃絡事故。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 結束語

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

［1］ 仇昕，張永康.接觸網絕緣子覆冰閃絡電壓探討［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

李健（1980-），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。