裝煤筒倉(cāng)處絕緣子閃絡(luò)的原因及應(yīng)對(duì)辦法

倪 國(guó) 軍

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司塔山鐵路分公司,山西 大同 037001)

1 概述

近年來(lái)，煤炭行業(yè)為加快運(yùn)送效率，許多煤礦在裝煤筒倉(cāng)處都采用了不落弓裝置。同煤集團(tuán)塔山鐵路分公司專用線塔山、同忻裝煤筒倉(cāng)區(qū)段，采用的不落弓裝置均由滑桿、擺桿組件與裝在道軌一側(cè)支點(diǎn)上的固定支架活動(dòng)連接，組成框式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。在機(jī)車(chē)通過(guò)無(wú)電區(qū)時(shí)，能將絕緣滑桿送至接觸網(wǎng)斷開(kāi)區(qū)段，以使機(jī)車(chē)不落弓運(yùn)行，機(jī)車(chē)通過(guò)后，又能使絕緣滑桿移出無(wú)電作業(yè)區(qū)。在不落弓裝置兩側(cè)均采用鋼性接觸線與不落弓裝置形成過(guò)渡，鋼性接觸線采用套管下方固定接觸線的方式，套管再固定在有立式絕緣的固定架上(見(jiàn)圖1)。

2010年，同煤集團(tuán)塔山礦和同忻礦開(kāi)通運(yùn)行2萬(wàn)t不解體雙機(jī)車(chē)牽引列車(chē)，這就要求鐵路系統(tǒng)特別是供電系統(tǒng)供電要更加穩(wěn)定可靠。而供電系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)就是絕緣系統(tǒng)，當(dāng)絕緣子發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，不僅容易對(duì)供電設(shè)備造成損害，而且對(duì)周邊設(shè)備和人身安全均造成危險(xiǎn)。同時(shí)由于閃絡(luò)引發(fā)跳閘，影響運(yùn)輸，嚴(yán)重時(shí)，自動(dòng)重合不成功，經(jīng)過(guò)人員巡視、檢查或是搶修等一系列程序，就大大增加了停電時(shí)長(zhǎng)。如果手動(dòng)重合不成功，故障點(diǎn)再次查找，停電時(shí)間延長(zhǎng)更久。塔山鐵路專用線運(yùn)營(yíng)近14年，我們處理的跳閘事故中，由裝煤筒倉(cāng)處絕緣子閃絡(luò)引發(fā)的占到了九成，而且有越來(lái)越嚴(yán)重的趨勢(shì)，所以解決裝煤筒倉(cāng)絕緣子閃絡(luò)問(wèn)題迫在眉睫。

2 裝煤筒倉(cāng)處絕緣子閃絡(luò)原因分析

1)絕緣子閃絡(luò)的根本原因就是其電氣性能下降，而絕緣子電氣性能下降的原因有很多，包括環(huán)境方面的、設(shè)備方面的和維護(hù)方面的。

2)維護(hù)方面的原因。冬季時(shí)，塔山鐵路專用線裝煤筒倉(cāng)處的絕緣子清洗頻率已經(jīng)達(dá)到兩周一次，有些時(shí)段甚至達(dá)到了每周一次，但是閃絡(luò)還照常發(fā)生，所以此原因已排除。清掃的工作量非常大，不僅浪費(fèi)人力物力，而且還使寶貴的“天窗”時(shí)間分配不到設(shè)備維修中，同時(shí)清掃工作中，極易發(fā)生人員凍傷，筒倉(cāng)處環(huán)境較為復(fù)雜，也極易發(fā)生物體打擊、高空墜落、機(jī)械傷害等安全隱患。

3)經(jīng)多方查證，塔山鐵路專用線裝煤筒倉(cāng)閃絡(luò)的原因有以下兩種：

a.環(huán)境原因。

發(fā)生閃絡(luò)的時(shí)段，大多數(shù)都在冬季裝煤時(shí)段，還有小部分發(fā)生在大雨、大雪天氣。

分析：電力機(jī)車(chē)在冬季裝煤時(shí)，由于筒倉(cāng)出煤口泄煤時(shí)，煤本身有濕度，由于溫差和氣流的原因，會(huì)有水蒸氣升騰起來(lái)，附著在車(chē)皮上方不落弓裝置的立式絕緣子上(附著最多的地方就是圖1中標(biāo)識(shí)的絕緣子)，導(dǎo)致絕緣子表面受潮后絕緣性能下降，產(chǎn)生沿面氣體放電現(xiàn)象(稱為沿面放電)，也就是閃絡(luò)。另一方面絕緣子受潮后，又導(dǎo)致裝煤時(shí)升起的煤塵加劇絕緣子污染，產(chǎn)生了污閃現(xiàn)象(見(jiàn)圖2)。雨、雪天氣時(shí)，筒倉(cāng)邊處的立柱絕緣子大面積潮濕后，也可以導(dǎo)致濕閃。再一方面北方地區(qū)風(fēng)大，裝煤筒倉(cāng)處易“收風(fēng)”，噴灑的防凍液容易被風(fēng)吹到絕緣子上，引起絕緣子臟污。

b.設(shè)備原因。

首先是不落弓裝置和鋼性接觸線的絕緣支架離出煤筒過(guò)近，筒倉(cāng)過(guò)車(chē)處的空間較小，當(dāng)裝煤時(shí)的水蒸氣和煤塵容易附著在絕緣子上。其次是絕緣子本身泄露距離和絕緣子的防污性能不足，滿足不了重污區(qū)域的使用要求，比如：絕緣子的長(zhǎng)度短，爬弧距離小，絕緣子傘裙大小不合理，防污性能不強(qiáng)，最終導(dǎo)致閃絡(luò)。再次是防凍液噴灑裝置離絕緣區(qū)較近，當(dāng)有風(fēng)時(shí)，噴灑的防凍液容易吹到筒倉(cāng)附近的絕緣子上，形成污染。

3 應(yīng)對(duì)措施

1)針對(duì)以上情況，塔山鐵路分公司供電段，采取了對(duì)裝煤筒倉(cāng)處的絕緣改造方案。

方案分為兩部分，一方面是增加不落弓裝置處的絕緣區(qū)段，在鋼性接觸線端加裝絕緣分段；另一方面是增加防凍液噴灑裝置附近拉線的絕緣子，形成“雙連絕緣子”結(jié)構(gòu)。草擬的幾種應(yīng)對(duì)措施的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

2)技術(shù)改造。

我們于2018年10月底決定進(jìn)行技術(shù)改造，經(jīng)過(guò)檢查、測(cè)量、統(tǒng)計(jì)至確定對(duì)策。此期間結(jié)合地段與設(shè)備的實(shí)際情況。決定采用表1中的方法2、方法3進(jìn)行處理，優(yōu)勢(shì)在于方便改造和效果明顯。經(jīng)過(guò)后期的檢測(cè)，達(dá)到了預(yù)期效果。

3)“鋼性接觸線部分絕緣化”方案實(shí)施。

在不落弓裝置前端替換成絕緣桿(如圖1中的①部分，絕緣桿見(jiàn)圖3)，既保證不落弓與裝煤筒倉(cāng)處的水蒸氣有效絕緣，又保證不影響受電弓取流。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多方面檢測(cè)，結(jié)合頭部、中部機(jī)車(chē)(2萬(wàn)t列)升弓位置，確定鋼性接觸線改絕緣區(qū)段不應(yīng)大于2 600 mm，最終選定方案中的絕緣桿有效絕緣長(zhǎng)度為1 530 mm，來(lái)確保安全值。

表1 幾種應(yīng)對(duì)措施的優(yōu)缺點(diǎn)比較

絕緣桿經(jīng)過(guò)27.5 kV，60 kV，92 kV的耐壓試驗(yàn)，完全符合接觸網(wǎng)線路使用的絕緣要求。在安裝絕緣桿前，用角磨機(jī)對(duì)原有鋼性接觸線進(jìn)行切割，保證連接架的位置與絕緣桿中部打孔位置相對(duì)應(yīng)。絕緣桿前端涂膠均勻，保證厚度不小于3 mm,分兩次涂膠，安裝完成后進(jìn)行水平測(cè)量和高度測(cè)量，保證平滑銜接。具體情況見(jiàn)圖3(全長(zhǎng)1 800 mm，有效絕緣長(zhǎng)度1 530 mm，材質(zhì)為玻璃鋼環(huán)氧樹(shù)脂)。

4)“雙連絕緣子”方案實(shí)施。

采用“雙連絕緣子”結(jié)構(gòu)，降低因防凍液噴灑造成的閃絡(luò)。在裝有防凍液噴灑裝置側(cè)加裝雙絕緣子，能有效增強(qiáng)筒倉(cāng)金屬板與接觸懸掛之間的絕緣性能。在雙耳式絕緣子一頭安裝雙環(huán)桿連接末端，另一個(gè)杵座式絕緣子一側(cè)安裝杵環(huán)桿，兩絕緣子連接端用的雙耳連接器連接，可隨著現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行直接連接和加裝線索或雙環(huán)桿。制作后進(jìn)行機(jī)械拉力測(cè)試，大于60 kN·m，滿足使用條件，詳見(jiàn)圖4。

4 結(jié)語(yǔ)

采用“鋼性接觸線部分絕緣化”和“雙連絕緣子”的方法，不僅能減少筒倉(cāng)處的閃絡(luò)故障，更能增強(qiáng)筒倉(cāng)處的安全性能。通過(guò)3個(gè)多月全過(guò)程質(zhì)量控制和檢測(cè)結(jié)果顯示，裝煤筒倉(cāng)處未發(fā)過(guò)閃絡(luò)跳閘事故，此次的防閃絡(luò)整改是有效的和穩(wěn)定的，人員和設(shè)備安全得到了提升，達(dá)到了預(yù)期效果。