普速電氣化鐵路分段絕緣器分析與探討

蘇珊碧

普速電氣化鐵路分段絕緣器分析與探討

蘇珊碧

（中國鐵路鄭州局集團有限公司洛陽供電段，河南洛陽，471002）

分段絕緣器是鐵路牽引供電系統的重要接觸網構件，本文從現場實際的運行、維修和故障情況就普速電氣化鐵路目前采用的幾種常用分段絕緣器性能進行分析與比較，并對分段絕緣器使用的注意事項和改進進行探討。

分段絕緣器；分析；探討

引言

隨著我國經濟的飛速發展，在“交通強國、鐵路先行”的理念下，鐵路列車運行速度的不斷提高，對接觸網運營提出更高的技術要求。在此，結合目前在普速鐵路實際運行的幾種分段絕緣器，從結構特點、絕緣性能、消弧能力、技術指標、安裝維護等方面的特點以及常見問題進行分析，對分段絕緣器的的安裝選型、檢修維護、運行管理進行探討，提出相應的對策，以滿足列車提速的要求。

1 分段絕緣器

分段絕緣器就是在接觸懸掛中插入由絕緣部件、導流部件和零部件組成的構件，能使同相位的相鄰兩段接觸懸掛實現電分段，并允許受電弓通過和不間斷取流的接觸網絕緣設備。

分段絕緣器一方面是滿足電氣分段、分束供電的需要；另一方面是方便進行裝卸作業、機車維修、以及其他作業的需要。一般裝設在復線線路車站上下行渡線間、同一車站不同車場間、貨物線及進行裝卸作業的線路上、鐵路專用線路上、機車整備線或有備用水鶴的線路上、機車庫線以及采用絕緣錨段關節有困難的車站正線及段管線等地點。

分段絕緣器按主絕緣部件運行時電力機車受電弓運行與其接觸情況分：接觸式和非接觸式；按引弧情況分引弧型和非引弧型；按滑道情況分：滑道式和非滑道式；按消弧情況分：消弧型和非消弧型。

分段絕緣器受自然環境、行車速度、受電弓壓力和接觸網振動等因素的綜合作用下，始終處于被動應付狀態。由于運行條件苛刻、弓網配合條件差、停電維修維護困難等原因，目前能安全可靠運行，且適應速度較高的分段絕緣器已成為牽引供電運行管理單位的祈求。

2 性能比較

2.1 菱形分段絕緣器

菱形分段絕緣器，是較早的在電氣化鐵路運行分段絕緣器，代表廠家是西安鐵鐵路科學技術研究發展有限責任公司（西安鐵路局科學技術研究所）。該型分段絕緣器在我段多年的運行過程中，因結構簡單、質量較輕、安裝（維修）方便、弓網無斷口、過渡平滑、價格較低等優點，目前仍在我段普速電氣化鐵路（≤120㎞/h）的上大量運行。但存在以下主要問題：（1）消弧能力較弱，絕緣滑板造成燒傷（斷）;（2）引弧棒在接觸懸掛長期震動下容易在螺栓連接處折斷。改進建議：一是改進絕緣滑板的制造工藝，提高耐磨性和耏污程度；二是改進引弧棒材質和制造工藝，避免引弧棒折斷；三是提高絕緣滑板的耐磨性和耏污程度。

2.2 雙橋分段絕緣器

雙橋分段絕緣器是北京縱橫機電技術開發公司（中國鐵道科學研究院機車車輛研究所）在菱形分段絕緣器的基礎上進行了改進，增加了1根橋絕緣子，由原來的1根變為2根。該型分段絕緣器繼承了原有菱形分段絕緣器的結構簡單、質量較輕、安裝（維修）方便、弓網無斷口、過渡平滑的優點，又因為角隙遠離橋絕緣子，降低了電弧燒傷的可能性，另外橋絕緣子為可拆卸，更換零配件更方便。在我段運行過程中還是較為安全，目前在我段普速電氣化鐵路（≤120㎞/h）調車頻繁的車站上大量運行。

2.3 雙絕緣棒分段絕緣器

雙絕緣棒分段絕緣器是西安鐵鐵路科學技術研究發展有限責任公司（西安鐵路局科學技術研究所）研發的一種絕緣器，中間2根絕緣棒對受電弓起輔助過渡作用，絕緣棒絕緣層允許磨耗為2mm，磨損后可以通過絕緣棒轉動角度72度繼續使用(5個工作面)。該型分段絕緣器在我段運行過程中，雖然具有良好的消弧、耐弧能力、較高的耐壓能力和較強的防污染能力，但是存在以下問題：（1）導流滑道較長，安裝、調整難度較大，調整不到位容易引起機車受電弓打弓；（2）懸吊或支撐部件對其技術狀態的影響較大，過渡不平滑時振動、振幅較大；（3）受機車受電弓沖擊容易變形、斷脫，甚至發生弓網故障。由于結構復雜、較為笨重等都給安裝調試、運行安全帶來了諸多問題。目前在我段現場運行中逐步淘汰。

2.4 魚叉分段絕緣器

魚叉分段絕緣器是北京縱橫機電技術開發公司（中國鐵道科學研究院機車車輛研究所）在德國Adtranz產品的基礎上，研制、開發的，具有滑道無端口、絕緣部件不直磨、過渡平滑的特點。經過我段從2008年在焦柳線普速電氣化鐵路（≤200㎞/h）上的運行，發現存在以下主要問題：（1）質量較重，達到34㎏，容易造成集中負荷;（2）輔助接觸線較長，2000mm以上；（3）安裝時有方向性，閉口端朝來車方向。建議廠家：一是優化設計，采用新型材質，減少分段絕緣器的整體質量；二是通過實驗，盡量減少輔助接觸線的長度和接觸線接頭線夾的數量；三是采用新型材質，減少導流滑道的變形；四是改進設計，盡量取消安裝的方向性。

2.5 DXF-1.60分段絕緣器

DXF-1.60分段絕緣器是吳江天龍電氣化設備廠在歐洲高速電氣化鐵路分段絕緣器產品的基礎上，研制、開發的一種新型的消弧型滑道式分段絕緣器。該型分段絕緣器主體采用錨頭與三根絕緣棒的一體化結構，增強了整體的剛性，克服平面結構易產生撓度的缺點，且主絕緣棒與受電弓為非接觸式，在主絕緣棒兩側有相對斜邊對稱的金屬滑道與輔助絕緣滑道構成一個底部平面，與電力機車受電弓平滑接觸、過渡。本體通過接觸線夾與接觸線連接，每側兩金屬滑道間有消弧棒，以便兩端有電位差時進行消弧，防止主絕緣件的燒損，兩側相對的金屬滑道間有一個重疊區，保證供電的連續性。因采用空氣絕緣、金屬滑道、絕緣輔助滑道與接觸線在同一平面，絕緣部件不直磨、結構對稱、過渡平滑、通過速度高且雙向運行的特點，我段從2013年在部分地方開始安裝使用，從四年來的運行情況來看，還是目前我段運行中最為理想的分段絕緣器。存在問題是：雖然整體重量19KG，相比較魚叉分段絕緣器還是較輕的,但整體長度只有1120mm，容易造成集中符合。建議廠家采用新型材質，優化設計，既滿足需求又減少分段絕緣器的整體質量。

3 問題分析

分段絕緣器在運行中，經常發生的問題是燒傷、閃絡、擊穿，經過現場運行分析，主要的原因有以下幾點：

3.1 分段絕緣器的絕緣滑道與電力機車上的受電弓接觸面為一整體平面，在與受電弓滑動接觸過程中，由于受電弓滑板的粉末吸附于主絕緣滑道的底部并形成了一條炭化通道；

3.2 分段絕緣器在兩端電壓差較大的情況下，連通了吸附在主絕緣滑道上的粉末引起放電及電腐蝕，極易造成分段絕緣器閃絡甚至擊穿；

3.3 作業人員在維修過程中，由于未按工藝維修，加劇分段燒傷、擊穿的程度。主要存在問題為：

3.3.1 分段絕緣器不水平，其底部與軌面連線沒有保持平行（曲線區段很容易出現），受電弓經過時穩定性被破壞，從而造成拉弧；

3.3.2 分段絕緣器的縱軸線在水平面（以軌平面為參照物）上的投影與線路中心線不重合（或不平行）。一是由于相鄰兩定位點的拉出值大小方向不相同，二是在曲線地段不可能使其平行。從而，在受電弓通過時，分段絕緣器相對于受電弓產生橫向擺動，使穩定性減小，很易造成拉弧現象；

3.3.3 分段絕緣器處，承力索與接觸線沒有處在同一鉛垂面內（相對于鋼軌平面），調整分段的兩條吊弦長度不等。當溫度變化時，兩吊弦的偏移值不等，從而造成分段絕緣器不水平而出現拉弧現象；

3.3.4 分段絕緣器的調整吊弦在線路縱軸方向布置成“∧”或“∨”形均可造成分段傾斜拉弧。主要原因是由于承力索與接觸線的線脹系數不一樣，溫度變化時，接觸線相對于承力索會產生位移，但由于兩吊弦方向不一致，從而造成一條拉緊，另一條松弛，使分段絕緣器不水平而拉弧。

4 采取措施

4.1 正確確定安裝位置

分段絕緣器安裝位置符合規定，距離定位點不得小于2m，應位于受電弓中心，一般情況下偏差不超過100mm。根據現場運行實踐還應該注意：應避免安裝在曲線上或在電力機車停車取流處；中心位置要兼顧相鄰的定位點拉出值、有線岔的還應考慮線岔交叉點位置，確保三者不要超出允許誤差范圍。

4.2 合理選用合適類型

根據安裝位置、運行環境以及車流密度等因素，結合不同類型分段絕緣器的特點，應該科學的選用合適的分段絕緣器。如：對于分段絕緣器兩端壓差較大的且電力機車機車頻繁通過的區段，優先采用非接觸、消弧、非滑道式分段絕緣器，即增加了耐弧能力，有避免絕緣器的燒傷；對于空氣污染嚴重、霧霾較大及維修困難的地方，優先采用空氣絕緣分段絕緣器。

4.3 加強作業單位聯系

根據《普速鐵路接觸網運行維修規程》（鐵總運[2017]9號）規定：“分段絕緣器不應長時間處于對地耐壓狀態。雨、雪、霧、霾、凍雨等惡劣天氣下，起電分段作用的隔離開關嚴禁處于分閘狀態。隔離開關應在作業開始前30分鐘內斷開，在作業間歇時間大于30分鐘時應閉合，繼續作業時再斷開，作業結束后應及時閉合。”供電段（或管理部門）應加強與車務段、機務段、專用線等作業單位的聯系溝通，確認“作業結束后應盡快合上隔離開關，恢復正常運行”以及避開在雨、雪、霧、霾、凍雨等惡劣天氣下作業。

4.4 強化實施差異管理

結合《普速鐵路接觸網運行維修規程》（鐵總運[2017]9號）規定，按照分段絕緣器使用說明書，設備管理單位還應根據受電弓通過的頻繁度、分段絕緣器型號及其特點、運行環境、服役時間、兩端壓差等不同情況，實施差異化清掃、維修以及壽命周期。

4.5 科學細化維修工藝

結合各種型號分段絕緣器的技術參數，細化分段絕緣器維修工藝，做到每個型號一個維修工藝，增加工藝科學性以及現場人員的可操作性，具體措施如下：

4.5.1 在維修測量時，使用激光道尺對分段絕緣器的有關參數進行直接測量，減少了利用水平尺間接測量造成的誤差和不合理性；

4.5.2 分段絕緣器處承力索與接觸線盡量布置在線路中心，保持與線路中心平行，避免布置在曲線或導曲線上；

4.5.3 分段絕緣器的調整吊弦受力應盡可能相等，并保持對線路中心線同一個斜度。相對于兩側吊弦點有5～15mm的負弛度。根據現場運行實踐還應該注意：應避免安裝在曲線上或在電力機車停車取流處；中心位置要兼顧相鄰的定位點拉出值、有線岔的還應考慮線岔交叉點位置，確保三者不要超出允許誤差范圍；滑道底面應平行于軌面，最大偏差不超過10mm；對于有些特殊的分段絕緣器還應該參考設備說明書上的要求。

4.4.6 加強惡劣天氣巡視。在雨、雪、霧、霾、凍雨等惡劣天氣下，加強對分段絕緣器的巡視，尤其是過車頻繁的分段絕緣器，發現出現放電、拉弧、燒傷等情況及時采取間接帶電作業方式對分段絕緣器的主絕緣進行清掃或申請臨時天窗進行維修。

5 結論：

在環境污染日趨嚴重的情況下，分段絕緣器絕緣部件的使用壽命也受到了極大的影響，檢修維護周期也被迫大大縮短，分段絕緣器的運行狀態是目前接觸網運行檢修管理需要解決的一個重要問題。在鐵路"大運輸"、"大整備"的發展背景下, 將有力地推動鐵路動技術改革和運營管理水平的提高，借此良機應充分研究、解決存在的問題，把我們的管理水平和設備質量推向一個別更新的臺階，使牽引變電設備跟上時代的步伐。

[1] TB/T 3036-2016 《電氣化鐵路接觸網用分段絕緣器》

[2] TG/GD 116-2017 《普速鐵路接觸網運行維修規程》（鐵總運[2017]9號）

[3] 于萬聚 《高速電氣化鐵路接觸網》 成都：西南交通大學出版社 2003

[4] 董昭德 《接觸網》 北京：中國鐵道出版社 2010年

[5] 劉達民 《分段絕緣器和分相絕緣器的性能分析》 電氣化鐵道 2005.4

Normal speed electrified railway section insulator Analysis and discussion

Su Shanbi

（China railway zhengzhou bureau group co. LTD. Luoyang power supply section, LuoYang 471002 Henan China）

Section insolators are important fittings of overhead contact system in common-speed electrified railway. This paper analyzes and compares the performance of some common section insulators from actual running status, maintenance and equipment failure. It also discusses the operating requirements and the improvements

section insulator；analysis；discussion

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2019.03.017

TU273

A

1672-9129(2019)03-0048-04

蘇珊碧：男（1974-）籍貫：河南省靈寶市職務：技術員職稱：助理工程師。E-mail：zgbjyy1234@126.com