接觸網(wǎng)防閃絡(luò)改造裝煤筒倉外掛托架

大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司塔山鐵路分公司 倪國軍

絕緣子是供電維護(hù)中的重要部分，而線路上絕緣子閃絡(luò)、放電的發(fā)生與絕緣子臟污和潮濕有直接關(guān)系，也與設(shè)計(jì)安裝有很大關(guān)系。絕緣子因閃絡(luò)導(dǎo)致?lián)舸?huì)引發(fā)接地故障和其他一些難以控制的事故如人身傷亡和設(shè)備燒損，同時(shí)也影響煤炭運(yùn)量。絕緣子閃絡(luò)與絕緣子所處空間污染程度和大氣濕度有關(guān)；絕緣子積污程度又受絕緣子類型影響，也受環(huán)境影響。絕緣子在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，有些絕緣子地處潮濕位置，如這次改造的項(xiàng)目塔山裝煤筒倉下方“不落弓”邊緣位置的絕緣子，該處絕緣子處在裝煤筒倉靠外沿位置（-260mm），易受裝煤時(shí)“過水煤”的蒸汽和煤塵的污染引起閃絡(luò)，是此次改造的重點(diǎn)。

1 裝煤筒倉下方絕緣子閃絡(luò)的原因分析

每年冬季裝煤時(shí)或遇較大雨雪天氣塔山筒倉臨邊絕緣子就會(huì)發(fā)生絕緣子閃絡(luò)，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)擊穿、跳閘等故障。2018年冬季裝煤時(shí)的閃絡(luò)率甚至達(dá)到（11月～次年3月）發(fā)生閃絡(luò)率達(dá)到72%（監(jiān)控觀察所得數(shù)據(jù)，可觀閃絡(luò)發(fā)生數(shù)/總裝次數(shù)），雨雪天氣時(shí)閃絡(luò)率達(dá)到13%，不僅影響外運(yùn)且影響人身和設(shè)備安全，必須從根本上進(jìn)行解決；據(jù)《普速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》[TG/GD115-2017]規(guī)定：供電段每年應(yīng)對(duì)接觸網(wǎng)周圍污染源進(jìn)行調(diào)查，確定污穢等級(jí)，明確監(jiān)測監(jiān)控及清掃維護(hù)要求。特殊處所應(yīng)縮短周期適時(shí)安排清掃。潮濕隧道的絕緣部件參照Ⅲ級(jí)及以上污穢等級(jí)管理。

據(jù)此確定塔山裝煤筒倉的污穢等級(jí)為三級(jí)區(qū)域，據(jù)絕緣部件監(jiān)測監(jiān)控及清掃維護(hù)要求，Ⅲ級(jí)及以上污穢等級(jí)區(qū)段清掃周期要求1年。針對(duì)塔山裝煤筒倉的清掃頻率（嚴(yán)重閃絡(luò)時(shí)）每三天一次已無法滿足防閃絡(luò)要求，說明閃絡(luò)絕緣子部位存在嚴(yán)重問題必須進(jìn)行整改；現(xiàn)狀調(diào)查：如裝煤筒倉發(fā)生絕緣子閃絡(luò)、擊穿引發(fā)跳閘對(duì)同煤外運(yùn)量影響巨大，總體情況比較嚴(yán)重。塔山筒倉共運(yùn)行14年，沿底邊彩板房下方設(shè)置絕緣子，弊端日益突顯，雨、雪、水蒸汽均易附著在筒倉臨邊下方的絕緣子上，潮濕又導(dǎo)致煤塵容易附著，引發(fā)閃絡(luò)、擊穿、跳閘事故的發(fā)生。閃絡(luò)引發(fā)跳閘后有時(shí)導(dǎo)致無法自動(dòng)重合閘、手動(dòng)送電，造成長時(shí)間停電、引發(fā)事故搶修等問題。

2 應(yīng)對(duì)措施

定目標(biāo)：裝煤筒倉臨邊絕緣子閃絡(luò)率控制到8%以內(nèi)，絕緣子擊穿次數(shù)降為0。

目標(biāo)可行性分析：理論依據(jù)。根據(jù)《運(yùn)行維修規(guī)程》規(guī)定，接觸網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)應(yīng)根據(jù)環(huán)境、污閃等影響供電安全的外部環(huán)境因素，建立有效機(jī)制，減少對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行安全的影響；人員素質(zhì)。小組成員具有較高的文化素質(zhì)，有高度的責(zé)任心和積極的工作態(tài)度；技術(shù)水平。小組成員經(jīng)近九年的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，具有一定的業(yè)務(wù)水準(zhǔn)；且參加T課題培訓(xùn)教育30小時(shí)；實(shí)現(xiàn)條件。本課題得到公司上下的大力支持，并決定委派小組成員進(jìn)行十余天的調(diào)研。外部承重總量小于0.2噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于橫梁承重量。經(jīng)多方技術(shù)認(rèn)可，可以執(zhí)行方案改造。

根據(jù)現(xiàn)有條件及周邊環(huán)境，針對(duì)各項(xiàng)原因進(jìn)行分析研究選擇了相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行整改：加強(qiáng)絕緣。利：更換爬弧距離更大的絕緣子，操作簡單，程序上只申請(qǐng)普通“天窗”即可。弊：受現(xiàn)有設(shè)備高度余量影響，可加的絕緣子有限；需要的加強(qiáng)絕緣子需另外的技術(shù)驗(yàn)證；裝煤筒倉外掛托架改造項(xiàng)目。利：不落弓支撐架外移出裝煤筒倉下方，絕緣子部分遠(yuǎn)離風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段，根本上解決閃絡(luò)放電問題。弊：施工方法復(fù)雜，需要人員器具較多；需申請(qǐng)專用的“天窗”施工時(shí)間，預(yù)計(jì)為3小時(shí)。

2019年4 月1 號(hào)底選題后，經(jīng)檢查、測量、統(tǒng)計(jì)至確定對(duì)策共用3天時(shí)間。此期間結(jié)合地段與設(shè)備的實(shí)際情況決定采用方法1、2結(jié)合進(jìn)行處理，理論驗(yàn)證后試看效果。采用的裝煤筒倉外掛托架改造項(xiàng)目能從根本上解決絕緣閃絡(luò)、擊穿問題。經(jīng)過后期檢測從根本上解決了筒倉臨邊下方絕緣子擊穿問題，閃絡(luò)率控制在8%以下，絕緣子擊穿次數(shù)為0。有力保障了牽引供電安全運(yùn)行，達(dá)到了課題活動(dòng)的預(yù)期效果。

為確保裝煤筒倉外掛托架改造項(xiàng)目順利完成，廣泛聽取專業(yè)人員意見并經(jīng)小組成員多次分析討論、研究、反復(fù)論證確定初步方案：結(jié)合今年及往年的筒倉引發(fā)的閃絡(luò)、放電現(xiàn)象，供電段于19年4月開展整治專項(xiàng)活動(dòng)。徹底清除該地點(diǎn)絕緣子擊穿引發(fā)的接地故障和燒損設(shè)備故障，把裝煤筒倉1區(qū)的絕緣子外移到筒倉外側(cè)。即避免該處絕緣子與裝煤時(shí)升騰起的水蒸汽拉開距離，又加長絕緣子絕緣距離。最終確定方案為：外掛托架的改造辦法，使閃絡(luò)區(qū)的絕緣子徹底外移，并加長絕緣距離的保護(hù)措施，從而避免絕緣子閃絡(luò)發(fā)生后擊穿事故的發(fā)生。

裝煤筒倉外掛托架改造項(xiàng)目主要材料：自主加工成型豎向固定鋼板（900×900×12）個(gè)，自主加工成段槽鋼（120）若干，按需自主加工彩鋼板（10mm厚）若干，用成品再加工的絕緣子調(diào)節(jié)臺(tái)（200mm）1個(gè)，絕緣子調(diào)節(jié)桿（500mm）2個(gè)，自主加工成型鋼性接觸線連接架1套，F(xiàn)ZSW42絕緣子（1000mm）1套，腳手架（8米）1套，特種螺栓（M24×900）若干。以上所述安裝于鋼板結(jié)構(gòu)重量為0.0765噸，槽鋼構(gòu)件為0.12噸，總重約為0.2噸，遠(yuǎn)小于裝煤筒倉橫梁應(yīng)力。用槽鋼豎立固定在裝煤筒倉的彩板側(cè)，打四孔，用特型螺栓M24打入筒倉彩板內(nèi)，提前進(jìn)行了裝煤筒倉內(nèi)部構(gòu)造檢測，預(yù)留承力索錨孔位置，在鋼板的右側(cè)固定槽鋼三角架，架設(shè)改裝立式絕緣子。

槽鋼三角架設(shè)計(jì)長度2000mm，與承力索垂直高度約430mm，空氣側(cè)方絕緣距離達(dá)到590mm（實(shí)測），符合接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)則第一百七十二條接觸網(wǎng)空氣絕緣間隙大于300mm要求；用FZSW42/1000替代原有FZSW35/500絕緣子，有效增加絕緣爬弧距離200%，下端接200mm的補(bǔ)接裝置，再焊接500mm的調(diào)節(jié)端形成長度可調(diào)的結(jié)構(gòu)；絕緣子固定架：使鋼性接觸線與可調(diào)節(jié)端連接，預(yù)留螺母孔11mm，用兩根長螺栓貫穿鋼性接觸網(wǎng)鋼管，避免偏移造成打弓等問題。

對(duì)托架進(jìn)行安裝。選定4月16號(hào)、17號(hào)“天窗”作業(yè)時(shí)間進(jìn)行改造安裝。16號(hào)：在裝煤筒倉彩板側(cè)安裝固定鋼板(900×900×12)和120槽鋼三角架。由于鋼板較厚重需M24×900螺栓與裝煤筒倉主結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接固定，安裝后測量槽鋼三角架與承力索絕緣子空氣絕緣最近距離為590mm，滿足《普速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)則》中的接觸網(wǎng)空氣絕緣間隙要求。在槽鋼三角架下方安裝FZSW絕緣子1000mm直立長度，比之前的絕緣子有效絕緣距離增大1倍，調(diào)節(jié)臺(tái)200mm；17號(hào)：拆除原有鋼性接觸線上立式絕緣子架臺(tái)螺栓，長年使用螺栓生銹比較嚴(yán)重，鋼性接觸線已與立式絕緣子架臺(tái)成為一體，拆時(shí)須進(jìn)行切割，為避免不落弓的鋼性接觸線受到影響，在切割時(shí)容錯(cuò)量要保證在5mm左右，切割前需進(jìn)行測量和確認(rèn)，保證連接架的完整切割。在切割時(shí)嚴(yán)格做好防護(hù)防止火星飛濺形成灼傷。卸載后對(duì)不落弓裝置的鋼性接觸線進(jìn)行水平測量和高度測量，保證平滑銜接。

3 檢測

電力機(jī)車通過時(shí)留人現(xiàn)場目測，看受電弓是否存在不平滑過渡。在安裝完成后，于安裝當(dāng)日和4月至12月進(jìn)行了進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)記錄和效果觀測，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行顯示，2019年4月至10月94次觀測濕閃率0、絕緣子擊穿0、跳閘0，2019年11月至2020年3月77次觀測濕閃率平均5.7%、絕緣子擊穿0、跳閘0；現(xiàn)場查看閃絡(luò)情況（裝煤時(shí)可見閃點(diǎn)為濕閃記錄，雪天、裝煤濕閃總歸為閃絡(luò)率統(tǒng)計(jì)，閃絡(luò)率=可觀閃絡(luò)發(fā)生數(shù)/總裝次數(shù)）；測量托架與不落弓高差，以托架為主參考項(xiàng)目對(duì)接兩組鋼性接觸線進(jìn)行高差測量。

4 結(jié)語

結(jié)合地段實(shí)際情況創(chuàng)新采用“裝煤筒倉外掛托架”方法外移了閃絡(luò)絕緣子，從根本上脫離與潮濕空氣、臟污煤塵的接觸，使閃絡(luò)問題達(dá)到了根本性解決。改用FZSW42、1000mm的絕緣子代替原有FZSW35、500mm的絕緣子，提高了此處絕緣子安全性能和絕緣強(qiáng)度，有效增大了絕緣子的爬弧距離、提高了絕緣性能，使閃絡(luò)率降低到10%以下。整體改造用時(shí)120分鐘，日常天窗時(shí)間可進(jìn)行改造，不用申請(qǐng)長時(shí)間的施工“天窗”，非常值得推廣。外移絕緣子后仍保有可調(diào)底座，對(duì)不落弓裝置的水平可方便調(diào)節(jié)，便于維護(hù)。整體結(jié)構(gòu)輕便，改造方便快捷，穩(wěn)定性能好。通過全過程質(zhì)量控制和檢測結(jié)果顯示，此次整改是有效和穩(wěn)定的，減少此處絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)放電現(xiàn)象10%以下，絕緣子擊穿次數(shù)為0，減少每年天窗維護(hù)時(shí)間660分鐘。