軌道交通直流系統(tǒng)設(shè)備絕緣安裝方式的選擇

張 釗

（重慶市軌道交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，重慶 401122）

城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)。變電所的直流牽引供電設(shè)備需要采用絕緣安裝。在經(jīng)過一段時間運營后，直流設(shè)備安裝的絕緣性能逐漸降低，甚至直接接地，給運營帶來了嚴重的安全隱患[1]。如何解決好直流設(shè)備的絕緣安裝，保護好直流設(shè)備的絕緣，成為越來越多地鐵運營公司關(guān)注的焦點。

1 現(xiàn)狀及問題分析

目前，對于直流設(shè)備的絕緣安裝無對應(yīng)規(guī)范及要求，常規(guī)做法是在設(shè)備柜體底部與設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼之間設(shè)置5～10 mm厚的條塊狀或整板結(jié)構(gòu)的絕緣板材作為設(shè)備安裝面的絕緣，如圖1所示。設(shè)備的金屬安裝螺栓設(shè)置絕緣套管和絕緣墊片，作為設(shè)備安裝固定點的絕緣。

圖1 緣板板安裝方案

設(shè)備柜體對地絕緣電阻要求不低于2 MΩ（直流1 000 V）。在設(shè)備運行初期，絕緣參數(shù)均能達到國家標準要求，但隨著時間的推移，設(shè)備的絕緣性能降低，達不到標準要求。

本方案中的設(shè)備、基礎(chǔ)槽鋼、安裝螺栓之間的絕緣距離、爬電距離和絕緣間隙小，同時在安裝過程中產(chǎn)生的鐵塵、粉塵、濕氣易侵入絕緣安裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部，降低了直流電氣設(shè)備的絕緣性能。后期更換絕緣板需要通過提吊處理，施工難度大，且可能影響運營安全。

2 改進絕緣安裝方案

針對一些影響直流設(shè)備絕緣性能的問題，在設(shè)計之初就應(yīng)考慮能避免這些影響的安裝方法，以提高直流電氣設(shè)備的絕緣性能，減小絕緣性能降低和損壞問題發(fā)生的概率，增加絕緣安裝結(jié)構(gòu)的絕緣距離、爬電距離、絕緣間隙距離，增強阻止鐵塵、粉塵、濕氣侵入絕緣安裝結(jié)構(gòu)的能力[2]。

2.1 模塊化絕緣安裝系統(tǒng)

阻燃型隔離式模塊化絕緣安裝系統(tǒng)主要由設(shè)備安裝絕緣子（兩端帶安裝螺栓）和絕緣隔離填充件構(gòu)成[3]。絕緣隔離填充件是厚55 mm的條塊狀電氣用熱固性樹脂硬質(zhì)層壓板。它將設(shè)備底部與設(shè)備基礎(chǔ)槽鋼完全隔離，如圖2所示。絕緣隔離填充件具有阻燃性、吸水性小的特點。隔離填充件之間采用錯縫或定位孔的連接方式，絕緣電阻不小于100 MΩ（直流1 000 V），且能承受設(shè)備的重量，可在變電所環(huán)境下長期使用，不起層、不變形且不易損壞。

圖2 模塊化絕緣安裝方案

在隔離填充件上設(shè)置絕緣子安裝孔，絕緣子采用阻燃高強度復(fù)合絕緣材料[4]。上下兩端安裝的螺栓分別與槽鋼和設(shè)備連接，螺栓完全絕緣，絕緣電阻不小于100 MΩ（直流1 000 V）。絕緣子螺栓能承受設(shè)備安裝拉力和設(shè)備操作的振動力。

模塊化絕緣安裝系統(tǒng)設(shè)備底部基本與裝修面保持水平，直流設(shè)備斷路器小車進出開關(guān)柜通暢、維護方便。該方案絕緣效果顯著，整體美觀，在現(xiàn)有施工基礎(chǔ)上無需改動土建結(jié)構(gòu)，維護更換簡便，性價比高，僅需按各廠設(shè)備實際開孔尺寸現(xiàn)場開孔。

2.2 整體絕緣安裝方案

整體復(fù)合絕緣材料將直流系統(tǒng)設(shè)備的金屬預(yù)埋件與地面完全隔離（如圖3所示），即使金屬螺栓與設(shè)備直接地接觸，設(shè)備的框架整體仍與大地隔開絕緣，同時在電纜孔壁涂有絕緣材料，保證直流設(shè)備不會由直流電纜接地，有效防止框架絕緣失效導(dǎo)致誤動與設(shè)備損壞。另外，該方案將設(shè)備的絕緣保護與人員的安全保護設(shè)置在同一范圍，避免了因絕緣膠墊絕緣失效與防火性差而引發(fā)的安全隱患，可更可靠地保護人員與設(shè)備的安全[5]。

圖3 整體絕緣安裝方案

整體絕緣保護系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)埋件與大地的有效隔絕，實現(xiàn)大范圍的絕緣保護。一次絕緣，長期有效。但是，該方案施工面積大，成本較高，須與土建配合施工。此外，絕緣附著力需要經(jīng)過時間的考驗，若后期出現(xiàn)開裂等問題，維護比較困難。

3 結(jié)語

目前，國內(nèi)城軌直流設(shè)備絕緣通過在設(shè)備和基礎(chǔ)預(yù)埋件之間放置絕緣板的方式實現(xiàn)，其他方案則都處在探索、試點階段。要真正解決絕緣性能問題，還需進一步研究。一般認為不在現(xiàn)有的土建上進行較大改動的情況下，采用模塊化絕緣安裝較為可行。隨著工藝的改進，整體絕緣的安裝成本降低，整體絕緣安裝系統(tǒng)是一種較好的選擇。