化工污秽造成接触网绝缘子频繁污闪原因分析及防范对策

郑州铁路局郑州供电段 郭小兵



化工污秽造成接触网绝缘子频繁污闪原因分析及防范对策

郑州铁路局郑州供电段 郭小兵

介绍了两处典型的化工污秽造成铁路接触网频繁跳闸故障案例，分析了绝缘子污闪的机理，提出了切实可行的防范对策。

化工污秽 绝缘子 污闪 防范对策

电气化铁路接触网绝缘子表面积污，在恶劣天气下引起污秽闪络，造成大面积、长时间停电故障，是频发性事故之一。陇海线邵岗集站、新月线焦作—柏山区间接触网2007年8月至2009年1月发生4次大面积连续污闪跳闸，多次发生零散跳闸，长时间中断供电，对运输干扰很大。断路器反复受冲击导致寿命下降，多处接触网绝缘子闪络击穿，严重影响牵引供电设备安全。

调查发现，邵岗集、焦作至柏山区间分别靠近瑞霖复合肥厂（以下简称瑞霖厂）、多氟多化工股份责任有限公司（以下简称多氟多公司），导致上述跳闸均由两厂排放的污秽造成。

1 化工污秽区段状况及跳闸特点

1.1 污秽源距铁路过近

《GB/T 16434-1996高压架空线路和发、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》规定：离化学污源和炉烟污秽300m以内为大气特别严重污染地区，是污秽等级最高的Ⅳ级。经测量，瑞霖厂排污烟囱距铁路78m，多氟多公司排污源距铁路36m。均为大气特别严重污染地区，应采取最严格的治污措施。

1.2 所排污秽具有腐蚀性

瑞霖厂主要排放物为SO2和含Cd、As、Hg、F废气，多氟多公司主要排放物为含氟废气，均为有毒有害物质，严重影响环境。污闪接触网金属构件腐蚀严重（见图1），周边植被异常枯萎。

图1 污闪接触网金属构件腐蚀情况

1.3 污染物排放筒高度较低

瑞霖厂排污烟囱高15m，多氟多公司采用无烟囱排放污染物。

1.4 污闪绝缘子表面脏污不明显

污闪绝缘子表面积灰不多，附着物多为白色颗粒，脏污现象不明显，巡视不易发现。

1.5 频繁跳闸持续时间长

邵岗集站接触网2007年8月24日连续跳闸10次，中断供电58分钟，9月27日跳闸9次，中断供电38分钟。焦作至柏山间接触网2008年2月24日连续跳闸9次，2009年1月31日跳闸4次。每次大面积跳闸均伴随雨雾天气，少则数小时，多则十几个小时。

1.6 绝缘子污闪范围大

距污染源约300m范围内，接触网绝缘子均发现闪络烧伤。300m～500m范围内绝缘子也有污秽吸附，但污秽积累速度减慢，由于清扫及时，未发生污闪故障。

1.7 跳闸均发生在雨雪雾等恶劣天气

2 绝缘子污闪分析

2.1 污闪形成机理

一般而言，干燥状态下绝缘子表面沉积的污秽物电阻很大，在雾、露、毛毛雨或者环境湿度较高的时候，污秽物中含有的可溶盐成份溶解，产生正负离子，可在电场力作用下定向运动，相当于在绝缘设备表面形成了一层导电膜，产生较大的泄漏电流。

由于绝缘子表面材质的不同、形状结构的变化、表面污层分布不均匀、污层润湿程度不同等因素的影响，泄漏电流在设备表面上的分布不均匀。在电流密度比较大的地方，热效应显著，污秽物中含有的水分被蒸发，在绝缘设备表面形成干燥带。由于干燥带中的污秽物绝缘电阻值很高，压降很高。当干燥带某处的场强值超过起晕场强时，就会发生不稳定的沿面局部放电现象，呈间歇脉冲状态。当放电火花熄灭时，由于此时已形成明显的干燥带，泄漏电流被干燥带的高电阻限制到很小的值，泄漏电流的烘干作用几乎终止，大气的潮湿会使干燥带重新湿润，从而在场强较高处又产生新的放电火花。

由于绝缘子的泄漏距离较小，如果绝缘子脏污比较严重、表面充分受潮，就会出现较强烈的局部放电现象，泄漏电流脉冲幅值较大，可达数十或数百毫安。这种间歇脉冲状放电现象的发生和发展也是随机的、不稳定的，在一定的条件下，局部电弧会逐渐沿面伸展并最终完成闪络，即污闪。

2.2 影响污闪因素

2.2.1脏污与湿润

电压、气候、污秽是绝缘子污闪的三个要素，脏污、湿润是构成污闪的两项基本条件，二者缺一不可。绝缘子的泄漏电流最大值随等值盐密的增加成线性关系，随相对湿度的增加成非线性关系。

2.2.2天气影响

中到大雨时水滴较大，降速较快，对污染绝缘子有冲洗作用，净化积污明显，不易发生污闪故障。而在雾天，浓度越大，泄漏电流值越大，更易发生污闪事故。

3 防范对策

对于一般的高积灰、高盐密污秽，防污闪技术措施主要有：提高绝缘水平（调爬及采用防污型绝缘子）、使用防污闪涂料、加强清扫。对于化工污秽，没有现成经验，我们先后尝试了多种方法。

3.1 绝缘整治

3.1.1加强绝缘清扫，污闪可大大减少

在雨雾等湿润天气前清扫绝缘可有效避免污闪，但受天气预报准确率、检修天窗控制严格等影响，很难及时清扫绝缘子，故采取大大缩短清扫周期的方法。将检规规定的6～12个月清扫周期改为干燥季节每月清扫，雨雾季每半月清扫后，多氟多公司附近接触网污闪故障大大减少。

3.1.2更换合成绝缘子，污闪周期可以延长

硅橡胶合成绝缘子有优异的憎水性和憎水迁移特性，同时由于等效直径小，泄露电流也就小于瓷及玻璃绝缘子，故具有相对较强的耐污闪能力。但当硅橡胶表面污层过厚，憎水性难以迁移至污层表面，在长时间的潮湿条件下，憎水性呈现逐渐减弱甚至暂时消失，导致绝缘子性能大大降低。多氟多公司附近接触网更换合成绝缘子后，在不清扫的情况下，污闪发生的周期从半个月延长至三个月左右。

3.1.3更换大爬距绝缘子，防污闪能力略有提升

瑞霖厂附近接触网按重污区设计，原采用爬距1400mm绝缘子，后更换为爬距1600mm绝缘子，实践证明防污闪效果不理想。

3.1.4加装绝缘子防尘罩，防污闪作用不大

为减少降落吸附在绝缘子上的污秽，在多氟多公司附近接触网棒式绝缘子有电侧第一与第二瓷裙间安装大半径防污罩，防污闪效果不理想。

3.1.5涂刷长效憎水涂层，在化工污秽区不适用

RTV涂料优异的耐污闪性能是设备爬距不能满足要求时所采用的一种补救措施，主要用于变电站电瓷设备上。在多氟多公司附近接触网绝缘子上涂刷RTV涂料，其后4个月为无雨期未发生污闪，但在首场小雨时再次污闪。其原因是化工污秽具有较强腐蚀性，RTV涂料易受到破坏。

3.2 污染源治理

3.2.1瑞霖排污设备改造后效果显著

据瑞霖厂提供的由环保部门出具的污染物排放检测报告，满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297－1996）二级排放标准。考虑到其排气筒距线路很近且高度过低，我们要求其加高烟囱，利用高空气流扩散快的特点，污染物向更高、更广的范围扩散，稀释排放废气，减轻局部地区大气污染。厂方将烟囱加高到55m，两年来，未发生污闪故障，效果显著。

3.2.2多氟多排污依旧，污闪仍在

多氟多公司拒不承担治污责任，排污依旧，也未采用高烟囱稀释法。在按半月为周期清扫绝缘子的情况下，污闪故障仍有发生。

4 结束语

目前，电气化铁道进入快速发展期，沿线化工污秽导致接触网绝缘子污闪故障必然大量发生，这种电气化铁路的特有故障将大大降低牵引供电的可靠性，严重影响运输安全。缩短污秽区绝缘子清扫周期，有明显防污闪效果，但频繁作业投入很大；其它加强绝缘的方法效果欠佳；污染源治理作为防污闪治本之策，应坚决要求执行。

建议铁路主管部门联合环保部门，加强对电气化铁道沿线化工污秽源的控制。禁止在铁路近距离内（建议距500m以上）新建化肥厂、化工厂、钢铁厂、铝厂等可能导致污闪的化工污秽源，对既有导致接触网污闪的化工污秽源强制进行治污改造。

[1] 任志超，吴广宁，周利军，雷栋，闵英杰，罗杨.大秦线大同地区接触网外绝缘污闪因素调查与污秽测试的研究[J].机车电传动，2010, (5): 47-50.

[2] 张宝奇，班瑞平.电力机车车顶绝缘子闪络引发接触网故障的研究及对策[J].铁道机车车辆,2007,27(5):63-66.

[3] 赵新德.人工污秽绝缘子泄漏电流、湿度、盐密关系及对比研究[D]. 长沙:长沙理工大学硕士学位论文，2008.