接触网绝缘防污闪措施探讨

李 健

（兰州铁路局供电处，甘肃 兰州 730000）

接触网绝缘防污闪措施探讨

李 健

（兰州铁路局供电处，甘肃 兰州 730000）

为由于电气化铁路接触网绝缘子表面积污，在恶劣天气下引起绝缘子在正常工作电压下发生污秽闪络， 造成大面积和长时间的停电故障， 是目前电气化铁路频发性事故之一。结合兰州铁路局管内兰新线玉门、柳沟地区发生绝缘子覆冰闪络问题影响供电设备运行的事故，对接触网绝缘防污闪的措施及改进方法进行分析和探讨。

电气化铁路；接触网；绝缘闪络；防范措施

1 事故概况

1.1 AF线棒形悬式绝缘子覆冰故障

2012年1月22日兰州铁路局管内兰新线玉门牵引变电所211、212开关同时跳闸，211开关重合成功；212开关因AF线棒形悬式绝缘子覆冰较严重，重合失败，试送一次失败，导致AF线中断供电近2小时。

图1 AF线棒形悬式绝缘子覆冰

1.2 大面积绝缘子覆冰故障

2013年1月22日～23日柳沟牵引变电所4条馈线因严重雾凇天气绝缘子覆冰，导致跳闸共计27次。

（1）2013年1月22日柳沟变电所4条馈线共计跳闸19次，其中重合成功16次，重合失败3次（试送失败1次，试送成功3次），接触网中断供电近5小时。

（2）2013年1月23日柳沟变电所4条馈线共计跳闸8次，其中重合成功6次，重合失败2次（试送失败9次，试送成功2次），接触网中断供电5小时以上。

图2 绝缘子表面形成雾凇

图3 覆冰绝缘子发生局部放电

2 绝缘子覆冰闪络机理及馈线跳闸原因分析

2.1 绝缘子覆冰形成的条件

造成接触网覆冰的主要因素是气候，当环境温度低于0℃，空气相对湿度在85%以上，微风且伴有雨雪天气时易出现覆冰，绝缘子覆冰可分为雨凇、雾凇和混合凇。

2.2 绝缘子覆冰闪络过程

绝缘子覆冰闪络实质上是一种特殊的污秽闪络。研究表明，纯净的覆冰雪或者冻结的覆冰雪不会使系统在工作电压下发生闪络。大多闪络发生在覆冰雪的融化期，受风向、风速、绝缘子结构等影响，覆冰不可能均匀地附着在绝缘子表面。覆冰雪吸附了杂质或者绝缘子表面在发生覆冰雪时已经脏污，随着覆冰增多，绝缘子部分伞裙被桥接，降低了绝缘子的有效绝缘距离，同时融化的覆冰增大了电导率，表面泄漏电流增大。由此可见覆冰降低了绝缘子的绝缘电阻，增大了泄漏电流，泄漏电流进一步融化覆冰，最终导致闪络发生。

TB/T2007-1997 规定了接触网绝缘污秽等级标准，在该标准中，电气化铁道的附盐密度取值为0.01～0.35 mg/cm²。实验表明，在该范围内，随着覆冰量的增加，绝缘子覆冰时闪络电压不断下降，而且随着附盐密度增大，其闪络电压进一步降低；污耐电压随着海拔高度的增大而减小，覆冰绝缘子在高海拔地区的闪络电压会下降得更厉害。

表1列出了在不同海拔高度以及特定的覆冰密度条件下，达到接触网系统最高运行电压29 kV 时的绝缘子覆冰厚度与发生闪络的关系［1］。其中：“*”表示在该海拔高度处污耐电压已降至29 kV 以下。

表129kV条件下绝缘子覆冰厚度参照表

2.3 馈线跳闸原因分析

（1）兰新线柳沟区段周围煤场及煤炭装卸点较多，附盐密度超过重污区0.3mg/cm²的标准，煤尘污染是绝缘子发生污染的一个主要原因。

（2）从绝缘子电气及机械性能表可以看到，虽然上述绝缘子最小公称爬电距离均为1400mm、工频湿耐受电压大于140kV，但绝缘子为等径伞裙且伞裙间距小于30mm，绝缘子结构不适合柳沟区段使用。

（3）柳沟区段属于戈壁气候，1月22～23日降雪并伴有大雾天气，白天气温较高，积雪蒸发量大，空气湿度大，夜间气温降低，绝缘子表面受潮湿空气逐渐形雾凇，接触网大面积绝缘部件表面凝霜、覆冰，绝缘子爬距失效后闪络，引起变电所馈线开关跳闸。

3 目前主要采取的措施分析

3.1 更换复合绝缘子

针对绝缘大面积雾闪事故教训，兰州铁路局按照外部环境恶劣情况，采取针对性措施对上线使用的绝缘子进行绝缘补强，投资对部分区段接触网瓷质绝缘子进行更换。复合绝缘子与瓷、玻璃绝缘子相比优点较多，但复合绝缘子造价较高，使用年限一般为10～15年，大大低于瓷质绝缘子使用寿命。

3.2 喷涂RTV涂料（室温硫化硅橡胶）

在瓷质绝缘子表面涂覆一层憎水涂料，可阻碍形成连续水膜，提高绝缘子的耐污能力。2013年入冬前，组织对柳沟-桥湾区间、柳沟-安北区间2474棒绝缘子喷洒RTV涂料以增加绝缘子憎水性，经过2年的运行观察，目前未发现问题。但目前RTV涂料化学成分对瓷质绝缘子表面釉层的影响以及自身的老化耐受性尚待进一步论证之中，除此之外RTV涂料喷涂作业对绝缘表面清洁程度及现场作业环境温度均有苛刻要求。

3.3 更改绝缘子悬挂方式

将现有绝缘子悬挂方式更改为V型悬挂，防止融冰桥接。依据供电线路设计安装方式，非风区段AF线棒形悬式绝缘子（AT供电方式）大多采用I型悬挂，垂直于线路，因伞裙间距较小，融冰极易贯穿绝缘表面，更改为V型悬挂方式后能够防止冰凌桥接，但更改悬挂方式现场施工难度较大，劳动安全隐患突出，并且只能解决AF线绝缘冰闪问题，对于重冰区段支撑绝缘子无济于事。

3.4 绝缘插花法

通过在线路原绝缘子串中等间隔插入大盘径绝缘子阻隔覆冰导电通道，以达到防止线路覆冰跳闸的目的。考虑过对嘉红线非风区段 AF线棒形悬式绝缘子加装联接单片锄头球窝绝缘子，切断融冰附着点，使得融冰无法附着于下端棒形悬式绝缘子上，此方法不适用于棒式绝缘子。

3.5 附加增爬距伞裙法

在瓷绝缘子串的上部、中部各加装一片大盘径复合伞裙（伞片伸出瓷伞裙30～40mm），阻断了整串绝缘子冰凌的桥接通路，解决了冰闪问题。现场作业方便，降低了施工作业过程中的劳动安全风险，同时造价较低。

图4 复合伞裙安装效果照片1

图5 复合伞裙安装效果照片2

3.6 绝缘防污（雾）闪其他管理手段

（1）动态管理重污区。定期对线路周围5公里以内的所有污染源进行调查，按照管内污秽程度，划分管内接触网设备污秽等级，绘制污秽区分布图，制定电气化铁路污秽区分布表，根据污染源的变化情况，污秽区分布图、电气化铁路污秽区分布表在每年修订一次，动态调整重污区分布示意图，及时将新增重污处所纳入到重污区的管理中。

（2）加强日常清扫。将绝缘部件的清扫工作纳入各设备管理单位接触网年度维修计划中，每年结合日常作业和集中修工作，对管内所有绝缘部件进行清扫维护，并结合地理条件、气候条件，有针对性的对重污区绝缘部件，分别在开春前、入冬前分别组织一次集中清扫，有效避免了大雾、霜冻等天气的绝缘污（雾）闪。

（3）对有机绝缘部件实行寿命管理。按照污秽等级划分标准，确定绝缘子清扫周期，严格按照清扫周期进行清扫，实时掌握管内易发生大雾的区段（重污区），对重污区接触网绝缘部件清扫周期不超过 3个月。绝缘清扫周期、时间、方式和区段采用计划性和临时性相结合的方式进行。

（4）投用先进的绝缘部件清扫装备。路局对各供电段先后投入资金给重污区所在的班组配备水冲洗设备，提高了班组绝缘清扫的进度，降低了人工清扫的工作强度，使得管内的绝缘部件的清扫工作任务能够按照计划完成。

（5）加强绝缘性能检测、监测。在部分重污区试点安装接触网绝缘子污秽在线监测装置，装置采用微弱信号检测处理技术，实时检测绝缘子表面漏电流和环境气象信息，实现对线路接触网绝缘子工况连续实时监测。通过该装置的使用，有效判断线路绝缘子污秽程度，并提出先期报警。及时依据报警信息制定清扫策略，防止发生污秽闪络事故。同时，为加强绝缘部件检测管理，各供电段配备了绝缘子放电侦测仪、附盐密度测试仪、电压分布测量仪，定期对绝缘部件进行检测。

4 结束语

近几年来，通过采取上述的一系列技术和管理手段，有效防止了接触网绝缘污（雾）闪故障的发生，达到科学合理地进行设备管理的目的，从而最大限度地提高设备运行的可靠性。

［1］ 仇昕，张永康.接触网绝缘子覆冰闪络电压探讨［J］.电气化铁道，2008，（2）：40-41.

The discussion for the measures to prevent pollution flashover of the OCS insulator

Because of electric railway Overhead Contact Line Systems （OCS） insulator surface is contaminated， in bad weather caused the insulator occur under normal operating voltages pollution flashover， caused widespread and prolonged power failure， is currently one of the hair electric railway accidents frequently. Combined with Yumen and Liugou areas of Lanxin railway because surface of insulator ice-flashover affect the normal operation of power supply equipment accident， this article analyses and discusses measures to prevent pollution flashover and improved methods of the OCS insulator.

Electric railway； Overhead Contact Line Systems （OCS）； insulation flashover； precautionary measures

U216

A

1008-1151（2016）01-0052-03

2015-12-11

李健（1980-），男，甘肃华亭人，供职于兰州铁路局供电处，从事方向为交通信息控制。