电力机车防污闪措施的应用

张天喜，白书红

(中车太原机车车辆有限公司，山西 太原 030027)

电力机车运用过程中，主要是车顶高压设备、车顶绝缘子及车顶导电杆等产生污闪现象。特别是在风沙、雨雪及雾霾等不良天气情况下，车顶绝缘子“爬电”或“击穿”现象更多，会造成机破、弓网事故，甚至路网变电所跳闸，给铁路安全运输带来较大的影响和危害[1]；同时“击穿”和“爬电”会造成车顶设备的损坏，甚至会造成顶盖的击穿。为此，探究行之有效的防污闪技术措施，十分关键。

1 污闪的形成及防止

1.1 污闪的形成过程

绝缘子的污秽闪络是经过污秽的沉积、污秽的湿润、局部电弧的产生、局部电弧发展成完全闪络。

1.2 防止污闪的对策

积污是发生污闪的温床，污层受潮或湿润是污闪的催化剂，局部电弧发展、延伸的难易与绝缘子的结构、绝缘子的高度、绝缘子材料吸附水分的性能有密切关系。防止污闪事故的对策是采取措施抑制或阻止污闪各阶段的形成和转化[1]。

1) 加装伞裙(选用电气性能好、 憎水性强的复合材料)，增大爬距和防污性能。

2) 选用伞裙结构合理、伞裙数量较多的绝缘子。

3) 增加绝缘子高度，提高绝缘距离。

4) 增加绝缘防护，用防污闪涂料处理表面，在绝缘子表面涂上憎水性材料。

5) 定期清洁绝缘子表面，使绝缘子表面不产生污垢。

6) 网侧柜、绝缘顶盖等新技术的应用。

2 电力机车防污闪措施及应用

2.1 车顶设备的绝缘防护

1) 车顶高压设备：受电弓、高压连接器等，由于存在棱角，易发生放电和闪络。对于直流电力机车，可以在受电弓、高压连接器周围或顶盖喷涂防污闪涂料或喷涂漆层较厚的绝缘漆，以降低污闪发生概率(见图1)。

图1 机车顶盖绝缘防护

2) 主断路器、高压隔离开关、高压连接器、高压电压及电流互感器、支持绝缘子等设备底座为导电体，并且由导电螺栓固定在车顶上，其带电部分绝缘处理困难，采用绝缘护套在设备顶部或底部进行防护(见图2、图3、图4)是较为有效的防护措施。

图2 主断路器防护

图3 高压电流互感器防护

图4 高压电压互感器瓷瓶及安装座

3) 对机车车顶导电杆、软编织导线等裸露导体，采用耐高压的绝缘防护套管(见图5)进行包扎或在外部涂防污闪材料，可减少绝缘薄弱环节对地形成放电击穿现象。

图5 导电杆防护

2.2 车顶设备尖端放电部位的防护

统计在用电力机车车顶放电情况(入检修厂也能够看到)，尖端放电频次较高。对于直流机车，可将车顶高压设备安装螺栓全部换为内六角圆柱头螺栓，并对外露的螺栓头和螺母用硅橡胶保护套进行防护或覆盖防污闪材料(见图3、图4)。工艺上要保证高压设备安装底座螺栓由上向下穿紧固；而设备上部安装或联接的导电体用螺栓由下向上穿紧固(见图6)。

图6 螺栓安装方式

2.3 提高绝缘距离

直流电力机车原使用的瓷质绝缘子高度为315 mm，干燥条件下闪络电压能满足机车车顶电压要求，遇到潮湿气候，闪络电压下降，及易发生闪络故障。在机车限界允许情况下，提高绝缘距离，更换为400 mm高具有优异憎水性的硅橡胶复合绝缘子，可有效地防止污闪[2]。

2.4 检修时采用的防治方法

为防止电力机车车顶污闪，多年来各运用单位总结了很多经验和方法，如：采用硅橡胶绝缘子以提高车顶高压设备对地的绝缘性能；加装绝缘监测装置以监控车顶高压设备对地绝缘等级的降低等设计措施，收到好的效果。但车顶高压设备较多，需要多方面采取措施。

1) 检修单位检修时，要加强机车车顶的清洁，对空气断路器、高压连接器、高压电压互感器等釉面瓷绝缘子喷涂长效RTV防污闪涂料。

由于电力RTV长效防污闪涂料具有憎水性、抗电弧、耐漏电、耐腐蚀、耐臭氧、耐紫外线、附着力强，涂敷后，涂层不起皮、不龟裂，可有效防止露天设备表面污秽的积聚，同时具有良好的电气绝缘性能，因此是高压瓷绝缘子表面绝缘防护的优良材料。

使用该防污闪涂料时，特别要注意的是在瓷绝缘子表面擦拭清洁，并在表面充分的干燥情况下，或晴好天气下喷涂作业，喷涂层厚0.25 mn以上，可以达到最好的防护效果。

2) 对车顶高压设备接地线端必须联接可靠，连接时对接地点表面打磨出金属层，以保证接地的可靠。

3) 入检修厂检修的机车，如已加装高压设备绝缘防护套，须认真检查是否有裂纹或残损，清洁后须对裂纹或残损采用绝缘树脂漆(胶)修补，以保证其防护质量。

4) 要加强机车避雷器的产品质量，确保其性能可靠。

2.5 机车运用维修维护措施

机车车顶高压设备表面保持清洁，对杜绝污闪故障的发生起着重要作用，机车使用单位应及时清洁车顶高压设备表面，对绝缘子伞裙表面的污垢重点进行清理，可有效降低污闪故障率。目前机车车顶高压设备的绝缘子型号不同，材质不同，如：空气断路器的支持绝缘子材料有釉面瓷质、硅橡胶材质，而在机车检修时，根据检修协议，对釉面瓷质绝缘子表面已采用RTV防污闪涂料进行防护，因此不同材料的绝缘子清洁方法不一样，要严格按照绝缘子生产厂家提供的维护说明书进行清洁。

清洁工作要根据天气、季节的变化，结合机车运用使用情况进行不定期的清洁，以达到防治污闪的目的。

3 新技术的应用

3.1 网侧柜技术的应用

对新研制或制造的电力机车，应参考HXD3C型电力机车的设计理念，将高压隔离开关、高压电压互感器等放置在车体内的高压电器柜内，将主断路器、高压电压互感器、高压接地开关、高压隔离开关等高压设备放置到车体内的网侧柜内，彻底改善高压设备外部环境，减少，甚至杜绝污闪故障的发生。

3.2 绝缘顶盖技术的应用

对于现有其它车型直流电力机车，应借鉴北京局SS9型电力机车，对车顶受电弓安装区域进行绝缘喷涂处理；对新研制或制造的电力机车，建议将受电弓安装区域顶盖选用绝缘材料进行设计和制作，从根本上防止该区域污闪故障的发生。

4 机车车顶绝缘监测装置简介

车顶绝缘监测装置能快速、准确判断车顶高压设备是否接地或绝缘等级降低，为机车运用单位及时准确监控和判断车顶部支持瓷瓶放电、闪络，有效降低污闪故障率，保证电力机车的安全运用提供了有效的技术保障。

4.1 直流机车上加装的车顶绝缘检测装置种类

1) 成都畅通公司：CHTCS-1型电力机车车顶耐压测试装置。

2) 大同柏盛：TJDJ型电力机车车顶高压设备绝缘电阻检测装置。

3) 石家庄电力机务段：D-CDJJ-1型电力机车车顶绝缘检测装置。

4) 无锡方正：FXLJ-3型电力机车车顶绝缘状态检测仪。

4.2 工作原理

该装置利用高压电压互感器检测机车所在位置接触网高压供电电压原理的逆工作状态设计。在不升起受电弓和断开主断路器的情况下，由蓄电池供电，经逆变器将蓄电池96 V直流变换为50 Hz/100 V交流电，通过高压电压互感器升压至25 000 V加在车顶高压电压电器设备上。当车顶高压设备与车顶间绝缘降低，高压电压互感器一、二次绕组的电流随之增加，电源逆变器输出将被短路保证或输出电压下降，在网压表上反映出的电压将降低或为零。乘务员通过观察司机室的网压表显示的电压变化，来确定车顶高压设备是否接地或绝缘降低。

图7 机车车顶绝缘检测装置界面

4.3 操作步骤

1) 闭合蓄电池、断开钥匙、闭合机车头灯扳钮。

2) 两个人同时分别按下司机台“车顶绝缘检测按钮”或“警惕按钮”(SS3、SS4、SS4G、SS7机车在主台原充气、检查按钮处安装有车顶绝缘检测按钮，为自复式按钮，SS8机车采用警惕按钮)和控制盒上的检测开关。

3) 一人观察控制盒显示，如果电源指示灯亮，表示本装置工作正常。另一人观察司机台上的网压表，如果网压表显示为25 kV左右，则表示车顶高压设备绝缘良好；如网压表显示为0 V，同时控制盒上的车顶接地指示灯亮，则表示车顶高压设备已接地或绝缘已降低。

4.4 注意事项

1) 通电试验时，必须确认车顶无人并闭锁车顶门，主断路器在断开位，并做到呼唤应答，防止意外发生。

2) 检测时，检测装置上的“检测按钮”按下时间持续5秒以内为宜。

5 结束语

防治电力机车车顶高压设备发生污闪故障的措施，要根据机车制造、检修、运用实际，多方考虑，综合施策。

在制造方面，要重点考虑选用伞裙结构合理、伞裙数量较多的绝缘子、提高绝缘距离、采用网侧柜和绝缘顶盖等新技术；在检修方面，要重点考虑采用增加绝缘防护，用防污闪涂料处理表面，工艺上保证高压设备安装、联接螺栓选用正确、穿向合理，减少尖端放电点；运用方面，要重点考虑加装绝缘监测装置，及时清洁车顶高压设备表面，特别是绝缘子伞裙表面的污垢。

在制定实施方案时，还要结合运用环境和季节实际，经过充分的技术和经济分析论证，选取技术上可行、经济上合理的防污闪措施，有效地提高机车的抗污闪能力。

[1] 陈铖，电力机车车顶绝缘子沿面放电机理分析及防污闪对策[J].电力机车与城轨车辆，2009(4)：40-41，43.

[2] 曾钦源.电气化铁道接触网用瓷绝缘子防污闪新途径研究[J].现代城市轨道交通，2009(5)：19-21.