摘要：自2006年以来，和谐型大功率交流传动机车的大批量使用，车顶绝缘子起着支撑受电弓和导电杆的作用，对受电弓与机车车顶电气进行隔离，保证了爬电距离，避免高压电气设备漏电流造成机车短路。本文讲述了和谐型电力机车车顶绝缘子的结构特点和工作环境，并对出现故障分别从结构和环境进行分析排除，找出造成故障原因并给出解决办法。
关键词：电力机车; 绝缘子;故障
第一章 车顶绝缘子结构特点及工作环境介绍
电力机车车顶采用硅橡胶复合支柱绝缘子（以下简称绝缘子），用来支撑车顶受电弓和母线（导电杆）。该绝缘子由环氧玻璃纤维引拔棒（以下简称树脂芯棒）、高温硫化硅橡胶伞裙以及两端的连接金属器具三部分全封闭式组成（如图一所示）。树脂绝缘芯棒是绝缘子的骨架，起着支撑伞套、内绝缘、连接两端金具的作用，具有良好的抗张强度，抗弯曲疲劳，抗冲击性。硅橡胶伞裙主要起着保护芯棒，遮挡风雪，增大爬电距离和外绝缘的作用，具有良好的憎水性和迁移性，以及良好的耐老化、耐高温、电绝缘等性能，并且具有很高污闪电压和耐碎性能。
图一
复合绝缘子工作环境温度在 -40℃ - +70℃，海拔高度≤2500m，结构高度400mm，最小公爬电距离不小于1050m，耐受标准雷电冲击电压（峰值）≥180kv，工频干耐受电压（有效值）≥90kv，工频湿耐受电压（有效值）≥80kv，人工污秽耐受电压（灰密2.0mg/cm² 盐密0.4mg/cm²）≥50kv。
第二章 故障分析
2.1故障情况介绍
故障车顶绝缘子底座有明显放电烧伤痕迹，绝缘子上下连接金属器具有电流击穿焦痕，绝缘子第一伞裙上颈处有周向裂纹约30mm，绝缘子硅橡胶伞裙下方有多处炸裂痕迹。
将绝缘子进行解剖后发现绝缘子内部树脂芯棒中央有明显贯通裂纹，绝缘子被击穿部位的树脂芯棒和硅橡胶有缝隙。
2.2故障分析
绝缘子由于长时间使用，其伞裙上有裂纹、砂眼等缺陷绝，同时绝缘子内部树脂芯棒在生产过程中由于工艺控制不当使缘子内部芯棒中央有贯通裂纹（由于绝缘子树脂芯棒周围有浇注渗透痕迹可以判定该贯通裂纹为原始裂纹如图二所示），绝缘子被击穿部位树脂芯棒和硅橡胶有缝隙。
故障发生前日下过小雨，雨水从硅橡胶裂缝进入树脂芯棒，因树脂芯棒存在贯通裂缝及硅橡胶和树脂芯棒存在缝隙，导致雨水经裂缝及缝隙流到绝缘子底部，最终形成导电通道，升弓后电流由绝缘子缝隙直接流向车顶，使电流爬电距离缩短，最终导致绝缘子被击穿。
2.3造成故障原因
图二
按照绝缘子性能，绝缘子工频击穿电压应该是额定工频干闪电压的1.5倍。当其运行工频击穿电压低于干闪电压时，该绝缘子就属于不合格绝缘子。绝缘子的正常绝缘已经被击穿成为“零值”绝缘子，通常情况下，“零值”绝缘子有可能是绝缘子伞裙下颈处出现较大的裂纹、气隙及气隙通道，在气隙通道内没有通过大电流是，在干燥状态下绝缘子还具有绝缘能力，还能承受运行电压，但已经存在绝缘下降缺陷，给运行带来安全隐患。绝缘子中如果出现“零值”绝缘子，则相当于绝缘子的部分绝缘被短路，同时相应也减少了绝缘子的整体爬电距离，这样也加到了绝缘子发生闪络、击穿故障的概率。
第三章 解决方法
对绝缘子进行75kV工频电压试验，1min内不许有击穿、闪络，工频耐压试验不合格者更换。
对车顶绝缘子进行绝缘性能检测：用绝缘电阻计（1000V兆欧表）测定绝缘电阻，正常的绝缘子组织一般都大于2000MΩ，但当绝缘子的表面被污损或湿润时，就会显示出极地的数值，所以在测定时，要保证绝缘子表面十分清洁干燥，而且在测量绝缘子绝缘阻值时必须在线路停电时进行。
参考文献
[1]张曙光.HXD3型电力机车[M].中国铁道出版社2010.
[2]电力机车车顶复合支持绝缘子产品说明书.陕西铁路长龙电器有限公司.
论文作者:杨立渟1,张海峰2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/14
标签：绝缘子论文; 车顶论文; 电力机车论文; 硅橡胶论文; 树脂论文; 裂纹论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第4期论文;