中国铁路哈尔滨局集团有限公司调度所 黑龙江哈尔滨 150000
摘要：接触网是电气化铁路供电系统的重要组成部分，沿铁路轨道两旁架设，通过受电弓向电力机车提供电力。铁路接触网大多处于露天环境，面临复杂的环境，使得绝缘子表面积污现象逐渐增加，特定气候条件下出现大面积污闪情况。文中全面分析接触网绝缘子防污闪治理措施。
关键词：接触网绝缘子；防污闪；治理措施
接触网所处环境经常发生变化，从而导致其经常出现故障。因此，分析接触网病害现象及产生原因，对接触网的检测检查就显得非常必要。通过总结近年来国内铁路公司运营过程中出现的接触网污闪故障，掌握接触网病害现象，分析各种现象产生的原因，为铁路部门预防和维修接触网故障提供理论依据。
1、接触网绝缘子防污闪现状分析
现阶段，社会经济快速发展，大气污染已成为人们不可逃避的问题。铁路接触网系统均露天安装，且无备用，运行所处的环境也十分复杂，暴露运行于大气中的接触网绝缘子表面积污现象越来越严重。实际运营过程中我们将面临一些特殊地理气候条件及运行条件，在特殊地理气候条件下，污染物经过沉积干燥整个过程后，形成污垢积存在绝缘子表面，如果现场空气潮湿湿润，在外施电压作用下，导致绝缘子很容易就出现污闪。
同时如果沿海、山区地区线路上的隧内绝缘子存在大量污垢，冬季低温天气时，各类污秽在受潮湿润后极易出现冰冻，从而导致绝缘子的耐压水平下降严重，日常维护工作量将大幅度提升。相对于其他线路，铁路运输负荷较重，全线牵引电流也较大，绝缘子的静电吸尘能力和静电击穿概率也相对大幅度提升。如果在运行时接触网电压频繁波动，就很容易产生过电压。再者根据铁路整体规划要求，线正逐步与各港口支线接轨，拟加快提升货运空间，后期大量电力机车将使用在铁路上，对绝缘子的冲击将日益严峻，预防绝缘子污闪的发生也就需要做更多的考虑。整体运输能力的持续加强，牵引负荷也将大幅提高，不同运行环境下地绝缘子很容易因自然积污严重出现绝缘闪络，将给列车运行、生产运输安全带来极大的隐患，铁路的正常运输秩序将被严重干扰，因此研究提高绝缘子的绝缘可靠性也就迫在眉睫。
2、影响接触网绝缘子性能的因素
2.1不同污染源的影响
2.1.1粉尘影响
其中烟尘的组成较为复杂，包含的各类粒子大小大约在0.5-2μm范围内，在起风天气内粒子数量随风力增大而减少，在降雨季节时粒子数量随湿度提升而增加。离发烟源的距离越近，绝缘子上的污秽附着量越高；离发烟源距离越远，绝缘子上的污秽附着量急剧减少；接触网外绝缘子处在线路5-7m处，铁路车辆的货物装载高度可达4.8m，列车快速运行过程中，装载过程中的煤粉、受电弓滑落的碳粉、轮轨摩擦产生的金属粉尘、在车站或线路附近的水泥厂、石板加工厂等产生的粉尘都会对绝缘子造成污染。
2.1.2酸性湿沉降
在一年四季中，湿沉降物的酸度变化情况依次为冬季、春季、秋季、夏季。通过分析铁路污闪发生时间，我们发现多数发生在秋末冬初和冬末初春季节，同时凌晨是污闪出现的高峰，主要原因在于太阳出来后逆温层逐渐消失，雾也渐渐消失，因此中午出现污闪的情况极为少见。随着湿沉降物的酸度逐步增大，将导致绝缘子的闪络电压逐渐降低，因此必然容易出现污闪现象。
2.2气候条件影响
2.2.1大气参数的影响
气温下降时绝缘子的放电电压会有所提升，然而如果气压和湿度两个因素出现下降时，绝缘子的放电电压就会呈现出减小的趋势，总体上放电电压会伴随着海拔高度的增加出现下降趋势。
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2.2.2降雨因素的影响
实际运用中为使绝缘子表面不被降雨淋湿而造成湿闪络电压提高，接触网户外绝缘子都设计带有伞裙。所示，垂直安装的绝缘子（如柱顶安装方式），在标准降雨方式（即淋雨方向与垂直面成45°）下，伞裙的上表面将被直接淋湿，表层将覆盖一层水膜，其表层的电导将大于其余部位。
3、接触网绝缘子防污闪治理措施
3.1选择合适的绝缘接触网
接触网的绝缘选取配合，主要是根据接触网所处的电气化牵引供电系统中可能作用于接触网上的各种电压，其中主要包括以下：日常工作电压、操作过电压以及大气过电压，同时还需考虑牵引供电系统保护装置的各项工作特性以及接触网的绝缘特征，来确认接触网系统对外施电压的耐受强度是否能满足需求，从而使由于作用在接触网系统的各类电压引发的绝缘损坏问题和导致接触网不能满足正常供电的概率，降低到一个从经济和运营管理层面都能接受的水平。因此，优秀的绝缘选取配合，主要体现在从技术上来正确协调好电压、限压措施和接触网系统绝缘子耐受能力之间的匹配关系，并在经济上提前考虑优化好关于建设投资、运营维护以及事故损失费用之间的协调关系。
3.2绝缘子选型技巧与方法
实际运行中，我们为了提升绝缘子的整体污闪能力，首先是对于绝缘子的形状设计进行了诸多改进。我们发现和绝缘子选用的几何形状有关联的各类参数均可影响绝缘子的耐污闪能力，其中重点是考虑泄漏距离对绝缘子耐污闪能力的影响。人们通常使用用泄漏距离或爬电比距等名称来说明绝缘子耐污闪能力的高低。其中泄漏距离与运行电压（通常是说线电压）的对比值即称为爬电比距。针对悬式绝缘子而言，除了常规的增加绝缘子片数来提升绝缘子的泄漏距离以外，我们还可以采用不同类型的绝缘子，例如将普通型绝缘子更换为更大爬距或防污型的绝缘子。假设支柱绝缘子的整体长度固定，如果为了提高绝缘子的泄漏距离，我们可以采用缩短伞裙间距、增大整体伞径以及在伞裙下表面增加棱槽等有效方法。当然，如归需使用上述方法时，约束条件就是需对绝缘子的设计尺寸需进行配合，例如将绝缘子伞裙直径和片间距离的比例控制在一定的范围，同时也将绝缘子整体高度和泄漏距离的比例控制在合适的范围内，才能达到预期目的。
3.3选择合适的绝缘间隙
接触网绝缘间隙，即接触网系统中各带电体和接地体间的空气绝缘有效距离。为接触网绝缘配合选择的重要考证内容之一。在实际运营中，如果绝缘间隙选择过小，可能会导致绝缘子整体被击穿，引发跳闸等故障，对接触网系统的整体稳定性影响较大；如果绝缘间隙选择过大，尽管提高了电气化设备的整体耐压水平，但对投资造价又造成不小的浪费。
选用合适的绝缘间隙，应综合分析接触网运行工作电压及其他造成空气被击穿等因素的影响。选择原则主要有两方面，主要考虑两方面因素，一方面是保证绝缘间隙能满足空载运行时的操作过电压带来的冲击；另一方面是能胜任任何恶劣的运行环境（如极端的气候条件等）。除此之外，还需考虑施工误差及弓网动态关系对绝缘间隙的影响。
3.4加强管理手段治理污闪
3.4.1绝缘清扫实现系统化
采用人工清扫、小型水冲洗、水冲洗车组相结合的方式。利用水冲洗车组每半年对全局各线接触网绝缘子进行一次平推式冲洗；重污染、严重污染区段在水冲洗车组冲洗过后，人工进行一次重点式清扫；煤专线筒仓处、沿海地区等重污染、严重污染区段、变电所亭等利用小型水冲洗机进行定点式清扫。
3.4.2绝缘监测实现在线化
目前设置的绝缘污染监测领示点只是固定地点、固定绝缘子，绝缘子的污染状况只能将绝缘子拆除下来进行检测、试验，工作量大、难度大。通过在领示点绝缘子上安装绝缘表面电流泄漏监测感应装置，实时将绝缘子表面泄漏电流情况回传至供电调度监控指挥中心，做到对绝缘子污染状况24h实时掌握，可以提前发现问题，提前安排清扫，保证绝缘安全。
4、结语
通过对接触网绝缘子污闪治理分析，采取设备改造和应用绝缘在线监测技术的手段，结合有效的管理手段进行绝缘子污闪治理，达到恶劣天气提前预防，发生问题快速抢修的目的，最大程度保证电气化铁路的供电畅通。
参考文献：
[1]景弘.接触网绝缘子污闪预测方法的研究[D].兰州交通大学，2017.
[2]孙忠国.接触网腕臂绝缘子污闪预警关键技术研究[D].中国铁道科学研究院，2017.
[3]张金胜.浅谈接触网绝缘子防污闪治理[J].电气化铁道，2016（01）：34-37.
论文作者:胡天麒
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/30
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