摘要：动车组在外运行时会受到外界天气的影响，致使高压设备绝缘性能的等级下降，出现高压设备爬电现象，严重影响动车组正常运行，给运营公司造成经济、人力等损失。因此本文对比国内和国外相关铁路标准，对高压设备绝缘子绝缘性能进行深入分析发现加厚绝缘子、增加绝缘垫、增添绝缘扣盖等方法可以有效增大爬电距离，防止因雾霾、雨雪、冰雹等恶劣天气造成高压设备爬电的问题。
关键词：动车组；高压设备；绝缘性能；配合设计
引言
因为在发展经济的同时没有注重环境的保护，近年来我国很多大城市的空气污染特别严重，导致极端天气的发生频率增加，动车组在此环境下运行会受到一定程度的影响，随着吸附在车顶高压设备绝缘子表面的尘埃和污秽慢慢变多，绝缘子的绝缘性能也会出现下降的情况。本文针对前期发生的动车组车顶高压绝缘问题，对动车组车顶高压设备结构和相关绝缘参数进行了探究，并简介如何对车顶高压设备的绝缘性能进行改进。
1 动车组高压设备总体介绍
1.1 高压设备布置
动车组车顶高压设备主要由受电弓、集成仪表箱、主断路器、避雷器、高压母线和相关绝缘子这六部分组合而成。
1.2 高压设备介绍
1.2.1 受电弓：一般地，动车组会采用单臂受电弓用于车顶高压设备的布置，受电弓能够从25kV、50Hz接触网处集电，并把轨道上的钢轨用作回流导体。
1.2.2 集成仪表箱：集成仪表箱一般会安置在TP和TPB车的车顶上。所有的高压组件都是在箱体上方的，带有电子设备的低压组件会被安设在箱体内部。
1.2.3 主断路器：主断路器的作用是在异常情况下将牵引单元高压电路和接触网线电压进行隔离，每个主断路器负责一个牵引单元，主断路器使用于安全地闭合与断开高压电路。
1.2.4 避雷器：动车组一般会安置浪涌避雷器，浪涌避雷器上出现的故障，在相关断路器打开的情况下，通过车载诊断系统对电流互感器进行检测，读取出现的故障。
2 高压设备绝缘子绝缘性能分析
2.1 额定冲击电压
2.1.1 国外的标准，在《铁路应用基本工作条件和基本规则》与《铁路应用基本要求电工电子设备的电气间隙和爬电距离》标准中大致将过电压细致的分为下面四种类型：
(1)类过电压是指电路中具有内外部过电压保护且只能出现有限的过电压。
(2)类过电压是指电路没有直接与接触网相连且有过电压保护。
(3)类过电压是指电路直接与接触网相连、有过电压保护且不承受大气过电压。
(4)类过电压是指在电路直接和接触网连接、连接点附近没有过电压保护装置且有可能承受雷电或开关过电压。
2.1.2 国内的标准，国内标准和国外的《铁路应用基本工作条件和基本规则》中对过电压的规定和限制的描述大致是相同的。
2.2 结构高度
在《电力机车车顶绝缘子》和《电力机车车顶绝缘子》中对结构高度的描述有两种规格。车组绝缘子结构高度：按照目前标准要求来看，绝缘子的高度定义分为315mm和400mm这两种类型，并没有着重强调高度必须达到400mm。但是在原来被替换的老标准中却对绝缘子高度提出了400mm的强制性要求。
2.3 电气间隙
国内外对电气间隙的规定有下面标准：
2.3.1 国外标准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在《铁路应用基本工作条件和基本规则》和《铁路应用电工电子设备的电气间隙和爬电距离》中的要求对电气间隙规定3类过电压设备的额定冲击电压值应设置为125kV，对应的最小电气间隙可以是230mm。
2.3.2 国内标准。国内的标准和国外的《铁路应用基本工作条件和基本规则》里的标准几乎要求是一样的。另外，在《铁路技术管理规程》第七章供电、给水设备中第156条描述如下：“接触网带电部分至固定接地物的距离，不应小于300mm；至机车车辆或装载货物的距离，不应该小于350mm。”但是上述描述仅仅在牵引供电设备中比较合适。
2.4 爬电距离
2.4.1 国外的标准：《铁路车辆上的电气设备基本工作条件和基本规则》中对额定电压为31kV、灰尘累积程度（定期清洁产生的偶然导电）、湿度(雨、雪、冰、雾)等的最小爬电距离进行限制是775mm。《铁路应用基本要求电工电子设备的电气间隙和爬电距离》标准中对额定电压为31kV、污染等级为PD4时的最小爬电距离则是992mm。
2.4.2 国内的标准：一般的国内的标准中对结构高度的描述有两种规格：结构高度为315mm绝缘子的爬电距离应该超过750mm；结构高度400mm绝缘子的爬电距离需要超过1000mm。
3 动车组高压系统的改进方案
3.1可以更换一单受电弓和车端跳线支撑绝缘子以优化高压系统。
3.2可以在车顶高压设备安装螺栓增设绝缘帽来优化动车组高压系统。
3.3主断安装座铺设硅橡胶绝缘垫。根据文中动车组主断路器的上面的情况，可以采用5mm厚的硅橡胶绝缘垫做成需要的主断平面形状然后包裹在主断路器安装平面上部和周围的地方，被覆盖的电气间隙可以满足300mm及以上的绝缘要求。
4 动车组高压设备的试验情况
4.1 车顶高压设备雷电冲击试验
4.1.1 将避雷器拆卸，其他部件按照原样相接，然后用电线连在主断路器的上、下接地夹后，对其进行雷电模拟冲击，发现如果达到146kV时会就出现击穿现象。
4.1.2 主断路器安装平面上部铺放硅橡胶绝缘垫，拆除避雷器，其他高压部件进行正确无误的相连。使用电线连接主断路器的上、下接地夹后，对其施加172kV雷电冲击试验，发现没有发生击穿现象。
4.1.3 卸掉受电弓到隔离开关的连接母排，进行170kV的雷电冲击电压3次，然后观察结果。
4.2 车顶高压设备安装螺栓增加绝缘帽试装
为了扩大电气间隙可以采用在车顶的受电弓、集成仪表箱、主断路器、避雷器和电缆支撑绝缘子的固定螺栓增设绝缘帽来满足可承受雷电冲击的要求，以达到保护车顶高压设备的安全。
5结语
车顶高压设备的绝缘设计必须综合考量多方面的影响，既要考虑动车组在雾霾、冰雹、大暴雨、大雪等恶劣天气对车顶高压设备绝缘性能造成的影响，又要防止因为绝缘问题所造成的危害，用加强绝缘性能的方式作为辅助，最后结合多方面绝缘设计的需求以打造更加安全的动车，使人类的出行变得更加便利。
参考文献
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论文作者:张博,王海涛,石守东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/25
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