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摘要：本文提出绝缘子污秽是引起污闪的一个重要原因，依据电压等级和污秽等级对绝缘子进行放电试验，通过泄漏电流监测、视频拍摄和红外热成像拍摄的方式记录放电现象和结果，获取了大量的放电试验资料，得出了绝缘子放电特性结论。
关键词：地铁接触网；绝缘子；污闪；污秽等级；放电试验；红外热成像
0 引言
随着时间的推移，地铁接触网绝缘子的表面会逐渐积累大量污秽，在一定气候、环境下会引起污闪，造成大面积、长时间停电故障，属于接触网频发性事故之一。绝缘子污闪是一个复杂的过程，通常可分为污秽积累、污层受潮、形成干带、沿面放电的出现和发展四个阶段。污闪预防措施主要有：加大爬电距离、涂刷憎水性涂料、定期清扫等，清扫可以说是预防污闪的根本措施。了解绝缘子污闪的放电特性和状态，对绝缘子污秽度预测以及污闪预防的意义重大。
图1 地铁接触网绝缘子安装位置及伞型结构
1接触网绝缘子放电试验研究
为了了解绝缘子污闪的放电特性和状态，对接触网绝缘子本身进行放电试验研究是必不可少的。放电是一种不稳定的现象，需要对绝缘子制造放电的方式、对放电等级进行划分的方式和依据、放电的现象和结果的记录方式等进行科学深入地探索。
对于绝缘子制造放电的方式，需要在保证安全的前提下，按日常运行电压等级进行施压，因此我们采取直流1500V、交流2000V到14000V分别进行施压；对于对放电等级的划分，首先依据的是电压等级，其次还要依据污秽等级；对于放电现象和记录，采取监测泄漏电流、视频拍摄和热成像拍摄的方式，使用热成像仪从绝缘子正侧面拍摄温度分布图像，记录温度在绝缘子轴线方向的分布情况，分别拍摄放电时和放电后两个阶段的温度分布，依次得出放电的区域特性和强弱特性。
1.2放电试验设备
试验设备如下：①柔性接触网绝缘子1个；②15KV交流耐压测试仪1台；③手持式热成像仪1台；④辅材：盐水喷壶、电源线及接地电缆等；⑤ 100mA量程泄漏电流高精度测量装置1套。
1.3放电试验方法
试验前，将绝缘子利用干燥木块架空在桌台上，保证稳固。绝缘子尾端使用电缆连接地排接地，绝缘子顶端导体用电缆连接到施压测试仪输出端。
依据GB/T16434规定，对于绝缘子污秽等级划分为四级：轻度污秽、中度污秽、较严重污秽、特别严重污秽。测定方法是，从绝缘子表面取样，溶解于一定量清水中，测得每平方厘米表面的可溶解盐量，按照下表1得出污秽等级。
表1污秽等级与盐密对应表
为了模拟污秽等级，根据电解质导电原理，饱和盐水的导电性能最好，因此使用饱和盐水喷雾模拟最严重污秽，按照上表的不同等级盐量倍数关系，可以得出，不同污秽等级对应盐水浓度应该为表2所示：
表2污秽等级与盐水浓度对应表
使用以上四个浓度等级的盐水对绝缘子整个表面进行均匀的喷雾，如下图2所示
图2 四个浓度等级的盐水对绝缘子整个表面进行喷雾
对喷有100%浓度盐雾表面的绝缘子，使用直流1500V电源进行施压测试1分钟，观察漏电流监测上位机泄露电流的值，拍摄整个过程视频。同时使用热成像仪从绝缘子正侧面拍摄温度分布图像，记录温度在绝缘子轴线方向的分布情况，分别拍摄放电时和放电完两个阶段的温度分布。
图3 DC1500V电源进行施压测试
对喷有四个浓度等级盐雾表面的绝缘子，使用AC15kV耐压测试仪，分别输出不同电压等级进行测试1分钟，观察漏电流监测上位机泄露电流的值，对绝缘子四个浓度等级盐雾表面的放电过程记录4段视频文件，同时使用热成像仪从绝缘子正侧面拍摄温度分布图像，记录温度在绝缘子轴线方向的分布情况，分别拍摄放电时和放电完两个阶段的温度分布。
图4 AC15kV耐压测试仪进行不同等级的放电
2试验结果
2.1放电特征及泄漏电流记录
使用AC15kV耐压测试仪，按照如下表3的电压等级和污秽等级进行测试，每个项目测试时间1分钟，观察漏电流监测上位机泄露电流的值，对绝缘子四个浓度等级盐雾表面的放电过程进行观察记录，记录结果如下表3所示：
表3放电过程进行观察记录结果
2.2放电热成像记录
使用热成像仪从绝缘子正侧面拍摄温度分布图像，记录温度在绝缘子轴线方向的分布情况，分别拍摄放电时和放电完两个阶段的温度分布，如下图5～8所示为各电压等级和污秽等级典型的放电前后的热成像图，受篇幅限制，只展示部分图片。
图5 10%浓度盐水_AC8000V放电时及放电完
图6 25%浓度盐水_AC8000V放电时及放电完
图7 50%浓度盐水_AC8000V放电时及放电完
图8 100%浓度盐水_AC8000V放电时及放电完
3试验结论
测试结果表明，绝缘子在一定条件下会出现绝缘电阻降低、放电的现象。电压越大、表面污秽的电解质浓度越大，则绝缘电阻越小、放电程度越剧烈。
对于四个浓度等级盐雾，AC15kv耐压测试仪进行各电压等级测试结果表明，随着电压升高，绝缘子表面从零星放电逐渐发展成沿面放电、盘片间放电、整幅绝缘子放电。放电时，电弧产生部位温升明显，由于绝缘子的伞裙结构，在电弧爬电过程中，往往受到伞裙的阻挡，因此，在放电完成后，伞裙的边缘部位热点较为集中，从热像仪拍摄的众多图片中可以看到这种情况。另外，在绝缘子与外围构件的连接点处、接触电阻较大的地方，热点较为明显。但由于绝缘子的特殊结构，使得整个试验过程中并未发生漏电流和击穿现象。
4 小结
了解绝缘子污闪的放电特性和状态，对绝缘子污秽度预测以及污闪预防具有重要意义，通过进行科学有效的放电试验是了解地铁接触网绝缘子放电特性和污闪的有效途径。通过本文介绍的该项放电试验，记录了大量的第一手实验资料，初步得出了绝缘子的放电特性。后续我们将据此进一步深入研究，包括绝缘子的污秽度预测、污闪预防以及绝缘子泄漏电流的监测。
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作者简介：
何远毫（1982-），本科，工程师，从事城市轨道交通供电及自动化系统设计研究工作。
论文作者:何远毫
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/31
标签：绝缘子论文; 污秽论文; 等级论文; 浓度论文; 盐水论文; 电流论文; 电压论文; 《建筑模拟》2018年第10期论文;