趙慶偉

（青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司，山東青島266111）

動(dòng)車組車載避雷器檢修技術(shù)研究

趙慶偉

（青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司，山東青島266111）

避雷器是動(dòng)車組安全運(yùn)行的重要保護(hù)設(shè)備之一，其穩(wěn)定、可靠運(yùn)行對保證動(dòng)車組的安全供電起著重要作用?，F(xiàn)從影響避雷器壽命的因素入手，對動(dòng)車組避雷器的檢修技術(shù)進(jìn)行了分析研究，并介紹了CRH1型動(dòng)車組交流無間隙金屬氧化鋅避雷器的檢修方法。

動(dòng)車組；車載避雷器；檢修

0 引言

隨著我國高鐵事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的動(dòng)車組縱橫馳騁在祖國的大江南北。動(dòng)車組運(yùn)行的線路中不乏多雷雨天氣的地區(qū)。動(dòng)車組車載避雷器主要用于限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內(nèi)部過電壓，是保證動(dòng)車組電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保護(hù)設(shè)備之一。其正常運(yùn)行對保證系統(tǒng)的安全供電起著重要作用，是動(dòng)車組長期安全可靠運(yùn)行的有力保證。CRH1型動(dòng)車組采用的是交流無間隙金屬氧化鋅避雷器，本文以此為例，對動(dòng)車組高級修中避雷器的檢修技術(shù)進(jìn)行探討。

1 國內(nèi)外檢修現(xiàn)狀

與碳化硅避雷器相比，金屬氧化鋅避雷器（MOA）具有保護(hù)選擇性好、通流能力大、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但在電力系統(tǒng)使用中，也出現(xiàn)了這樣那樣的問題。避雷器常見故障有受潮和電阻片老化。MOA閥片受潮或老化后，由于取消了串聯(lián)間隙，會(huì)導(dǎo)致避雷器爆炸，使其他電氣設(shè)備失去過電壓保護(hù)，影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，國內(nèi)外從MOA投運(yùn)起就十分重視其運(yùn)行工況的檢測。在電力系統(tǒng)，對在線檢測的研究比較多。但在動(dòng)車組上，由于其運(yùn)行工況比較復(fù)雜，尚不具備在線檢測的條件，國內(nèi)外在鐵路車輛上也沒有關(guān)于此方面的實(shí)施先例。目前，鐵路車輛對避雷器的檢修策略一般為日常外觀缺陷檢查、事故后檢修和雨季前對設(shè)備進(jìn)行檢查。這種維護(hù)方式作業(yè)簡單，可操作性強(qiáng)，但只能檢出已損壞的不再工作的避雷器，對于尚能工作但已有缺陷、存在隱患的避雷器不能識別。因此，我們急需尋找到一種避雷器預(yù)防性計(jì)劃維修的技術(shù)和方法，通過預(yù)防性計(jì)劃維修，甄別出存在缺陷和安全隱患的避雷器，提前對其進(jìn)行更換，減少避雷器在線運(yùn)用故障，保證動(dòng)車組運(yùn)行安全。

2 金屬氧化鋅避雷器的壽命研究

通過壽命研究，合理安排避雷器的檢修周期，制定相應(yīng)的檢修策略和維護(hù)方式，可在保證其安全性和可靠性的同時(shí)兼顧壽命周期成本。由于各個(gè)路局線路環(huán)境和工況不同，可能會(huì)導(dǎo)致避雷器壽命不同，需要結(jié)合本地日常數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)制定相應(yīng)的檢修策略。

2.1 影響避雷器壽命的因素

通過分析影響避雷器壽命的主要因素，可制定相應(yīng)的維護(hù)方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢測手段。

2.1.1 車輛運(yùn)行環(huán)境對避雷器壽命的影響

車輛運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，主要包括兩大部分：一是外部自然環(huán)境因素，如溫度、濕度、氣候（雨雪、雷雨天氣，鹽霧等）、大氣污染程度、紫外線強(qiáng)度等；二是運(yùn)行線路環(huán)境因素，包括線路路況、電網(wǎng)供電質(zhì)量、隧道、會(huì)車等。

2.1.2 物理損傷對避雷器性能的影響

動(dòng)車組高速運(yùn)行中，車體外部的設(shè)備有時(shí)會(huì)因一些意外情況（比如石擊或飛鳥撞擊等）而造成一定程度的物理損傷。對于避雷器來說，我們可以根據(jù)傷害部位把物理損傷歸為兩類：

（1）絕緣子：絕緣子的物理損傷和外觀表面缺陷，可能造成避雷器絕緣性能的降低，影響最小電氣間隙和爬電距離。

（2）金屬表面：金屬表面一般難以劃傷，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。

目前這兩類情況對避雷器性能的影響都還沒有一個(gè)統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 反映避雷器性能和狀態(tài)的參數(shù)

研究避雷器性能和狀態(tài)與相關(guān)參數(shù)變化的關(guān)系，建立聯(lián)系。在不破壞避雷器原始結(jié)構(gòu)、不影響避雷器使用壽命的前提下，選取一些參數(shù)通過試驗(yàn)盡可能準(zhǔn)確地反映出避雷器的性能狀態(tài)，篩選出失效或存在隱患的產(chǎn)品。研究制定合理的避雷器測試方案，參數(shù)的選擇和確定是關(guān)鍵和難點(diǎn)。

3 金屬氧化鋅避雷器的檢修方法

針對以上分析，避雷器檢修方案主要由外觀檢查和性能測試兩部分組成。

3.1 外觀檢查

避雷器的外觀結(jié)構(gòu)包括傘群、底座和接線板。這些部位一直暴露在外部，因受風(fēng)吹雨打、烈日曝曬，加上車輛運(yùn)行時(shí)也可能遭受異物擊打、雷擊等，從而會(huì)對避雷器外觀結(jié)構(gòu)造成損傷，使其性能下降甚至失效。在檢修時(shí)，應(yīng)通過檢查外觀結(jié)構(gòu)首先篩查出因外部物理損傷造成隱患或缺陷的部件。

3.1.1 避雷器絕緣子表面缺陷的判定

根據(jù)表面缺陷的不同類型進(jìn)行區(qū)分：

（1）表面原始鑄造缺陷，如合模線等，建議繼續(xù)使用；

（2）運(yùn)行過程中造成的表面劃傷等，應(yīng)參考其他絕緣子表面缺陷的判定標(biāo)準(zhǔn)；

（3）有電擊傷的痕跡，建議進(jìn)行更換。

3.1.2 金屬表面缺陷的判定

金屬表面如有裂紋、電擊傷痕跡或缺損面積≥10mm× 10mm，建議進(jìn)行更換。

3.2 性能測試

研究電力系統(tǒng)對避雷器設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的相關(guān)法規(guī)和文件，結(jié)合供應(yīng)商相關(guān)材料和參數(shù)以及避雷器運(yùn)行中存在的問題，根據(jù)鐵路車輛運(yùn)行具體情況和GB11032—2010《交流無間隙金屬氧化物避雷器》，選取一些參數(shù)制定試驗(yàn)項(xiàng)：

（1）絕緣試驗(yàn)：2 500V兆歐表測量，避雷器絕緣電阻應(yīng)≥1 000MΩ。絕緣測試應(yīng)在浸泡法檢查密封性前后分別進(jìn)行，兩次測量數(shù)據(jù)都應(yīng)大于要求值。

（2）直流參考電壓實(shí)驗(yàn)：1mA時(shí)參考電壓不小于50kV，直流脈動(dòng)部分不超過±1.5%，直流參考電壓在浸泡法密封試驗(yàn)前后變化率≤5%。

（3）0.75倍直流參考電壓下漏電流試驗(yàn)：0.75倍直流參考電壓下漏電流不超過50μA。浸泡法密封試驗(yàn)前后分別進(jìn)行測量，試驗(yàn)前后變化量≤20μA。

（4）額定電壓下漏電流試驗(yàn)：浸泡法密封試驗(yàn)前后，在避雷器施加額定電壓36kV，通過避雷器的阻性電流分量≤2.2mA。

（5）密封性能試驗(yàn)：采用蒸餾水進(jìn)行密封試驗(yàn)，參照J(rèn)B／T7618—1994《避雷器密封試驗(yàn)浸泡法》執(zhí)行。為準(zhǔn)確判斷是否泄漏，浸泡時(shí)間不小于15min。

（6）憎水性檢查：浸泡出水后傘裙表面不應(yīng)有殘留水滴現(xiàn)象。

4 結(jié)語

動(dòng)車組的維修剛剛起步，為了不斷完善維修技術(shù)，降低運(yùn)營故障和維修成本，應(yīng)在動(dòng)車組通過正式驗(yàn)收并交付運(yùn)營后，繼續(xù)緊密跟蹤避雷器的運(yùn)行工況，記錄并整理避雷器相關(guān)故障數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)檢修方案。

［1］曾文慧.氧化鋅避雷器絕緣在線監(jiān)測原理及系統(tǒng)研究［D］.成都：四川大學(xué)，2006.

［2］國家電網(wǎng)公司.110（66）kV～750kV避雷器檢修規(guī)范［S］，2005.

2015－04－14

趙慶偉（1977—），男，河南鞏義人，工程師，研究方向：動(dòng)車組高壓電氣設(shè)備。