萬宏偉

（中鐵武漢電氣化局集團北京分公司）

高鐵接觸網(wǎng)絕緣管理問題及解決措施

萬宏偉

（中鐵武漢電氣化局集團北京分公司）

接觸網(wǎng)絕緣管理對于高速鐵路的正常穩(wěn)定運行而言具有非常重要的作用，然而由于我國在這方面的技術(shù)還不是非常過硬，所以接觸網(wǎng)還是經(jīng)常出現(xiàn)這樣或者那樣的問題。本文以具體事例為切入點，詳細(xì)分析了接觸網(wǎng)在使用過程當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)的幾類問題，在出現(xiàn)問題的原因進行了詳細(xì)的探討，并在此基礎(chǔ)上提出了針對性的解決措施和建議，以期能夠提升我國相關(guān)的技術(shù)水平。

高鐵接觸網(wǎng)；絕緣管理；問題；解決措施

1 引言

所謂接觸網(wǎng)的絕緣管理指的是按照接觸網(wǎng)所處的電氣化鐵路供電系統(tǒng)中有可能施加在接觸網(wǎng)上面的各種電壓，比如正常工作電壓、大氣過電壓以及操作過電壓等，并對接觸網(wǎng)的絕緣特性以及保護裝置的特性進行綜合考慮，以明確接觸網(wǎng)針對施加電壓的抵抗強度，采用這種方式將施加在接觸網(wǎng)中的各類電壓而引起的接觸網(wǎng)絕緣損壞以及影響接觸網(wǎng)正常供電的概率降到最低，達(dá)到鐵路運營上以及經(jīng)濟上所能接受的水平[1～2]。它涉及到的問題較多，主要有各類絕緣部件選配標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)置限壓措施、絕緣間隙的選擇。設(shè)計并維護好接觸網(wǎng)的要求就是有效地協(xié)調(diào)好相關(guān)的投資成本、事故損失費用以及運營管理成本三者之間的關(guān)系[3]。在具體的使用過程當(dāng)中，由于設(shè)計、施工以及產(chǎn)品質(zhì)量等多方面的原因，使得設(shè)備在正式投入運營之后出現(xiàn)各種的故障問題。本文主要針對這些問題進行分析并提出一些有針對性的對策以及建議。

2 問題分析及其對策和建議

2.1 外部原因?qū)е陆^緣子損壞

AF線懸棒式絕緣子（下面簡稱懸棒）在高速鐵路中的應(yīng)用廣泛，如果其自身質(zhì)量不合要求，那么在雨雪、雷電、融雪結(jié)冰以及霧霾等天氣不好時運行起來會存在很大的問題，另外在鳥害預(yù)防方面也不盡如人意，絕緣子閃絡(luò)跳閘是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的故障問題。AF線懸棒式絕緣子出現(xiàn)絕緣燒傷的原因主要有以下幾個方面：①在冬天的時候，懸棒式絕緣子上面有可能結(jié)冰，這些冰塊很有可能引起短路放電故障，進而使得懸棒式絕緣子出現(xiàn)燒傷，有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，由于這種原因造成的絕緣子損壞數(shù)量占到總數(shù)的15.8%；②在大風(fēng)天氣條件下，一些帶金屬性導(dǎo)電材料的異物，比如說遮陽傘或者帶熒光的風(fēng)箏等等纏繞在AF懸式絕緣子上面，那么就很有可能出現(xiàn)放電現(xiàn)象最終燒傷絕緣子，這種情況占燒傷絕緣子總數(shù)量的4.8%；③雷電或者霧霾雨夾雪等惡劣天氣造成懸棒式絕緣子出現(xiàn)絕緣放電破損，這種情況占到總數(shù)量的79.37%。也就是惡劣天氣是造成瓷式絕緣子燒傷最為主要的因素；④空氣中（灰）粉塵污染了絕緣子，造成放電燒傷絕緣子，其中如圖1所示為AF線懸棒型絕緣子示意圖。

圖1 AF線懸棒型絕緣子示意圖

措施與建議：①定期組織人員對絕緣子進行清理，積極采取科學(xué)合理的方法或者方式實施絕緣子的清掃工作。特別是針對那些環(huán)境非常惡劣的區(qū)段而言，應(yīng)該將其換成自潔能力以及憎水性比較強的硅橡膠絕緣子；②針對其他區(qū)段而言，應(yīng)該加大絕緣絕緣距離；③強化對上跨建筑物積雪以及AF線肩架上鳥巢的清除工作，避免融冰或者鳥巢落物導(dǎo)致短接絕緣子，對于經(jīng)常出現(xiàn)鳥窩的地方應(yīng)該裝設(shè)驅(qū)鳥器，以此防患于未然。對雷電多發(fā)區(qū)段增加避雷器或增設(shè)避雷線解決。

2.2 絕緣配合問題

所謂絕緣配合指的就是對電氣化鐵路供電系統(tǒng)中所有設(shè)備的絕緣性能進行綜合考慮，使得所有的設(shè)備在最大過電壓的時候都能夠達(dá)到相關(guān)的絕緣要求，特別是在大氣過電壓的時候。針對接觸網(wǎng)系統(tǒng)而言，在任何運行背景下（比如因為受電弓的抬升力或者是風(fēng)力的影響使得導(dǎo)線出現(xiàn)振動或者擺動），都必須要求導(dǎo)線以及它帶電金具，還有接地部分之間的空氣間隙其絕緣強度大于對應(yīng)的接觸網(wǎng)絕緣子絕緣強度。然而，上述的情況只是理想狀態(tài)，在經(jīng)濟上以及技術(shù)上基本上做不到。所以，在具體的使用過程中，需要堅持一個原則：如果進一步提升絕緣可靠性所耗費的成本，無法用降低絕緣損壞事故所節(jié)約的成本來補償?shù)脑挘蜎]有必要再以提升絕緣水平作為代價。換句話說，在處理牽引供電系統(tǒng)的絕緣配合問題的時候，如果無法避免過電壓破壞絕緣現(xiàn)象，那么就應(yīng)該采取措施將這種破壞控制在安全可控的可接受范圍之內(nèi)。

比如某高鐵在隧道內(nèi)設(shè)計接觸網(wǎng)的時候，只要求正饋線、供電線、接觸網(wǎng)等帶電部分到接地體的凈空靜態(tài)距離不應(yīng)該小于300mm，而在動態(tài)條件下應(yīng)該大于240mm，然而在設(shè)計的時候由于未考慮隧道內(nèi)空氣擾動及粉塵污染引起的線索對地絕緣距離隼間對地放電。所以該高鐵在使用過程中經(jīng)常發(fā)生空氣間隙被擊穿導(dǎo)致線索燒斷的現(xiàn)象，一旦相關(guān)的接觸網(wǎng)出現(xiàn)了斷線，那所造成的后果將會很嚴(yán)重。

對高發(fā)雷區(qū)段，該高鐵在每臺接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的位置雖然都安裝避雷器，完全符合設(shè)計規(guī)范接觸網(wǎng)裝設(shè)避雷器的有關(guān)要求，但是該高鐵線路自2010年運行至今，已經(jīng)明確的由于雷擊引起的接觸網(wǎng)跳閘事故就有12起，這其中在500m范圍內(nèi)裝設(shè)了避雷器的就有4處，500～1000m范圍內(nèi)裝設(shè)有避雷器的就有5處，大于1000m范圍外裝設(shè)了避雷器的是3處。其中，某區(qū)間的一個絕緣子在遭受雷擊的時候距離其最近的避雷器只有50m，由此可見，避雷器其防雷效果不是非常理想，有待進一步深入研究。至于出現(xiàn)雷擊的原因，經(jīng)過分析之后認(rèn)為，該高鐵線路是新建的線路，整個沿線大多數(shù)情況下周圍都沒有比較高大的建筑物，再加上接觸網(wǎng)設(shè)備通常都是在最高點，所以比較容易遭受雷擊。一些區(qū)段正饋線絕緣子干弧距離非常小，在確保絕緣泄露距離的條件下，如果裙邊直徑變大，那么裙邊距與地距離將相應(yīng)縮短，一旦遭受雷擊的時候就非常容易引起裙邊擊穿放電，形成閃絡(luò)。實踐已經(jīng)表明，即便是結(jié)構(gòu)高度非常大的絕緣子，還是會存在雷擊閃絡(luò)的現(xiàn)象。

措施和建議：①強化高鐵接觸網(wǎng)雷擊特點方面的分析。比如說某高速鐵路在《接觸網(wǎng)防雷專項評估報告》中就充分結(jié)合了我國高鐵的實際情況，經(jīng)過分析計算之后提出了在強雷區(qū)、高雷區(qū)等危險地帶的每一個錨段的中心錨結(jié)周圍增加設(shè)立一臺避雷器，而在多雷區(qū)或者少雷區(qū)每間隔一個錨段的錨段關(guān)節(jié)周圍增加設(shè)立一臺避雷器，以此來減小感應(yīng)雷電壓對其造成的影響。上文中已經(jīng)敘述過，即便是在500m范圍內(nèi)設(shè)立了避雷器，還是存在4次避雷器雷擊閃絡(luò)。所以，應(yīng)加強對于雷害點附近環(huán)境特點、雷擊絕緣子受損情況以及鄰近避雷器設(shè)置動作情況等的分析，不斷累積防雷實踐經(jīng)驗，不斷強化對于雷害規(guī)律和特點的認(rèn)識；②提升高鐵接觸網(wǎng)抗雷擊的能力。應(yīng)該充分結(jié)合實際具體情況，強化接觸網(wǎng)絕緣配合以及設(shè)備防雷措施方面的設(shè)計，以達(dá)到即便是遭受了雷擊供電設(shè)備也不會出現(xiàn)損失的目的。對于高鐵接觸網(wǎng)絕緣子的絕緣性能應(yīng)該進行重點研究，使得絕緣子抗雷擊能力不斷提升，即便是遭受了雷擊閃絡(luò)，只是出現(xiàn)跳閘問題，進行重合的時候可以成功，這樣的話就不會造成絕緣子出現(xiàn)破壞性的損壞；③針對那些絕緣間隙不好調(diào)整或是無法調(diào)整的地方，必須在線索上面另外裝設(shè)預(yù)交式護線條和絕緣護套，采取這樣的措施之后，如果出現(xiàn)了空氣間隙擊穿事故，也不會由于線索燒斷而導(dǎo)致更大的事故；④增設(shè)高于接觸網(wǎng)的柱頂避雷線。

3 結(jié)束語

總體而言，我國最近幾年來高速電氣化鐵路得到了較好的發(fā)展，在絕緣管理以及雷電防護方面雖然已經(jīng)做了大量的工作，獲得了一定地成效，但是還有存在著非常多的問題，這些問題的存在要求我們不停的去探索，除了本文中具體介紹的幾點故障問題之外，還會存在其他的問題。因此對于高速鐵路接觸網(wǎng)的運行及其維護而言，必須要做到“明察秋毫，心細(xì)如發(fā)”，只有這樣才能不斷地發(fā)現(xiàn)問題并在此基礎(chǔ)上累計經(jīng)驗，從管理上、技術(shù)上確保安全，從而不斷提升我國高速電氣化鐵路技術(shù)。

[1]兀新野.鄭西高鐵接觸網(wǎng)絕緣管理問題的分析與對策[J].電氣化鐵道，2015（01）.

[2]鄧建鋒.高鐵鐵路接觸網(wǎng)分段絕緣器維護管理的分析及對策[J].軌道交通，2013.

[3]張寶奇，唐偉.對鄭西高鐵接觸網(wǎng)正饋線絕緣子整治措施的探討[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2012（12）：20～21.

U226.8

A

1004-7344（2016）01-0054-02

2015-12-25

萬宏偉（1974-），工程師，本科，接觸網(wǎng)專業(yè)。