周晨輝， 劉玉榮

(1. 中國神華能源股份有限公司 神東煤炭分公司， 陜西 神木 719315； 2. 中國煤炭科工集團(tuán) 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

接觸網(wǎng)絕緣子是有軌/無軌運(yùn)輸供電系統(tǒng)的重要部件之一，其設(shè)計(jì)性能及產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)供電系統(tǒng)的絕緣水平及接觸網(wǎng)的懸掛性能。因此,絕緣子在研制的過程中，不僅要滿足系統(tǒng)的絕緣要求，還要考慮懸掛負(fù)載的抗彎性能要求，也就是通常所說的電氣性能及機(jī)械性能。

目前接觸網(wǎng)常用的絕緣子主要有電瓷、玻璃和復(fù)合絕緣子[1]。復(fù)合絕緣子是由有機(jī)合成材料組成復(fù)合結(jié)構(gòu)絕緣子，因其耐污閃、耐雨閃、免清掃、質(zhì)量輕、抗破壞的特點(diǎn)，在電氣化鐵路領(lǐng)域中的使用規(guī)模越來越大[2]。

1 概述

煤礦井下雙動(dòng)力(油電)無軌膠輪車是一種新型的礦用輔助運(yùn)輸裝備，其具有柴油機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力，分時(shí)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，在礦井輔運(yùn)巷道中分段運(yùn)行。當(dāng)車輛處于架線模式運(yùn)行時(shí)，要依靠巷道頂部的接觸網(wǎng)為車輛提供電能。礦井DC 1 500 V三軌式剛性懸掛接觸網(wǎng)與目前常見的城市無軌電車接觸網(wǎng)系統(tǒng)及地鐵剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)既有相似的地方，又有不一樣的地方。國內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)沒有任何可直接參考的規(guī)范與設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這是剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)在新的行業(yè)領(lǐng)域的首次應(yīng)用。

礦井DC 1 500 V接觸網(wǎng)雙懸掛式絕緣子是應(yīng)用于煤礦井下巷道內(nèi)三軌式剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)上的關(guān)鍵部件，采用復(fù)合材料，外形結(jié)構(gòu)區(qū)別于市面上在用的DC 1 500 V絕緣子[3]，是為適應(yīng)三軌式接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式而研發(fā)的。

2 結(jié)構(gòu)形式及技術(shù)要求

DC 1 500 V三軌式剛性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。懸掛底座一端為化學(xué)錨栓，嵌入巷道頂部混凝土中，承擔(dān)接觸網(wǎng)質(zhì)量。懸掛橫梁固定于懸掛底座上，懸掛定位座用以確定上、下行線接觸網(wǎng)位置，雙懸掛絕緣子固定于懸掛定位座之上，兩端分別懸掛正負(fù)極接觸網(wǎng)受流導(dǎo)軌。

1-懸掛底座； 2-懸掛橫梁； 3-懸掛定位座； 4-雙懸掛絕緣子； 5-受流導(dǎo)軌。圖1 三軌式剛性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.1 絕緣子結(jié)構(gòu)

圖2為新型礦井DC 1 500 V三軌式剛性接觸網(wǎng)用雙懸掛式絕緣子的結(jié)構(gòu)圖。與傳統(tǒng)的絕緣子不同，該絕緣子采用雙側(cè)懸掛的結(jié)構(gòu)模式，連接金具安裝在絕緣芯棒中間部分，并內(nèi)嵌螺紋套，用于安裝受流導(dǎo)軌。

2.2 絕緣子安裝

礦井DC 1 500 V三軌式接觸網(wǎng)用雙懸掛式絕緣子利用M12螺栓(一母一平一彈)懸吊在導(dǎo)軌定位座下部，左右兩端利用M16螺栓(一平一彈)固定正極軌、負(fù)極軌，下端利用M16螺栓(一平一彈)將接地導(dǎo)向軌固定在導(dǎo)軌吊夾上。絕緣子安裝如圖3所示。

1-金屬附件； 2-硅橡膠； 3-鑲嵌金具； 4-絕緣子棒芯。圖2 絕緣子結(jié)構(gòu)

1-M16螺栓; 2-彈簧墊圈; 3-墊圈; 4-金屬附件; 5-M12螺栓; 6-導(dǎo)軌吊夾; 7-導(dǎo)軌。圖3 絕緣子安裝

2.3 技術(shù)要求

1) 每套絕緣子壓板的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能保證腕臂與鋼帽間的正常工作滑動(dòng)荷重不小于18 kN的要求，短時(shí)(連續(xù)6 h)滑動(dòng)負(fù)荷不小于40 kN。

2) 絕緣子鑲嵌部件材料為不銹鋼，壓板、螺栓、墊圈及螺母材料為Q235(1級熱浸鍍鋅)，端部金屬附件表面按JB/T 8177—1999規(guī)定進(jìn)行熱浸鍍鋅；彈簧墊圈為65Mn鋼，表面電鍍鋅鈍化[4]。

3) 絕緣子形狀位置偏差：絕緣子軸線直線度不超過總長的5‰；絕緣子上、下金屬附件同軸度不大于1.5 mm；單耳-單耳型懸式復(fù)合絕緣子上、下金屬附件安裝面的平行扭轉(zhuǎn)角度一般不大于5°。

4) 絕緣子整套材料應(yīng)經(jīng)受耐漏電起痕和電蝕損實(shí)驗(yàn)，達(dá)到GB/T 6553—1986規(guī)定的TMA3.5～4.5 級，最大電蝕深度不大于2.5 mm；阻燃性達(dá)到GB/T 13488—1992規(guī)定的FV—0 級要求；拉伸強(qiáng)度不小于3 MPa，機(jī)械撕裂強(qiáng)度不小于10 kN/m；滿足憎水性特性HC1、HC2 級要求[5]。

5) 絕緣子表面單個(gè)缺陷面積(如缺膠、雜質(zhì)、凸起等)不大于25 mm2，深度不大于1 mm，凸起表面和合縫清理平整，凸起高度不大于0.8 mm，總?cè)毕菝娣e不大于絕緣子總表面積的0.2%。

3 性能測試及維護(hù)

依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和相關(guān)技術(shù)要求，所研制的雙懸掛式絕緣子如圖4所示。

圖4 絕緣子產(chǎn)品實(shí)物

3.1 絕緣子機(jī)電性能

經(jīng)過測試，絕緣子的主要機(jī)電性能如表1所示。

表1 絕緣子性能參數(shù)表

3.2 絕緣子維護(hù)

礦井DC 1 500 V三軌式接觸網(wǎng)用雙懸掛式絕緣子用于煤礦地下礦井巷道內(nèi)，由于長時(shí)間處在重污穢、高濕度環(huán)境下，會(huì)附著大量煤灰、塵埃及水珠，導(dǎo)致絕緣子表面連通，絕緣性能下降。為保證絕緣子的電氣性能，需定期進(jìn)行維護(hù)清洗。要求如下：

1) 絕緣子維護(hù)清洗前對接觸網(wǎng)停電。

2) 絕緣子清洗前檢查絕緣子外觀，對出現(xiàn)破碎、復(fù)合材料老化現(xiàn)象的絕緣子進(jìn)行更換。

3) 絕緣子清洗過程中，應(yīng)先使用專用清洗劑清洗后再用清水清洗，并用干毛巾擦拭。

4) 絕緣子維護(hù)或清洗完成后，利用專業(yè)儀器測試絕緣性能、憎水性能和電氣性能，滿足技術(shù)要求后，方可投入使用。

4 應(yīng)用情況

新型的絕緣子研發(fā)試產(chǎn)后，從2017年3月底開始在神華神東集團(tuán)的補(bǔ)連塔煤礦新建的2#輔運(yùn)平硐接觸網(wǎng)工程進(jìn)行了試掛，如圖5所示。在為期3個(gè)月的帶電試驗(yàn)期間，新型雙懸掛式絕緣子狀態(tài)良好，滿足使用工況要求。

(c)圖5 現(xiàn)場安裝試驗(yàn)

5 結(jié)論

礦井DC 1 500 V三軌式接觸網(wǎng)用雙懸掛式絕緣子，可以很好地適用于隧道、巷道等空間受限的情況。絕緣子本身具有良好的耐污性，電絕緣性能好，保證了各導(dǎo)軌間的絕緣要求，可適用于煤礦地下礦井巷道內(nèi)的重污穢、高濕度環(huán)境。本新型雙懸掛式復(fù)合絕緣子的研發(fā)取得了一定的成功，考慮到地下巷道長期高濕度、重污染的使用環(huán)境，該產(chǎn)品還有一定的改善空間。