站场菱形联络分段烧损故障原因分析及对策 |
| 2012-07-02 15:32 作者：张国栋 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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摘要：通过对兰新线武嘉段目前所应用的菱形分段绝缘器常见故障形式的归纳分析，研究故障成因，并探讨相应对策。
关键词：分段绝缘器；烧损故障；对策
中图分类号：U225.4文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0120
【《硅谷》杂志2012年1月刊文】随着铁路发展所带来的对机车提速、重载等方面的要求，电力机车数量不断增加，中间站场调车频繁，加之碳滑板受电弓对分段绝缘器绝缘滑道底部的积碳影响，使得分段绝缘器故障频发。特别是其绝缘部件及分段吊弦的烧损故障，不仅使绝缘部件的绝缘性能大大降低，还易导致打碰弓故障的发生，部分故障情况直接影响调车作业和接触网设备的运行安全。所以，本文从兰新线武嘉段普遍应用的菱形分段绝缘器常见故障入手，通过现场烧损实物图片，分析故障成因并确定有效对策，继而提出一些对现实生产需求有益的思考。
1菱形分段结构形式
菱形分段绝缘器由于结构简单，安装快捷，过渡平滑等特点，在电气化铁路中得到普遍应用。如图1所示的菱形分段绝缘器，本体由2根绝缘滑道、2根铜导流板和1个桥绝缘子组成。桥绝缘子芯棒由环氧树脂和玻璃纤维布层压制成形。而绝缘滑道选用SMC（不饱和聚脂），SMC能满足有关规范中抗磨损寿命的要求，但它的抗漏性和抗电蚀损性能一般，在发生多次电弧闪烙或烧损时，会产生不可逆的导电通路或者因碳化而使绝缘强度降低。
图1菱形分段绝缘器
2菱形分段与受电弓滑板的配合特性
一般菱形分段绝缘器的检修调整以平行轨面为准，直线区段水平高差10mm以内，曲线处以1/7外轨超高为准，但这并不意味着受电弓滑板与分段滑道平行，分段绝缘器的检调标准实质是使二者在运行中同步接触，如果接触不同步就会造成导电部分虚接，引起拉弧，烧伤绝缘或导流部件，导致故障产生。
为减少接触线的磨损损失，电力机车受电弓普遍应用碳滑板，在长期运行过程中，会使大量的碳微粒粘附在绝缘滑道的下表面，从而使得绝缘强度降低，继而在运行过程中易导致闪络现象的发生。在拉弧严重时，更会烧损分段绝缘器零部件甚至烧断承力索，这一点对二者的稳定配合也具有一定的影响。
3菱形分段的起弧及灭弧机理
由于菱形分段绝缘器较其他几种绝缘器的滑道抗漏性差，消弧性和耐弧性也较低，所以在机车通过时常产生打火及拉弧现象为了使产生的电弧在短时间离开分段绝缘器而消失，按电场尖极放电原理，在导流板及绝缘滑道的相应部位相对的安装四个引弧棒，引弧棒使得消弧角的空气间隙小于分段绝缘器不同电位部件间的气隙值，当电弧发生时，出口处形成一个不大的电弧环，此处产生的电动力（磁吹）迫使电弧向上拉起，并沿消弧角的方向离开分段绝缘器。菱形分段绝缘器受结构形式的限制，消弧能力较弱，在有电压差的区段，时常出现烧损情况。
4站场联络分段绝缘器的故障形式及其原因分析
4.1故障形式
机车低速通过压差较大的分段绝缘器，若分段绝缘部分脏污，会使分段零部件严重烧损，现场集中表现为绝缘部件、导流滑道或分段钢吊弦、引弧棒、电气连接过渡部位的烧损。如下图所示。其中以钢吊弦烧损尤为常见，此类故障发生较为隐蔽，不易定期监控。
4.2原因分析
以武嘉线西屯车站28#-31＃及东乐车站18#-19＃分段绝缘器为例，在电化开通3年多的运行过程中，分别发生过2次和3次的故障情况。烧损情况中有两点相似之处：一是，烧损分段均为两车站东岔区最东端的分段，二是两分段烧断的分段钢吊弦均为靠近上行线路侧。这一现象说明，分段绝缘器在电压、电流的双重作用下，由压差引起的泄露电流是流向重负载端的，即压降较大一侧，这与现场实际是相符的。
原因分析为一是两分段一个处于供电臂末端（西屯31-28#处于张掖变电所1、2#馈线末端），一个因线路条件（山丹－东乐间上行线路上坡道多，下行线路下坡道多）造成分段两端存在同相电压差，在机车慢速通过或重载取流的情况下，导流板与绝缘滑道间引起电弧，在引弧棒不能及时切断电弧的情况下，造成绝缘滑道和桥式绝缘子的烧损，另外是电弧的飘移使得分段吊弦烧断，使得分段倾斜。二是分段绝缘器的绝缘部件脏污、绝缘滑道底部积碳严重等，缩短了绝缘滑道的有效绝缘距离，在电压、电流的双重作用下，泄漏电流会沿着被污染的绝缘滑道或桥绝缘子表面流向重负载端，此时机车受电弓通过，轻者造成绝缘闪络，消弧角隙烧伤，严重时，会引起绝缘滑道燃烧。三是检修工艺方面，在现场中往往重视水平的调整而忽视了驰度的调整，导致分段硬点大等问题的发生。
5应对策略
现场中，分段故障发生后一般不引起变电所跳闸，其形式相对隐蔽，检修人员往往对此类故障的检查、排除较为被动，所以就现场问题提出以下几点应对方法。
1）施工设计过程中尽量避开电力机车经常启动或停车取流的地点。
2）加强日常维护及检修标准。日常检修中重视定位点和线岔附近的分段绝缘器。对绝缘滑道及导流板、桥绝缘子要重点检查，对因烧蚀产生问题的，及时予以更换。严格按照清扫周期对分段进行维护，因地制宜区别确定各分段的清扫周期，因为污秽程度较高的绝缘部件在雨雪雾霾天气下，更易导致故障发生，
3）选材方面，选用成本较高但灭弧能力更高的GSM分段绝缘器。或改进、优化绝缘滑道环氧树脂的配方，进一步提高其耐热和耐电弧性能。
4）根据现场分段吊弦烧熔断点常位于吊弦下部距导流板10-200mm处的实际情况，设计分段绝缘器吊弦绝缘护管，长度200-300mm，选用质量轻、耐高温的陶瓷材质制成，可以增强分段吊弦的抗烧蚀能力及运行可靠性。
5）投用压差过大区段分区所设备，采取并联供电方式减少压差，并投用压互装置，加强日常末端电压的监控。
参考文献：
[1]于万聚，高速电气化铁路接触网[M].四川成都：西南交通大学出版社，2003．
[2]TB/T3036-200225kV电气化铁道接触网用分段绝缘器.（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载）
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