普速电气化铁路分段绝缘器分析与探讨

摘要：分段绝缘器是铁路牵引供电系统的重要接触网构件，本文从现场实际的运行、维修和故障情况就普速电气化铁路目前采用的几种常用分段绝缘器性能进行分析与比较，并对分段绝缘器使用的注意事项和改进进行探讨。

关键词：分段绝缘器；分析；探讨

中图分类号：TU273 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2019）03-0048-04

Abstract：Section insolators are important fittings of overhead contact system in common-speed electrified railway. This paper analyzes and compares the performance of some common section insulators from actual running status， maintenance and equipment failure. It also discusses the operating requirements and the improvements

Key words：section insulator；analysis；discussion

引言

随着我国经济的飞速发展，在“交通强国、铁路先行”的理念下，铁路列车运行速度的不断提高，对接触网运营提出更高的技术要求。在此，结合目前在普速铁路实际运行的几种分段绝缘器，从结构特点、绝缘性能、消弧能力、技术指标、安装维护等方面的特点以及常见问题进行分析，对分段绝缘器的的安装选型、检修维护、运行管理进行探讨，提出相应的对策，以满足列车提速的要求。

1 分段绝缘器

分段绝缘器就是在接触悬挂中插入由绝缘部件、导流部件和零部件组成的构件，能使同相位的相邻两段接触悬挂实现电分段，并允许受电弓通过和不间断取流的接触网绝缘设备。

分段绝缘器一方面是满足电气分段、分束供电的需要；另一方面是方便进行装卸作业、机车维修、以及其他作业的需要。一般装设在复线线路车站上下行渡线间、同一车站不同车场间、货物线及进行装卸作业的线路上、铁路专用线路上、机车整备线或有备用水鹤的线路上、机车库线以及采用绝缘锚段关节有困难的车站正线及段管线等地点。

分段绝缘器按主绝缘部件运行时电力机车受电弓运行与其接触情况分：接触式和非接触式；按引弧情况分引弧型和非引弧型；按滑道情况分：滑道式和非滑道式；按消弧情况分：消弧型和非消弧型。

分段絕缘器受自然环境、行车速度、受电弓压力和接触网振动等因素的综合作用下，始终处于被动应付状态。由于运行条件苛刻、弓网配合条件差、停电维修维护困难等原因，目前能安全可靠运行，且适应速度较高的分段绝缘器已成为牵引供电运行管理单位的祈求。

2 性能比较

2.1 菱形分段绝缘器

菱形分段绝缘器，是较早的在电气化铁路运行分段绝缘器，代表厂家是西安铁铁路科学技术研究发展有限责任公司（西安铁路局科学技术研究所）。该型分段绝缘器在我段多年的运行过程中，因结构简单、质量较轻、安装（维修）方便、弓网无断口、过渡平滑、价格较低等优点，目前仍在我段普速电气化铁路（≤120㎞/h）的上大量运行。但存在以下主要问题：（1）消弧能力较弱，绝缘滑板造成烧伤（断）；（2）引弧棒在接触悬挂长期震动下容易在螺栓连接处折断。改进建议：一是改进绝缘滑板的制造工艺，提高耐磨性和耏污程度；二是改进引弧棒材质和制造工艺，避免引弧棒折断；三是提高绝缘滑板的耐磨性和耏污程度。

2.2 双桥分段绝缘器

双桥分段绝缘器是北京纵横机电技术开发公司（中国铁道科学研究院机车车辆研究所）在菱形分段绝缘器的基础上进行了改进，增加了1根桥绝缘子，由原来的1根变为2根。该型分段绝缘器继承了原有菱形分段绝缘器的结构简单、质量较轻、安装（维修）方便、弓网无断口、过渡平滑的优点，又因为角隙远离桥绝缘子，降低了电弧烧伤的可能性，另外桥绝缘子为可拆卸，更换零配件更方便。在我段运行过程中还是较为安全，目前在我段普速电气化铁路（≤120㎞/h）调车频繁的车站上大量运行。

2.3 双绝缘棒分段绝缘器

双绝缘棒分段绝缘器是西安铁铁路科学技术研究发展有限责任公司（西安铁路局科学技术研究所）研发的一种绝缘器，中间2根绝缘棒对受电弓起辅助过渡作用，绝缘棒绝缘层允许磨耗为2mm，磨损后可以通过绝缘棒转动角度72度继续使用（5个工作面）。该型分段绝缘器在我段运行过程中，虽然具有良好的消弧、耐弧能力、较高的耐压能力和较强的防污染能力，但是存在以下问题：（1）导流滑道较长，安装、调整难度较大，调整不到位容易引起机车受电弓打弓；（2）悬吊或支撑部件对其技术状态的影响较大，过渡不平滑时振动、振幅较大；（3）受机车受电弓冲击容易变形、断脱，甚至发生弓网故障。由于结构复杂、较为笨重等都给安装调试、运行安全带来了诸多问题。目前在我段现场运行中逐步淘汰。

2.4 鱼叉分段绝缘器

鱼叉分段绝缘器是北京纵横机电技术开发公司（中国铁道科学研究院机车车辆研究所）在德国Adtranz产品的基础上，研制、开发的，具有滑道无端口、绝缘部件不直磨、过渡平滑的特点。经过我段从2008年在焦柳线普速电气化铁路（≤200㎞/h）上的运行，发现存在以下主要问题：（1）质量较重，达到34㎏，容易造成集中负荷；（2）辅助接触线较长，2000mm以上；（3）安装时有方向性，闭口端朝来车方向。建议厂家：一是优化设计，采用新型材质，减少分段绝缘器的整体质量；二是通过实验，尽量减少辅助接触线的长度和接触线接头线夹的数量；三是采用新型材质，减少导流滑道的变形；四是改进设计，尽量取消安装的方向性。

2.5 DXF-1.60分段绝缘器

DXF-1.60分段绝缘器是吴江天龙电气化设备厂在欧洲高速电气化铁路分段绝缘器产品的基础上，研制、开发的一种新型的消弧型滑道式分段绝缘器。该型分段绝缘器主体采用锚头与三根绝缘棒的一体化结构，增强了整体的刚性，克服平面结构易产生挠度的缺点，且主绝缘棒与受电弓为非接触式，在主绝缘棒两侧有相对斜边对称的金属滑道与辅助绝缘滑道构成一个底部平面，与电力机车受电弓平滑接触、过渡。本体通过接触线夹与接触线连接，每侧两金属滑道间有消弧棒，以便两端有电位差时进行消弧，防止主绝缘件的烧损，两侧相对的金屬滑道间有一个重叠区，保证供电的连续性。因采用空气绝缘、金属滑道、绝缘辅助滑道与接触线在同一平面，绝缘部件不直磨、结构对称、过渡平滑、通过速度高且双向运行的特点，我段从2013年在部分地方开始安装使用，从四年来的运行情况来看，还是目前我段运行中最为理想的分段绝缘器。存在问题是：虽然整体重量19KG，相比较鱼叉分段绝缘器还是较轻的，但整体长度只有1120mm，容易造成集中符合。建议厂家采用新型材质，优化设计，既满足需求又减少分段绝缘器的整体质量。

3 问题分析

分段绝缘器在运行中，经常发生的问题是烧伤、闪络、击穿，经过现场运行分析，主要的原因有以下几点：

3.1 分段绝缘器的绝缘滑道与电力机车上的受电弓接触面为一整体平面，在与受电弓滑动接触过程中，由于受电弓滑板的粉末吸附于主绝缘滑道的底部并形成了一条炭化通道；

3.2 分段绝缘器在两端电压差较大的情况下，连通了吸附在主绝缘滑道上的粉末引起放电及电腐蚀，极易造成分段绝缘器闪络甚至击穿；

3.3 作业人员在维修过程中，由于未按工艺维修，加剧分段烧伤、击穿的程度。主要存在问题为：

3.3.1 分段绝缘器不水平，其底部与轨面连线没有保持平行（曲线区段很容易出现），受电弓经过时稳定性被破坏，从而造成拉弧；

3.3.2 分段绝缘器的纵轴线在水平面（以轨平面为参照物）上的投影与线路中心线不重合（或不平行）。一是由于相邻两定位点的拉出值大小方向不相同，二是在曲线地段不可能使其平行。从而，在受电弓通过时，分段绝缘器相对于受电弓产生横向摆动，使稳定性减小，很易造成拉弧现象；

3.3.3 分段绝缘器处，承力索与接触线没有处在同一铅垂面内（相对于钢轨平面），调整分段的两条吊弦长度不等。当温度变化时，两吊弦的偏移值不等，从而造成分段绝缘器不水平而出现拉弧现象；

3.3.4 分段绝缘器的调整吊弦在线路纵轴方向布置成“∧”或“∨”形均可造成分段倾斜拉弧。主要原因是由于承力索与接触线的线胀系数不一样，温度变化时，接触线相对于承力索会产生位移，但由于两吊弦方向不一致，从而造成一条拉紧，另一条松弛，使分段绝缘器不水平而拉弧。

4 采取措施

4.1 正确确定安装位置

分段绝缘器安装位置符合规定，距离定位点不得小于2m，应位于受电弓中心，一般情况下偏差不超过100mm。根据现场运行实践还应该注意：应避免安装在曲线上或在电力机车停车取流处；中心位置要兼顾相邻的定位点拉出值、有线岔的还应考虑线岔交叉点位置，确保三者不要超出允许误差范围。

4.2 合理选用合适类型

根据安装位置、运行环境以及车流密度等因素，结合不同类型分段绝缘器的特点，应该科学的选用合适的分段绝缘器。如：对于分段绝缘器两端压差较大的且电力机车机车频繁通过的区段，优先采用非接触、消弧、非滑道式分段绝缘器，即增加了耐弧能力，有避免绝缘器的烧伤；对于空气污染严重、雾霾较大及维修困难的地方，优先采用空气绝缘分段绝缘器。

4.3 加强作业单位联系

根据《普速铁路接触网运行维修规程》（铁总运[2017]9号）规定：“分段绝缘器不应长时间处于对地耐压状态。雨、雪、雾、霾、冻雨等恶劣天气下，起电分段作用的隔离开关严禁处于分闸状态。隔离开关应在作业开始前30分钟内断开，在作业间歇时间大于30分钟时应闭合，继续作业时再断开，作业结束后应及时闭合。”供电段（或管理部门）应加强与车务段、机务段、专用线等作业单位的联系沟通，确认“作业结束后应尽快合上隔离开关，恢复正常运行”以及避开在雨、雪、雾、霾、冻雨等恶劣天气下作业。

4.4 强化实施差异管理

结合《普速铁路接触网运行维修规程》（铁总运[2017]9号）规定，按照分段绝缘器使用说明书，设备管理单位还应根据受电弓通过的频繁度、分段绝缘器型号及其特点、运行环境、服役时间、两端压差等不同情况，实施差异化清扫、维修以及寿命周期。

4.5 科学细化维修工艺

结合各种型号分段绝缘器的技术参数，细化分段绝缘器维修工艺，做到每个型号一个维修工艺，增加工艺科学性以及现场人员的可操作性，具体措施如下：

4.5.1 在维修测量时，使用激光道尺对分段绝缘器的有关参数进行直接测量，减少了利用水平尺间接测量造成的误差和不合理性；

4.5.2 分段绝缘器处承力索与接触线尽量布置在线路中心，保持与线路中心平行，避免布置在曲线或导曲线上；

4.5.3 分段绝缘器的调整吊弦受力应尽可能相等，并保持对线路中心线同一个斜度。相对于两侧吊弦点有5～15mm的负弛度。根据现场运行实践还应该注意：应避免安装在曲线上或在电力机车停车取流处；中心位置要兼顾相邻的定位点拉出值、有线岔的还应考虑线岔交叉点位置，确保三者不要超出允许误差范围；滑道底面应平行于轨面，最大偏差不超过10mm；对于有些特殊的分段绝缘器还应该参考设备说明书上的要求。

4.4.6 加强恶劣天气巡视。在雨、雪、雾、霾、冻雨等恶劣天气下，加强对分段绝缘器的巡视，尤其是过车频繁的分段绝缘器，发现出现放电、拉弧、烧伤等情况及时采取间接带电作业方式对分段绝缘器的主绝缘进行清扫或申请临时天窗进行维修。

5 结论：

在环境污染日趋严重的情况下，分段绝缘器绝缘部件的使用寿命也受到了极大的影响，检修维护周期也被迫大大缩短，分段绝缘器的运行状态是目前接触网运行检修管理需要解决的一个重要问题。在铁路"大运输"、"大整备"的发展背景下， 将有力地推动铁路动技术改革和运营管理水平的提高，借此良机应充分研究、解决存在的问题，把我们的管理水平和设备质量推向一个别更新的台阶，使牵引变电设备跟上时代的步伐。

参考文献：

[1]TB/T 3036-2016 《电气化铁路接触网用分段绝缘器》

[2]TG/GD 116-2017 《普速铁路接触网运行维修规程》（铁总运[2017]9号）

[3]于万聚 《高速电气化铁路接触网》 成都：西南交通大学出版社 2003

[4]董昭德 《接触网》 北京：中国铁道出版社 2010年

[5]刘达民 《分段绝缘器和分相绝缘器的性能分析》 电气化铁道 2005.4

推荐访问:电气化铁路 分段 绝缘 探讨 分析