化工污穢造成接觸網絕緣子頻繁污閃原因分析及防范對策

鄭州鐵路局鄭州供電段 郭小兵

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化工污穢造成接觸網絕緣子頻繁污閃原因分析及防范對策

鄭州鐵路局鄭州供電段 郭小兵

介紹了兩處典型的化工污穢造成鐵路接觸網頻繁跳閘故障案例，分析了絕緣子污閃的機理，提出了切實可行的防范對策。

化工污穢 絕緣子 污閃 防范對策

電氣化鐵路接觸網絕緣子表面積污，在惡劣天氣下引起污穢閃絡，造成大面積、長時間停電故障，是頻發性事故之一。隴海線邵崗集站、新月線焦作—柏山區間接觸網2007年8月至2009年1月發生4次大面積連續污閃跳閘，多次發生零散跳閘，長時間中斷供電，對運輸干擾很大。斷路器反復受沖擊導致壽命下降，多處接觸網絕緣子閃絡擊穿，嚴重影響牽引供電設備安全。

調查發現，邵崗集、焦作至柏山區間分別靠近瑞霖復合肥廠（以下簡稱瑞霖廠）、多氟多化工股份責任有限公司（以下簡稱多氟多公司），導致上述跳閘均由兩廠排放的污穢造成。

1 化工污穢區段狀況及跳閘特點

1.1 污穢源距鐵路過近

《GB/T 16434-1996高壓架空線路和發、變電所環境污區分級及外絕緣選擇標準》規定：離化學污源和爐煙污穢300m以內為大氣特別嚴重污染地區，是污穢等級最高的Ⅳ級。經測量，瑞霖廠排污煙囪距鐵路78m，多氟多公司排污源距鐵路36m。均為大氣特別嚴重污染地區，應采取最嚴格的治污措施。

1.2 所排污穢具有腐蝕性

瑞霖廠主要排放物為SO2和含Cd、As、Hg、F廢氣，多氟多公司主要排放物為含氟廢氣，均為有毒有害物質，嚴重影響環境。污閃接觸網金屬構件腐蝕嚴重（見圖1），周邊植被異常枯萎。

圖1 污閃接觸網金屬構件腐蝕情況

1.3 污染物排放筒高度較低

瑞霖廠排污煙囪高15m，多氟多公司采用無煙囪排放污染物。

1.4 污閃絕緣子表面臟污不明顯

污閃絕緣子表面積灰不多，附著物多為白色顆粒，臟污現象不明顯，巡視不易發現。

1.5 頻繁跳閘持續時間長

邵崗集站接觸網2007年8月24日連續跳閘10次，中斷供電58分鐘，9月27日跳閘9次，中斷供電38分鐘。焦作至柏山間接觸網2008年2月24日連續跳閘9次，2009年1月31日跳閘4次。每次大面積跳閘均伴隨雨霧天氣，少則數小時，多則十幾個小時。

1.6 絕緣子污閃范圍大

距污染源約300m范圍內，接觸網絕緣子均發現閃絡燒傷。300m～500m范圍內絕緣子也有污穢吸附，但污穢積累速度減慢，由于清掃及時，未發生污閃故障。

1.7 跳閘均發生在雨雪霧等惡劣天氣

2 絕緣子污閃分析

2.1 污閃形成機理

一般而言，干燥狀態下絕緣子表面沉積的污穢物電阻很大，在霧、露、毛毛雨或者環境濕度較高的時候，污穢物中含有的可溶鹽成份溶解，產生正負離子，可在電場力作用下定向運動，相當于在絕緣設備表面形成了一層導電膜，產生較大的泄漏電流。

由于絕緣子表面材質的不同、形狀結構的變化、表面污層分布不均勻、污層潤濕程度不同等因素的影響，泄漏電流在設備表面上的分布不均勻。在電流密度比較大的地方，熱效應顯著，污穢物中含有的水分被蒸發，在絕緣設備表面形成干燥帶。由于干燥帶中的污穢物絕緣電阻值很高，壓降很高。當干燥帶某處的場強值超過起暈場強時，就會發生不穩定的沿面局部放電現象，呈間歇脈沖狀態。當放電火花熄滅時，由于此時已形成明顯的干燥帶，泄漏電流被干燥帶的高電阻限制到很小的值，泄漏電流的烘干作用幾乎終止，大氣的潮濕會使干燥帶重新濕潤，從而在場強較高處又產生新的放電火花。

由于絕緣子的泄漏距離較小，如果絕緣子臟污比較嚴重、表面充分受潮，就會出現較強烈的局部放電現象，泄漏電流脈沖幅值較大，可達數十或數百毫安。這種間歇脈沖狀放電現象的發生和發展也是隨機的、不穩定的，在一定的條件下，局部電弧會逐漸沿面伸展并最終完成閃絡，即污閃。

2.2 影響污閃因素

2.2.1臟污與濕潤

電壓、氣候、污穢是絕緣子污閃的三個要素，臟污、濕潤是構成污閃的兩項基本條件，二者缺一不可。絕緣子的泄漏電流最大值隨等值鹽密的增加成線性關系，隨相對濕度的增加成非線性關系。

2.2.2天氣影響

中到大雨時水滴較大，降速較快，對污染絕緣子有沖洗作用，凈化積污明顯，不易發生污閃故障。而在霧天，濃度越大，泄漏電流值越大，更易發生污閃事故。

3 防范對策

對于一般的高積灰、高鹽密污穢，防污閃技術措施主要有：提高絕緣水平（調爬及采用防污型絕緣子）、使用防污閃涂料、加強清掃。對于化工污穢，沒有現成經驗，我們先后嘗試了多種方法。

3.1 絕緣整治

3.1.1加強絕緣清掃，污閃可大大減少

在雨霧等濕潤天氣前清掃絕緣可有效避免污閃，但受天氣預報準確率、檢修天窗控制嚴格等影響，很難及時清掃絕緣子，故采取大大縮短清掃周期的方法。將檢規規定的6～12個月清掃周期改為干燥季節每月清掃，雨霧季每半月清掃后，多氟多公司附近接觸網污閃故障大大減少。

3.1.2更換合成絕緣子，污閃周期可以延長

硅橡膠合成絕緣子有優異的憎水性和憎水遷移特性，同時由于等效直徑小，泄露電流也就小于瓷及玻璃絕緣子，故具有相對較強的耐污閃能力。但當硅橡膠表面污層過厚，憎水性難以遷移至污層表面，在長時間的潮濕條件下，憎水性呈現逐漸減弱甚至暫時消失，導致絕緣子性能大大降低。多氟多公司附近接觸網更換合成絕緣子后，在不清掃的情況下，污閃發生的周期從半個月延長至三個月左右。

3.1.3更換大爬距絕緣子，防污閃能力略有提升

瑞霖廠附近接觸網按重污區設計，原采用爬距1400mm絕緣子，后更換為爬距1600mm絕緣子，實踐證明防污閃效果不理想。

3.1.4加裝絕緣子防塵罩，防污閃作用不大

為減少降落吸附在絕緣子上的污穢，在多氟多公司附近接觸網棒式絕緣子有電側第一與第二瓷裙間安裝大半徑防污罩，防污閃效果不理想。

3.1.5涂刷長效憎水涂層，在化工污穢區不適用

RTV涂料優異的耐污閃性能是設備爬距不能滿足要求時所采用的一種補救措施，主要用于變電站電瓷設備上。在多氟多公司附近接觸網絕緣子上涂刷RTV涂料，其后4個月為無雨期未發生污閃，但在首場小雨時再次污閃。其原因是化工污穢具有較強腐蝕性，RTV涂料易受到破壞。

3.2 污染源治理

3.2.1瑞霖排污設備改造后效果顯著

據瑞霖廠提供的由環保部門出具的污染物排放檢測報告，滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297－1996）二級排放標準。考慮到其排氣筒距線路很近且高度過低，我們要求其加高煙囪，利用高空氣流擴散快的特點，污染物向更高、更廣的范圍擴散，稀釋排放廢氣，減輕局部地區大氣污染。廠方將煙囪加高到55m，兩年來，未發生污閃故障，效果顯著。

3.2.2多氟多排污依舊，污閃仍在

多氟多公司拒不承擔治污責任，排污依舊，也未采用高煙囪稀釋法。在按半月為周期清掃絕緣子的情況下，污閃故障仍有發生。

4 結束語

目前，電氣化鐵道進入快速發展期，沿線化工污穢導致接觸網絕緣子污閃故障必然大量發生，這種電氣化鐵路的特有故障將大大降低牽引供電的可靠性，嚴重影響運輸安全。縮短污穢區絕緣子清掃周期，有明顯防污閃效果，但頻繁作業投入很大；其它加強絕緣的方法效果欠佳；污染源治理作為防污閃治本之策，應堅決要求執行。

建議鐵路主管部門聯合環保部門，加強對電氣化鐵道沿線化工污穢源的控制。禁止在鐵路近距離內（建議距500m以上）新建化肥廠、化工廠、鋼鐵廠、鋁廠等可能導致污閃的化工污穢源，對既有導致接觸網污閃的化工污穢源強制進行治污改造。

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