電氣化鐵路接觸網器件式分相絕緣器在改造中存在問題的分析與對策

摘 要：文章主要分析討論目前電氣化鐵路接觸網器件式分相絕緣器在改造或新建過程中因缺乏相關設計規范、技術標準或依據，致使完全不同的分相絕緣器類型在改造或新建過程采用了同樣的設計規范及技術標準，沒有因地制宜的進行考慮，最終導致在設備運行中可靠性與安全性的下降；并對目前存在設備安全運行風險的分相絕緣器，以及未來進行改造分相絕緣器設備提供了一些改進建議及對策。

關鍵詞：器件式分相絕緣器；改造；建議；對策

引言

隨著電氣化鐵路接觸網設備的不斷更新換代，一些性能差、可靠性低的設備逐漸被淘汰更換，取而代之的是一些設計更加合理，安全性、可靠性更高的產品，比如文中討論的器件式分相絕緣器，由于材質原因，經常會因滑道積碳而導致分相絕緣器絕緣能力下降，不僅增加維修成本，也降低了運行的安全性；因此，在改造或新建電氣化鐵路接觸網設備之分相絕緣器時，下圖這兩種早期生產的分相絕緣器（如圖1、2）生產廠家早已淘汰不生產了；目前，采用的是先進的斷口式分段絕緣器，由于存在斷口，積碳的困擾沒了，供電職工的檢修、維護工作也減少了；但存在的問題是在改造或新建過程中因缺乏相關設計規范、技術標準或依據，設計還是按原來的規范進行設計，施工單位也是按原來的施工方案進行施工，而真正到了設備管理單位進行維護時問題出現了，由于分相絕緣器采用了3個斷口式分段絕緣器，而設計及施工安裝時又沒有考慮線路因素，盡管斷口式分段絕緣器說明書中也提到了“由分段絕緣器組成的分相絕緣器不易設置于曲線處”，因為沒有技術標準和規范進行約束，仍未引起施工安裝人員的重視；所以，當分相絕緣器處于曲線處時，尤其是“S”彎道連續曲線時，給職工檢調工作帶來極大的困難。文中就隴海線天蘭段駱駝巷-桑園子區間在接觸網分相絕緣器改造時出現的問題闡述其產生的原因分析及今后在施工改造中一些建議與對策。

1 案例介紹

隴海線天蘭段駱駝巷-桑園子區間分相絕緣器頻繁打、碰弓事件

事件經過：因甘肅酒鋼公司榆鋼專用線建設影響，需將原來駱駝巷車站西面的分相絕緣器向西改移一定距離，以滿足電力機車運行要求；但在改移后，駱駝巷-桑園子區間上行分相絕緣器頻繁出現了電力機車受電弓打、碰弓現象，尤其是分相絕緣器東面的一組分段絕緣器打、碰弓現象非常嚴重，先后造成電力機車受電弓打、碰弓100多架，損失幾百萬；經過3次調整、3次更換，仍未完全根除設備運行隱患，浪費人力、物力，甚至浪費接觸網檢修天窗。

2 兩種器件式分相絕緣器的介紹與比較

（1）駱駝巷-桑園子區間上行改移前的分相絕緣器為早期的無彎矩型分相絕緣器（如圖1、2），特點為滑道與絕緣為一體，爬距為1800mm，構造簡單，維護方便，對線路參數要求也低；缺點為滑道表面容易積碳，影響絕緣性能。

（2）駱駝巷-桑園子區間上行改移后的分相絕緣器則采用了由3組DXF-（1.6）Ⅱ型分段絕緣器（如圖3）組成，其性能特點如下：

a.DXF-（1.6）Ⅱ型分段絕緣器爬距大于1600mm，絕緣性能良好，爬距大于1600mm，即使在一側長期停電或接地時，可避免分段絕緣器的燒損和擊穿；耐污能力強，在0.4mg/cm2（等值附鹽密度）及0.2mg/cm2（灰份）的情況下，耐污電壓超過40kV，適用于重度污染區，尤其像甘肅酒鋼公司榆鋼廠區這樣的環境。b.消弧能力強。消弧角隙≥300mm，符合《中華人民共和國鐵道行業標準》，適用于接觸網“V”型天窗停電作業方式，確保作業人員人身安全。c.使用壽命長。該分段絕緣器在正常使用的情況下壽命不小于15年。因分段絕緣器為非絕緣滑道式分段絕緣器，硅橡膠絕緣棒不與受電弓相接觸，金屬滑道、絕緣輔助滑道與接觸線在同一平面，無硬點，磨耗低，延長了使用壽命。d.重量輕、左右對稱，安裝調整采用負馳度，使接觸壓力較均勻，避免了硬點，滿足高度列車運行的需要。e.主體采用三角結構，由三根合成絕緣子以三角形布置與兩端金屬構架通過高強度粘接而成整體，以增加整體的剛性，克服平面結構易產生擾度的缺點，且主體絕緣棒與受電弓為接觸式，在主絕緣兩側有相對斜邊對稱的金屬滑道和候車平的輔助絕緣滑道使底面成為閉合平面，與電力機車受電弓接觸，使本體通過接觸線夾與接觸線連接，同側兩金屬滑道間有300mm的空氣間隙（消弧間隙），以便兩端有電位差時進行消弧，防止主絕緣件的燒損，兩側相對的金屬滑道間有一個重疊區，保證供電的連續性。

（3）駱駝巷-桑園子區間改移后的分相絕緣器采用了由3組DX

F-（1.6）Ⅱ型分段絕緣器組成，雖然爬距相比無彎矩分相絕緣器要小200mm，但由于一是有斷口的存在，二是滑道與主絕緣分離，因此能使主絕緣絕緣強度性能基本保持穩定，積碳問題得到了完全解決，因此維護工作量大大減少；但由于斷口的存在，在安裝時對水平的要求比無彎矩分相絕緣器的要求更為嚴格，只要稍與軌面線不在同一水平面，因此就有打、碰受電弓的風險。

3 原因分析

3.1 兩種器件式分相絕緣器運行的環境

駱駝巷-桑園子區間分相絕緣器改移前，無彎矩型分相絕緣器所處的區段為直線區段，而改移后的分相絕緣器所處的區段均為曲線區段，且駱駝巷-桑園子區間上行曲線半徑為600m。

3.2 檢修因素

由于鐵路工務系統一年兩次集中修整治，平時檢修更是頻繁，工務職工對鋼軌的起道、撥道造成鋼軌曲線超高發生變化，致使軌平面發生變化，供電職工檢修難度加大。斷口式分段絕緣器組成的器件式分相絕緣器設置在曲線處時，對檢修的標準要求更高、難度更大；因為，這時不能像在直線區段一樣直接利用水平尺檢查分段絕緣器的水平，而是要借助其它工具間接測量絕緣器與軌面的水平，自然很容易帶來誤差，更可怕的是，業務不熟的檢修人員會像調整分段絕緣器一樣直接利用水平尺將曲線處的分相絕緣器調整水平，造成的后果可想而知，這種情況在供電職工檢修時很容易忽視。

3.3 線路因素

一種是單純的曲線，這種曲線軌面參數更易變化，由于外軌的超高會隨著機車的運行，逐漸降低，而分相絕緣器卻維持原有的參數，分段絕緣器平面與軌平面誤差逐漸增大，超出了誤差允許的范圍，因此也就導致了弓網關系的逐漸惡化，分相絕緣器與受電弓碰撞的加劇。另一種就是“S”曲線，由于在分相絕緣器附近，內外軌高差發生了突變，帶來的問題就是分相絕緣器與軌面的水平基本無法調整，而且機車在通過此區段時會明顯的晃動，進而通過受電弓的作用，造成分相絕緣器的晃動，一旦分相絕緣器晃動，分段絕緣器平面與軌平面誤差也會瞬間增大，自然與受電弓的碰撞可能就會加劇。

3.4 機車因素

一是電力機車速度，速度不同，碰撞的結果也不一樣，同樣的誤差，速度越高，碰撞更加劇，弓網關系越差，嚴重時造成分相絕緣器或受電弓損壞；二是電力機車雙弓通過時，對分相絕緣器的影響也是很大的，因為在機車前弓通過時，在分相絕緣器震動未完全衰減前，后弓又繼續通過，造成了震動的疊加，碰撞的強度與機率都將大大增加。

綜上所述，駱駝巷-桑園子區間器件式分相絕緣器頻繁出現打碰弓現象的原因是上述幾種因素疊加的結果，但最主要的原因還是將斷口式器件式分相絕緣器設置在了曲線處，通過對駱駝巷-桑園子區間上行弓網關系較惡劣的分相絕緣器處的軌面參數進行觀察時發現，駱駝巷-桑園子區間上行分相絕緣器所處的曲線半徑為600m；而且，現場測量發現在東面分相絕緣器正下方，內外軌超高發生了突變，在距東面分相絕緣器向西外軌抬高了，向東由于為加直線區段，兩軌面線又為水平，這也就解釋了為什么東面分相絕緣器運行很長一段時間仍然不能從根本上解決打、碰弓的原因。

4 解決方案及建議

（1）將駱駝巷-桑園子區間上行斷口式器件式分相絕緣器進行改移，移至直線區段來避開外軌超高對斷口式器件式分相帶來的影響。但改移分相絕緣器位置雖然可以從根本上減少檢修的難度，但工程難度較大，且費用較高，不可取。（2）將駱駝巷-桑園子區間上行東面硬點較大的分相絕緣器更換為無斷口的菱形分段絕緣器或老式無彎矩分相絕緣器，雖然這種解決方法與目前設備技術更新理念相悖，但卻能很好的解決分相絕緣器硬點過大的問題。因為，目前這種分段絕緣器雖然先進，但不適用于這種現狀區段，如果能更換，就既能保證設備的運行質量，也能減輕檢修壓力與難度。（3）建議對設計規范及檢修規程中關于分相絕緣器設置的內容進行修改，因為在設計規范中，對于分相絕緣器位置的規范只描述為“盡量避免分相絕緣器位置設置于大于6‰的長大坡道地段”這種規范對于無彎矩式分相位置的設置是可行的，但對于斷口式器件式分相絕緣器，卻是缺少規范約束的，雖然可以在評審方案對分相絕緣器的位置設置提出建議，但卻缺乏相關規范、依據的支撐，未引起各專業人士的重視。

5 結束語

隨著電氣化鐵路以及高鐵的迅速發展，一些設計更合理、高效、穩定的產品也得到了突飛猛進的發展；但再好的產品，也要應用在最適合、恰當的地方，否則，會物極必反；但這些都需要相關規范、制度的及時完善，而不能用事故教訓來換規章、完善規范；只有產品在出廠前考慮各種環境、因素的多做試驗，提前對其進行約束，才會物盡其用，才能更好的推動電氣化鐵路接觸網設備質量質的飛躍，真正保證我國鐵路電氣化事業高效、安全的發展。

參考文獻

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[2]中華人民共和國鐵道部.接觸網運行檢修規程[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3][德]Kiessling，Puschmann，Schmieder.電氣化鐵道接觸網[M].北京：中國電力出版社，2003.

[4]吳積欽.受電弓與接觸網系統[M].成都：西南交通大學出版社，2010.

作者簡介：顧亮（1977-），男，漢族，甘肅隴西人，蘭州鐵路局蘭州供電段助理工程師。

劉建云（1982-），男，漢族，甘肅天水人，蘭州鐵路局蘭州供電段工程師。