動車組復合絕緣子不同運行里程性能分析和建議

溫州益坤電氣有限公司 吳友強

動車組復合絕緣子不同運行里程性能分析和建議

溫州益坤電氣有限公司 吳友強

動車組復合絕緣子是機車車輛高壓端與車體間的主要絕緣部件，其機械和電氣性能的優劣將直接影響到機車車輛的安全運行。本文對動車組不同運行里程、不同運行年限的復合絕緣子，對其進行了復合外套憎水性、工頻干閃絡、工頻濕閃絡、人工污穢、機械強度等對比試驗分析，同時，對動車組運行后的檢修和維護、更換，提供了參考和依據。

復合絕緣子；性能分析；維護

前言

近年來我國不斷加大電氣化鐵路領域建設，隨著京滬、武廣、成渝、蘭渝、滬昆、金溫、西成等鐵路客運專線開通，對動車組用復合絕緣子性能要求也在逐步提高。絕緣子既要承受風阻及氣流正負壓變化、又要耐受機械沖擊、海拔高度及南北溫差變化等惡劣運行環境因素的影響。這些因素將會影響絕緣子的整體性能的逐漸下降。據資料顯示，復合絕緣子在動車組運行已超過了8年,隨著動車組運行年限的增加，復合絕緣子的硅橡膠表面性能亦隨之發生變化，如硅橡膠材料老化、表面憎水性能降低等。因此為保證機車車輛安全運行，通過對動車組復合絕緣子的長期跟蹤、檢查，篩選出不同運行里程、不同運行年限的復合絕緣子進行了各項電氣和機械性能試驗和評估。

1.絕緣子試品選取

試驗選用了CRH2型動車組用車頂高壓隔離開關復合絕緣子，復合絕緣子運行里程分別為120萬、240萬、360萬、400萬公里，編號分別為1#-4#。絕緣子傘型均為大小傘結構，材料為高溫硫化硅橡膠，如圖1所示。分別對絕緣子進行了外觀檢查、憎水性測試、工頻干閃絡、工頻濕閃絡、人工污穢、機械強度等試驗。

圖1

2.外觀檢查

對絕緣子外觀檢查后發現，運行為360萬公里后的絕緣子傘裙邊沿有細小裂紋破損，裂紋長度約3mm。裂紋深度約為2mm；運行為400萬公里后的絕緣子傘裙有裂紋，裂紋長度約10mm，其余運行后絕緣子外觀均完整。硅橡膠復合絕緣子傘套為彈性體材料，在長期的運行作用下硅橡膠傘裙會出現耐風阻疲勞，這種耐風阻疲勞特性同時還與應力水平及循環次數的頻率有關，兩者的值達到一定的范圍時，硅橡膠傘裙的耐風阻性能會明顯下降，在絕緣子傘裙表面產生微小裂紋，隨著疲勞過程的進一步發展，硅橡膠傘裙由于疲勞損傷而出現裂紋或開裂（如圖2）。

絕緣子傘裙在運行過程中出現裂紋或開裂，不僅與硅橡膠絕緣子傘裙的抗撕裂強度有關，還與高溫硫化硅橡膠混煉配方有直接關系。

3.憎水性能測試

憎水性測試采用噴水分級法進行測試，對新品和運行不同里程絕緣子進行憎水性測試，結果見表1，絕緣子表面憎水性狀典型如圖3至4所示。

圖2

表1 運行復合絕緣子和新絕緣子憎水性測試對比結果

圖3 運行后絕緣子憎水性典型圖像

圖4 新絕緣子憎水性典型圖像

絕緣子憎水性測試結果表明，隨著運行公里數的增加，絕緣子憎水性等級也隨之下降。運行120萬、240萬公里的絕緣子表面憎水性等級仍在HC2～HC3級，而運行360～400萬公里的兩只絕緣子憎水性等級下降為HC4～HC5。從絕緣子外觀看，運行360～400萬公里的兩只絕緣子表面有明顯的污穢附著。污穢沉積在絕緣子表面后，在濕潤狀態下更容易發生電暈放電，而電暈放電會造成絕緣子傘裙材料的微觀變化，通過宏觀的憎水性下降表現出來。

4.工頻干、濕閃絡電壓測試

為了研究復合絕緣子耐電性能，對運行不同里程后的絕緣子和新制造的絕緣子按照GB/T1001進行工頻干、濕閃試驗，各進行4次工頻閃絡電壓，然后取平均值。

表2 干閃絡電壓平均值變化趨勢

由上表格2、3可知：

（1）運行里程數對干燥狀態下閃絡電壓幾乎無影響。

（2）濕閃電壓隨運行里程數的增加而下降。

（3）運行初期閃絡電壓下降幅度較小，運行超過360～400萬公里閃絡電壓下降幅值開始加速，閃絡電壓值仍達到絕緣子出廠檢驗要求。

表3 濕閃絡電壓平均值變化趨勢

5.人工污穢閃絡電壓測試

測試結果表明，絕緣子在等值鹽密度為0.1mg/cm2和鹽密度為0.4mg/cm2時閃絡電壓隨運行里程數變化而變化，見表格4。

表4 等值附鹽密度閃絡電壓變化趨勢

表5 機械負荷值變化趨勢

6.機械負荷測試

所有試品均進行彎曲負荷和扭轉負荷試驗，試驗結果均滿足出廠試驗要求，見表5。

7.總結

（1）絕緣子在動車組上安全運行后，個別絕緣子傘裙外觀有被擊打痕跡, 其裂紋破損現象均屬動車組在運行過程中遭遇外力擊打所致，除絕緣子的憎水性能有所降低外，機械性能及電氣性能依舊滿足絕緣子初始狀態的技術要求。

（2）硅橡膠復合絕緣子因為其表面能、良好的憎水性及憎水遷移特性而具有優良的防污閃特性和較高的污閃電壓。但隨著絕緣子運行時間的延長其表面能亦隨之降低；憎水性能降低同時還受到電場、紫外線、風沙及運行過程中的污穢物等的侵蝕，這些均會促使絕緣子表面粗糙度的形成繼而造成絕緣子憎水性能的降低。動車組每天運行后都要進段進行檢查清洗，每天的清洗或采用的清洗劑不同，而且受到環境、氣溫、時間等因素的制約，均會對絕緣子的表面能造成破壞而使絕緣子憎水性能的下降。

（3）為了確保機車車輛安全運行，對于250公里動車組用硅橡膠復合絕緣子運行里程大于400萬公里，建議更換新絕緣子。

[1]DL/T376-2010 復合絕緣子用硅橡膠絕緣材料通用技術條件[S]．北京，國家能源局,2010．

[2]范建斌,殷禹《復合絕緣子運行狀況評估方法》[J]．電網技術,2006,30(12)：24-27．