影響高速鐵路站場分段絕緣器運行狀態(tài)的因素分析

王 偉 中國鐵路上海局集團有限公司杭州供電段

1 引言

分段絕緣器是高速鐵路接觸網的電氣分隔設備。它將使用同一相電的接觸網分隔成幾個相互獨立的供電范圍，當發(fā)生故障時，能夠縮小停電范圍，減少對運輸的影響。在高速鐵路站場廣泛應用在上下行渡線以及場間渡線中。在接觸網的所有懸掛設備中，分段絕緣器有著集中荷載大的特點。部件主要包含導流滑道、接頭線夾和絕緣元件等。同時受線路條件、行車速度、受電弓壓力、自然環(huán)境等因素的影響也非常明顯。

2 分段絕緣器的結構形式

管內杭甬、杭長段高鐵中使用的分段絕緣器，主要是由兩側懸吊組件和絕緣滑道所組成。接觸線的張力由各部件實現平衡。分段絕緣器的銅導流板主要承擔了機車受電弓的沖擊磨損及導流任務。吳江天龍DXF-(1.6)II型分段絕緣器實物圖如圖1所示。

圖1 分段絕緣器實物圖（吳江天龍DXF-(1.6)II型）

3 運行工況

處于高速鐵路站場的分段絕緣器，每天都會有高頻次的過車作業(yè)。杭州東站，亞洲最大的高速站場之一，擁有分段絕緣器31臺，在2018年7月1日調圖后，車站每日累計過弓次數達888次，其中每日過弓50次以上的分段絕緣器有7臺，單臺分段絕緣器過弓次數最高達75次，對于分段絕緣器的運行壓力非常大。且近5年規(guī)劃中涉及到杭州的高鐵線路還有多條，一旦高鐵線路開通后，每日的過弓次數還會增加，對于分段絕緣器的運行壓力還將進一步加大。一旦分段絕緣器運行狀態(tài)出現異常，必將影響高鐵線路的正常運行，且分段絕緣器多處于上下行渡線以及場間渡線中，故障影響范圍遠大于區(qū)間接觸網設備故障。

4 設備運行磨耗

高速鐵路站場分段絕緣器日常承載較大的行車負擔，通過對杭州東站31臺分段絕緣器普查發(fā)現，分段絕緣器的運行磨耗問題較大，主要集中在上述的導流滑道過渡點，接觸線夾端頭處。通過參數比對分析發(fā)現由于站場設備復雜，有些分段絕緣器都牽扯多組線岔，在安裝初期就不能按技術標準實現調整，屬于在非標狀態(tài)下運營，在天氣變化影響下各線索的伸縮導致接觸懸掛相對位置發(fā)生位移，會直接影響分段絕緣器的技術狀態(tài)。分段絕緣器技術狀態(tài)不達標，在過弓時的磨耗程度就會加大，嚴重時將出現打碰弓的現象。

實例分析：杭州東站210-208號分段絕緣器的原始參數如表1所示，在修前分段絕緣器對應于兩側吊弦的負馳度能夠達標，對應于兩側定位點的負馳度略顯不夠，但最大的問題在于滑道于鋼軌面不平行與垂直方向分段絕緣器承力索絕緣子串與分段絕緣器的本體不在一個平面內。

表1 杭州東站210-208號分段絕緣器修前修后參數比照表

杭州東210-208號分段絕緣器，位于杭州東站滬杭長場南邊末端如圖2，屬于上下行渡線分段，前后還聯(lián)動3組線岔，由于處于站場末端，已經位于線索錨段落錨處，承力索與接觸線的線脹系數在末端累計造成的，該組分段絕緣器的技術狀態(tài)受天氣原因影響非常大。

圖2 杭州東站滬杭長場210-208號分段絕緣器位置示意圖

按照補償調整，線岔校準，分段達標的整治方案，對該分段涉及的無交線岔、補償一并調整。保證相應設備的技術都處以達標狀態(tài)。調整后的參數如杭州東站210-208號分段絕緣器修前修后參數比照表中所示，分段絕緣器的技術指標達到規(guī)定的標準要求，現場分段絕緣器的承力索分段絕緣子串也位于了分段絕緣器的本體中間位置。

5 材質分析

圖3 分段絕緣器L型支架斷裂

L型支架斷裂的分段絕緣器處于杭州東滬杭長場17.18道南端尾部，主要起分束供電隔離作用，現場位置示意圖如圖4所示。

圖4 C324#-C328#間分段絕緣器現場位置圖

工區(qū)利用天窗對杭州東滬杭長場上行C324#-C328#間分段絕緣器L型支架進行更換，同時通過對拆卸下來斷裂的L型支架進行檢查分析部件圖如5、圖6所示，斷裂處剛好為L型支架的折彎處，且兩個斷口拼接吻合如圖7所示，由此可見可以分析判斷為L型支架折彎處長期受拉超過其承載能力導致斷裂。

圖5 斷裂的L型支架

圖6 斷裂的L型支架斷口拼接吻合

杭州東滬杭長場上行C324#-C328#間分段絕緣器L型支架斷裂如圖3所示。

圖7 斷裂的L型支架圖

高速鐵路站場分段絕緣器L型支架折彎處承載了分段絕緣器的全部重量，以及水平方向及垂直方向的運動負荷，在過車時L型支架折彎處的受力變化最明顯，超過金屬疲勞度后發(fā)生難以恢復的形變，這些形變肉眼難以察覺但是會對分段絕緣器的機械狀態(tài)埋下事故隱患，長期使用后就會發(fā)生類似于此次設備故障的情況導致L型支架折彎處斷裂。

針對該薄弱環(huán)節(jié)向廠家提出改進L型支架工藝的建議，例如吳江天龍DXF-(1.6)II型長支消弧角容易折斷，則后期更換為根據不同張力再次強化各零部件且消弧角稍短的FYFH-1.8AT型，包括之前發(fā)現的L型支架斷裂問題，因為最先受到列車的沖擊力一般都是來車方向有裂紋居多，故而需要更加牢固材質的支架替換，或建議在L型支架折彎處進行加厚制作，提高L型支架折彎處的機械承載能力，防止再次發(fā)生應正常運行受力后發(fā)生形變斷裂的現象。

6 對策和建議

（1）利用現代化手段6C系統(tǒng)對高速鐵路站場分段絕緣器進行常態(tài)化的運行狀態(tài)追蹤。將分段絕緣器列入日常重點巡視的項目，巡視檢查時要格外注意受電弓通過分段絕緣器的取流情況，觀察是否有振動大、拉弧或異常聲響等。當檢測到分段絕緣器參數發(fā)生變化超標時，應及時按照分段絕緣器調整程序和標準調整。尤其應該注意以下幾點：絕緣器主絕緣應完好，重點關注接觸線接頭線夾T頭是否入槽、主線彎角是否符合要求（無向下凸出、不頂觸分段絕緣器）、主線是否有滑移痕跡、損傷及磨耗程度。查看吊弦線是否燒傷、斷股，絕緣環(huán)是否燒傷等現象。

（2）為了便于追蹤檢查分段絕緣器的狀態(tài)和受電弓的狀態(tài)，可采取在分段絕緣器滑板和絕緣棒上做顏色標記的方法，這樣不但可以直觀的看出分段絕緣器的滑板和絕緣棒等部位的運行狀態(tài)和磨損情況，而且也為弓網聯(lián)合追蹤檢查提供了依據。

（3）在相關區(qū)段發(fā)生短路故障之后，都要對分段絕緣器進行檢查。檢查受電弓在通過分段絕緣器時，是否由于設備接地給分段絕緣器造成了損壞。如果發(fā)現燒蝕的痕跡，該部件則必須更換。

（4）根據分段絕緣器的運行環(huán)境、服役時間長短等不同情況，實施差異化檢修周期，重污染區(qū)、惡劣環(huán)境下等特殊處所下的分段絕緣器應制定科學合理的檢修維護周期。加強巡視，與關鍵點盯控，在清掃時注意按標準用柔軟的干凈布擦拭，禁止使用各種有機溶劑或者硬抹布以免損壞絕緣表層，務必保證絕緣子表面的清潔度。

（5）加強人員業(yè)務素質培訓，提高現場檢修作業(yè)人員對高速鐵路站場分段絕緣器的了解，熟練掌握各部件的的參數和標準，降低現場人工盲目調整的想象。

（6）分段絕緣器本體一般出廠已組裝調平，但現場更換安裝時還需再次對螺栓螺母的力矩再次緊固確認，嚴格按安裝工藝要求執(zhí)行，安裝投運后初期應加強過車時的弓網狀況，發(fā)現問題及時處理，對于各種參數標準要嚴格控制，一旦超出及時校正，保障其有正常使用壽命。

（7）實行精細化檢修，推行呼喚應答式檢修模式。每次檢修、調整或更換分段絕緣器時，高空作業(yè)人員及檢修小組負責人分別嚴格按照設備技術標準及參數，熟練掌握作業(yè)流程，由檢修小組負責人在地面將檢修、調整或的各步驟、技術參數以呼喚式向高空作業(yè)人員喊出，高空作業(yè)人員聽到后進行應答式復誦，并按復誦內容逐一進行作業(yè)，防止漏檢漏修的同時又可很好地精細化檢修。

（8）建議對于高速鐵路樞紐地區(qū)大型站場弓/架次數過多的分段絕緣器縮短更換周期。

7 結束語

隨著高速鐵路快速發(fā)展，對接觸網分段絕緣器運行要求越來越高。合理確定過車頻繁、拉弧嚴重、重污區(qū)段的分段絕緣器的定期檢查維護周期顯得尤為重要。做好人防、技防的結合，加強監(jiān)測和監(jiān)控，實時掌握高速鐵路站場樞紐接觸網分段絕緣器的運行狀態(tài)，提早發(fā)現隱患并及時整治，才能保障高速鐵路的可靠運行。