接觸網防閃絡改造裝煤筒倉外掛托架

大同煤礦集團有限責任公司塔山鐵路分公司 倪國軍

絕緣子是供電維護中的重要部分，而線路上絕緣子閃絡、放電的發生與絕緣子臟污和潮濕有直接關系，也與設計安裝有很大關系。絕緣子因閃絡導致擊穿會引發接地故障和其他一些難以控制的事故如人身傷亡和設備燒損，同時也影響煤炭運量。絕緣子閃絡與絕緣子所處空間污染程度和大氣濕度有關；絕緣子積污程度又受絕緣子類型影響，也受環境影響。絕緣子在設計安裝時，有些絕緣子地處潮濕位置，如這次改造的項目塔山裝煤筒倉下方“不落弓”邊緣位置的絕緣子，該處絕緣子處在裝煤筒倉靠外沿位置（-260mm），易受裝煤時“過水煤”的蒸汽和煤塵的污染引起閃絡，是此次改造的重點。

1 裝煤筒倉下方絕緣子閃絡的原因分析

每年冬季裝煤時或遇較大雨雪天氣塔山筒倉臨邊絕緣子就會發生絕緣子閃絡，嚴重時引發擊穿、跳閘等故障。2018年冬季裝煤時的閃絡率甚至達到（11月～次年3月）發生閃絡率達到72%（監控觀察所得數據，可觀閃絡發生數/總裝次數），雨雪天氣時閃絡率達到13%，不僅影響外運且影響人身和設備安全，必須從根本上進行解決；據《普速鐵路接觸網運行維修規則》[TG/GD115-2017]規定：供電段每年應對接觸網周圍污染源進行調查，確定污穢等級，明確監測監控及清掃維護要求。特殊處所應縮短周期適時安排清掃。潮濕隧道的絕緣部件參照Ⅲ級及以上污穢等級管理。

據此確定塔山裝煤筒倉的污穢等級為三級區域，據絕緣部件監測監控及清掃維護要求，Ⅲ級及以上污穢等級區段清掃周期要求1年。針對塔山裝煤筒倉的清掃頻率（嚴重閃絡時）每三天一次已無法滿足防閃絡要求，說明閃絡絕緣子部位存在嚴重問題必須進行整改；現狀調查：如裝煤筒倉發生絕緣子閃絡、擊穿引發跳閘對同煤外運量影響巨大，總體情況比較嚴重。塔山筒倉共運行14年，沿底邊彩板房下方設置絕緣子，弊端日益突顯，雨、雪、水蒸汽均易附著在筒倉臨邊下方的絕緣子上，潮濕又導致煤塵容易附著，引發閃絡、擊穿、跳閘事故的發生。閃絡引發跳閘后有時導致無法自動重合閘、手動送電，造成長時間停電、引發事故搶修等問題。

2 應對措施

定目標：裝煤筒倉臨邊絕緣子閃絡率控制到8%以內，絕緣子擊穿次數降為0。

目標可行性分析：理論依據。根據《運行維修規程》規定，接觸網運行與維護應根據環境、污閃等影響供電安全的外部環境因素，建立有效機制，減少對接觸網設備運行安全的影響；人員素質。小組成員具有較高的文化素質，有高度的責任心和積極的工作態度；技術水平。小組成員經近九年的專業技術培訓，具有一定的業務水準；且參加T課題培訓教育30小時；實現條件。本課題得到公司上下的大力支持，并決定委派小組成員進行十余天的調研。外部承重總量小于0.2噸，遠遠小于橫梁承重量。經多方技術認可，可以執行方案改造。

根據現有條件及周邊環境，針對各項原因進行分析研究選擇了相應的對策進行整改：加強絕緣。利：更換爬弧距離更大的絕緣子，操作簡單，程序上只申請普通“天窗”即可。弊：受現有設備高度余量影響，可加的絕緣子有限；需要的加強絕緣子需另外的技術驗證；裝煤筒倉外掛托架改造項目。利：不落弓支撐架外移出裝煤筒倉下方，絕緣子部分遠離風險區段，根本上解決閃絡放電問題。弊：施工方法復雜，需要人員器具較多；需申請專用的“天窗”施工時間，預計為3小時。

2019年4 月1 號底選題后，經檢查、測量、統計至確定對策共用3天時間。此期間結合地段與設備的實際情況決定采用方法1、2結合進行處理，理論驗證后試看效果。采用的裝煤筒倉外掛托架改造項目能從根本上解決絕緣閃絡、擊穿問題。經過后期檢測從根本上解決了筒倉臨邊下方絕緣子擊穿問題，閃絡率控制在8%以下，絕緣子擊穿次數為0。有力保障了牽引供電安全運行，達到了課題活動的預期效果。

為確保裝煤筒倉外掛托架改造項目順利完成，廣泛聽取專業人員意見并經小組成員多次分析討論、研究、反復論證確定初步方案：結合今年及往年的筒倉引發的閃絡、放電現象，供電段于19年4月開展整治專項活動。徹底清除該地點絕緣子擊穿引發的接地故障和燒損設備故障，把裝煤筒倉1區的絕緣子外移到筒倉外側。即避免該處絕緣子與裝煤時升騰起的水蒸汽拉開距離，又加長絕緣子絕緣距離。最終確定方案為：外掛托架的改造辦法，使閃絡區的絕緣子徹底外移，并加長絕緣距離的保護措施，從而避免絕緣子閃絡發生后擊穿事故的發生。

裝煤筒倉外掛托架改造項目主要材料：自主加工成型豎向固定鋼板（900×900×12）個，自主加工成段槽鋼（120）若干，按需自主加工彩鋼板（10mm厚）若干，用成品再加工的絕緣子調節臺（200mm）1個，絕緣子調節桿（500mm）2個，自主加工成型鋼性接觸線連接架1套，FZSW42絕緣子（1000mm）1套，腳手架（8米）1套，特種螺栓（M24×900）若干。以上所述安裝于鋼板結構重量為0.0765噸，槽鋼構件為0.12噸，總重約為0.2噸，遠小于裝煤筒倉橫梁應力。用槽鋼豎立固定在裝煤筒倉的彩板側，打四孔，用特型螺栓M24打入筒倉彩板內，提前進行了裝煤筒倉內部構造檢測，預留承力索錨孔位置，在鋼板的右側固定槽鋼三角架，架設改裝立式絕緣子。

槽鋼三角架設計長度2000mm，與承力索垂直高度約430mm，空氣側方絕緣距離達到590mm（實測），符合接觸網運行檢修規則第一百七十二條接觸網空氣絕緣間隙大于300mm要求；用FZSW42/1000替代原有FZSW35/500絕緣子，有效增加絕緣爬弧距離200%，下端接200mm的補接裝置，再焊接500mm的調節端形成長度可調的結構；絕緣子固定架：使鋼性接觸線與可調節端連接，預留螺母孔11mm，用兩根長螺栓貫穿鋼性接觸網鋼管，避免偏移造成打弓等問題。

對托架進行安裝。選定4月16號、17號“天窗”作業時間進行改造安裝。16號：在裝煤筒倉彩板側安裝固定鋼板(900×900×12)和120槽鋼三角架。由于鋼板較厚重需M24×900螺栓與裝煤筒倉主結構進行連接固定，安裝后測量槽鋼三角架與承力索絕緣子空氣絕緣最近距離為590mm，滿足《普速鐵路接觸網運行檢修規則》中的接觸網空氣絕緣間隙要求。在槽鋼三角架下方安裝FZSW絕緣子1000mm直立長度，比之前的絕緣子有效絕緣距離增大1倍，調節臺200mm；17號：拆除原有鋼性接觸線上立式絕緣子架臺螺栓，長年使用螺栓生銹比較嚴重，鋼性接觸線已與立式絕緣子架臺成為一體，拆時須進行切割，為避免不落弓的鋼性接觸線受到影響，在切割時容錯量要保證在5mm左右，切割前需進行測量和確認，保證連接架的完整切割。在切割時嚴格做好防護防止火星飛濺形成灼傷。卸載后對不落弓裝置的鋼性接觸線進行水平測量和高度測量，保證平滑銜接。

3 檢測

電力機車通過時留人現場目測，看受電弓是否存在不平滑過渡。在安裝完成后，于安裝當日和4月至12月進行了進行測量和數據記錄和效果觀測，根據監控結果進行顯示，2019年4月至10月94次觀測濕閃率0、絕緣子擊穿0、跳閘0，2019年11月至2020年3月77次觀測濕閃率平均5.7%、絕緣子擊穿0、跳閘0；現場查看閃絡情況（裝煤時可見閃點為濕閃記錄，雪天、裝煤濕閃總歸為閃絡率統計，閃絡率=可觀閃絡發生數/總裝次數）；測量托架與不落弓高差，以托架為主參考項目對接兩組鋼性接觸線進行高差測量。

4 結語

結合地段實際情況創新采用“裝煤筒倉外掛托架”方法外移了閃絡絕緣子，從根本上脫離與潮濕空氣、臟污煤塵的接觸，使閃絡問題達到了根本性解決。改用FZSW42、1000mm的絕緣子代替原有FZSW35、500mm的絕緣子，提高了此處絕緣子安全性能和絕緣強度，有效增大了絕緣子的爬弧距離、提高了絕緣性能，使閃絡率降低到10%以下。整體改造用時120分鐘，日常天窗時間可進行改造，不用申請長時間的施工“天窗”，非常值得推廣。外移絕緣子后仍保有可調底座，對不落弓裝置的水平可方便調節，便于維護。整體結構輕便，改造方便快捷，穩定性能好。通過全過程質量控制和檢測結果顯示，此次整改是有效和穩定的，減少此處絕緣子出現閃絡放電現象10%以下，絕緣子擊穿次數為0，減少每年天窗維護時間660分鐘。