軌道交通直流系統設備絕緣安裝方式的選擇

張 釗

（重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司，重慶 401122）

城市軌道交通直流牽引供電系統為不接地系統。變電所的直流牽引供電設備需要采用絕緣安裝。在經過一段時間運營后，直流設備安裝的絕緣性能逐漸降低，甚至直接接地，給運營帶來了嚴重的安全隱患[1]。如何解決好直流設備的絕緣安裝，保護好直流設備的絕緣，成為越來越多地鐵運營公司關注的焦點。

1 現狀及問題分析

目前，對于直流設備的絕緣安裝無對應規范及要求，常規做法是在設備柜體底部與設備基礎槽鋼之間設置5～10 mm厚的條塊狀或整板結構的絕緣板材作為設備安裝面的絕緣，如圖1所示。設備的金屬安裝螺栓設置絕緣套管和絕緣墊片，作為設備安裝固定點的絕緣。

圖1 緣板板安裝方案

設備柜體對地絕緣電阻要求不低于2 MΩ（直流1 000 V）。在設備運行初期，絕緣參數均能達到國家標準要求，但隨著時間的推移，設備的絕緣性能降低，達不到標準要求。

本方案中的設備、基礎槽鋼、安裝螺栓之間的絕緣距離、爬電距離和絕緣間隙小，同時在安裝過程中產生的鐵塵、粉塵、濕氣易侵入絕緣安裝結構內部，降低了直流電氣設備的絕緣性能。后期更換絕緣板需要通過提吊處理，施工難度大，且可能影響運營安全。

2 改進絕緣安裝方案

針對一些影響直流設備絕緣性能的問題，在設計之初就應考慮能避免這些影響的安裝方法，以提高直流電氣設備的絕緣性能，減小絕緣性能降低和損壞問題發生的概率，增加絕緣安裝結構的絕緣距離、爬電距離、絕緣間隙距離，增強阻止鐵塵、粉塵、濕氣侵入絕緣安裝結構的能力[2]。

2.1 模塊化絕緣安裝系統

阻燃型隔離式模塊化絕緣安裝系統主要由設備安裝絕緣子（兩端帶安裝螺栓）和絕緣隔離填充件構成[3]。絕緣隔離填充件是厚55 mm的條塊狀電氣用熱固性樹脂硬質層壓板。它將設備底部與設備基礎槽鋼完全隔離，如圖2所示。絕緣隔離填充件具有阻燃性、吸水性小的特點。隔離填充件之間采用錯縫或定位孔的連接方式，絕緣電阻不小于100 MΩ（直流1 000 V），且能承受設備的重量，可在變電所環境下長期使用，不起層、不變形且不易損壞。

圖2 模塊化絕緣安裝方案

在隔離填充件上設置絕緣子安裝孔，絕緣子采用阻燃高強度復合絕緣材料[4]。上下兩端安裝的螺栓分別與槽鋼和設備連接，螺栓完全絕緣，絕緣電阻不小于100 MΩ（直流1 000 V）。絕緣子螺栓能承受設備安裝拉力和設備操作的振動力。

模塊化絕緣安裝系統設備底部基本與裝修面保持水平，直流設備斷路器小車進出開關柜通暢、維護方便。該方案絕緣效果顯著，整體美觀，在現有施工基礎上無需改動土建結構，維護更換簡便，性價比高，僅需按各廠設備實際開孔尺寸現場開孔。

2.2 整體絕緣安裝方案

整體復合絕緣材料將直流系統設備的金屬預埋件與地面完全隔離（如圖3所示），即使金屬螺栓與設備直接地接觸，設備的框架整體仍與大地隔開絕緣，同時在電纜孔壁涂有絕緣材料，保證直流設備不會由直流電纜接地，有效防止框架絕緣失效導致誤動與設備損壞。另外，該方案將設備的絕緣保護與人員的安全保護設置在同一范圍，避免了因絕緣膠墊絕緣失效與防火性差而引發的安全隱患，可更可靠地保護人員與設備的安全[5]。

圖3 整體絕緣安裝方案

整體絕緣保護系統能夠實現預埋件與大地的有效隔絕，實現大范圍的絕緣保護。一次絕緣，長期有效。但是，該方案施工面積大，成本較高，須與土建配合施工。此外，絕緣附著力需要經過時間的考驗，若后期出現開裂等問題，維護比較困難。

3 結語

目前，國內城軌直流設備絕緣通過在設備和基礎預埋件之間放置絕緣板的方式實現，其他方案則都處在探索、試點階段。要真正解決絕緣性能問題，還需進一步研究。一般認為不在現有的土建上進行較大改動的情況下，采用模塊化絕緣安裝較為可行。隨著工藝的改進，整體絕緣的安裝成本降低，整體絕緣安裝系統是一種較好的選擇。