动车组绝缘子运行研究论文

随着电气化铁路向着高速、稳定、安全的方向发展，对铁路接触网的运行提出了越来越高的要求。然而，由于环境污染严重，绝缘子闪络频繁发生，导致供电系统异常，因此保证牵引供电系统的持续稳定供电，消除绝缘子的闪络现象势在必行。 1. 绝缘子 闪光原因分析 闪络主要包括污闪、雾闪和结冰，包括雨、露、霜、雾、风等气候效应，或粉尘、废气、天然盐碱、粉尘、鸟粪等污物、污染，以及粉尘、废气、天然盐碱、粉尘、鸟粪等其他污染。绝缘子污染的过程通常是渐进的，但也可能是快速的。 污染闪光 附加在绝缘子上的普通绝缘子在干燥条件下不导电，绝缘子将被冲走。但在环境污染较严重的地区，在污染源附近，空气中的化学原料、工厂附近扩散的化学物质，如碳粉、水泥粉、酸、碱度、金属性等，长期附着在绝缘子上形成结块。附着力强，不易被雨水清洗，残留表面，在遇到毛毛雨、雾气、露水等天气时，绝缘体表面附着在这部分污垢会被湿气淋湿，电导率大大提高，导致泄漏电流的增加。当泄漏电流的电场强度足以引起表面空气的碰撞电离时，电晕放电或辉光放电立即在铁帽周围开始，由于此时的大泄漏电流，导致一条薄的蓝紫色线。电晕或辉光放电可以很容易地转化成明亮的通道电弧。在大雾和露水天气中，污垢层的湿度增大，泄漏电流增大，局部长度在一定的电气条件下得以保持。一旦局部电弧达到一定的临界长度，电弧通道温度很高，电弧通道的进一步伸长不再需要更高的电压，自动延伸到贯穿两个阶段，导致绝缘子放电闪络。 雾(湿)闪光原因分析 在长时间的浓雾(潮湿)天气中，陶瓷绝缘子表面逐渐形成一层水膜。由于复合绝缘子疏水性能的丧失，由于绝缘子场强分布不均，复合绝缘子的表面也会形成水膜。同时，绝缘子表面被杂质覆盖，雾水成分复杂。绝缘子末端首先形成电晕和局部电弧放电。由于空气湿度的增加，空气击穿的场强会明显降低。由于绝缘体末端瓷裙之间的电弧击穿，一旦第一条裙部被破坏，第二条裙子就会产生更高的电压，重复刚才的过程，因为当交流电压超过零时，电弧就会熄灭，所以在这种情况下，当交流电压超过零时，电弧就会熄灭。绝缘子的闪络能否产生取决于电弧的发展和电离空气的流动。如果雾(湿度)相对稳定，电弧重新点燃，它可能会迅速闪光，反之，如果空气流动更快，电离通道就会迅速消失，不会演变成闪络。 结冰闪光原因分析 它主要由气象条件决定，是由温度、湿度、冷暖空气对流、环境和风速等因素决定的综合物理现象。较小的过冷水滴由于直径小、表面张力大，很难改变结构。也很难碰到凝结的灰尘，虽然温度低于摄氏零度，但仍处于下降的速度，慢慢地落在地上，形成了一场"冻雨"。这种过冷水是非常不稳定的。当液滴与地面上较冷的物体(如绝缘体)接触时，由于碰撞振动会引起过冷液滴的变形，液滴的表面弯曲程度降低，表面张力相应降低。绝缘子表面与结核的凝结作用相似，变形后液体过冷水滴附着，使冷却水滴在绝缘子表面凝结成肋状或肋状冰层，使绝缘子表面以RIM或RIM的形式覆盖在绝缘体表面。从而降低了绝缘子的绝缘能力，导致绝缘子的闪络。 2.关于闪络规律的讨论 污染累积因素 (1)绝缘子类型。对于绝缘子，平均直径越大，累积污染的能力就越大。在相同的污染条件下，悬链线倾斜安装绝缘子由于其结构特点和降尘面积，比水平绝缘子更适合于累积污染，因此更容易发生闪络。同一绝缘子的上表面比其他绝缘子更容易发生污垢，而且上表面容易闪络。 (2)污染源的影响 在供电线路设备附近，有院子、水泥厂、发电厂和焦化厂，它们会在绝缘子表面积聚污染，容易引起闪络。铁路货运越密集，也容易引起绝缘子闪络的主要原因之一。主要原因是列车运行速度为60~100 km/h，载荷中粉尘飞散，轮轨摩擦引起的金属粉尘也在绝缘子上飞溅，当污染严重时，会引起绝缘子闪络。研究还发现，桥面绝缘子长期处于河水蒸发范围，绝缘子相对湿度较大，绝缘子的拒水性能逐年下降。经过很长一段时间，绝缘体表面形成了一层水膜。 季节性因素 (1)天气影响 降水对绝缘子污垢有明显的影响。山东夏秋季(7、8、9月)绝缘子污染积累减少，冬季末(1、2、3月)绝缘子污染累积量最大。沿海地区由于湿度高、雨雪频繁，3月1日、2日也容易出现绝缘体雾闪络、冰闪络天气。 (2)温度和环境的影响 闪络高峰出现在清晨，因此形成雾的最佳时间和最大的降雪期也是绝缘体表面绝缘的最低时间，闪络概率较高。一般来说，当太阳出现时，逆温层消失，雾慢慢消散，闪络可能减少。 3.预防和控制措施 不同程度的受污染地区的划分 为了防止绝缘子闪络和断电，必须加强绝缘子的防污染工作。首先，要掌握污染物质的特性和污染周期，正确划分污染区域，为防闪络工作提供可靠依据。根据不同的污染和污染程度，制定不同的清洗方法和清洗周期。 定期按季节规定清洗绝缘子 加强绝缘清洗是防止绝缘闪络的主要手段。然而，由于绝缘子数量多，清洗任务繁重，对污染区进行了动态管理，进行了定期调查，并根据实际情况及时调整了污染断面。根据现行的污染区标准，将其列入分类帐，并主要对污染区的现状和变化进行检查。根据绝缘子污染累积规律，制定了科学的清洗周期，避免了盲目维护。目前，新兖州线的清理工作主要集中在每年的4月、5月、10月和11月。为了获得最佳的清洗效果，应在高频闪络前安排关键部位的清洗时间。严重污染的地区随时根据污染情况进行清理。此外，在冬季和春季融化季节清洗绝缘子水时，对绝缘子表面的污染进行清理是非常有效的，可以有效地减少绝缘子的污染积累。 更换 复合绝缘子 复合绝缘子具有良好的绝缘效果和较强的防污能力。第一，它对游泳有强烈的厌恶。复合绝缘子攀缘裙具有较强的疏水性。由于硅橡胶材料的特性，复合绝缘子表面形成水滴，污垢层难以润湿。从而改善了复合绝缘介质的表面状况，使污垢层不易形成连续导电层。陶瓷绝缘子表面漏电流很小，改善了绝缘子的闪络特性。第二，具有自清洁功能.复合绝缘子爬裙可以起到覆盖作用，可以减少绝缘子污垢，伞裙本身具有一定的坡度，表面光滑，是一种软弹性材料，在风的作用下，雨水的自洁能力强，伞裙本身具有一定的坡度，表面光滑，是一种软弹性材料。因此，复合绝缘子的污染积累、盐浓度明显降低，起到防污作用。因此，复合绝缘子适用于严重污染地区或沿海潮湿地区。 然而，数据表明，复合绝缘子由于其优异的疏水性和疏水性迁移而在某些领域得到了应用，但复合绝缘子的径向应力(垂直于中心线)非常小，因为它们具有优良的拒水和疏水迁移性能，而复合绝缘子由于其良好的疏水性和疏水性迁移而被用于某些领域。力学性能较弱。同时，由于其本身的材料，绝缘子表面闪络后的现象并不明显，因此一旦复合绝缘子闪络或内部损坏，故障检测不易观察，设备恢复困难。 4.结论意见 在电气化铁路运行中，为了保证电气化铁路的安全平稳运行，防止绝缘子闪络尤为重要。供电管理单位需要认真分析各种闪络产生的原因，合理安排清洗工作。不断总结经验，采取有效措施，确保供电安全。

什么是绝缘子 绝缘子是一种特殊的绝缘控件， 能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。 绝缘子不会由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。 绝缘子的种类及作用 1、针式绝缘子 用于35KV及以下线路，主要用于直线杆塔或角度较小的转角杆塔上，也有在耐张杆塔上用以固定导线跳线。优点：制造简单、价格便宜;缺点：承受导线张力不大，耐雷水平不高，较易闪络，因此输电线路上不被采用，在35kv以下线路上应用较多。绝缘子表面的自然污秽物质易被雨水冲洗掉，而工业污秽物质则附着在绝缘子表面，不易被雨水冲洗掉。当空气湿度很高时，就能导电而使泄漏电流大大增加。 2、柱式绝缘子 广泛应用于配电线路。抗污闪能力比针式绝缘子强。 闪络： 指高压电器(如高压绝缘子)在绝缘表面发生的放电现象,称为表面闪络,简称闪络。 3、瓷横担绝缘子 一般用于10kv配电线路直线杆，能起到绝缘子和横担的双重作用。 4、悬式绝缘子 用于高压和超高压输电线路，供悬挂或张紧导线，并使其与塔杆绝缘。悬式绝缘子机电强度高，通过不同的串组就通适用于各种电压等级，适用各种强度需要，因而目前使用广泛。 盘型悬式绝缘子有普通型和防污型两大类，普通型适应用于一般工业区，防污型与普通型绝缘子相比，具有较大的爬电距离和便于风雨清洗的造型，在污秽地区使用时可以缩小杆塔尺寸，具有较大的经济价值。 5、棒式绝缘子 运行过程中容易遭震动等原因断裂，一般只能用在一些应力比较小的承力杆，且不易跨越公路、铁路、航道或市中心区域等重要地区的线路。 6、蝶式绝缘子 蝴蝶式绝缘子以其外形得名，常用低压配电线路上，作为直线或耐张绝缘子，也可同悬式绝缘子配套，用于10KV配电线路耐张杆塔、终端管他或分支杆塔上。 7、耐污绝缘子 主要是采取增加或加大绝缘子伞裙或伞棱的措施以增加绝缘子的爬电距离，以提高绝缘子污秽状态下的电气强度。同时还采取改变伞裙结构形状以减少表面自然积污量，来提高绝缘子的抗污闪性能。耐污绝缘子的爬电比距一般要比普通绝缘子提高20%～30%，甚至更多。中国电网污闪多发的地区习惯采用双层伞结构形状的耐污绝缘子，此种绝缘子自清洗能力强，易于人工清扫。 8、A型绝缘子和B型绝缘子 A型即不可击穿型绝缘子，其干闪络距离不大干击穿距离的3倍（浇注树脂类）或2倍（其它材料类）：B型即可击穿型绝缘子，其击穿距离小于干闪络距离的1/3（浇注树脂类）或1/2（其它材料类）。绝缘子干闪络距离指经由沿绝缘件外表面空气的最短距离； 击穿距离指经由绝缘件绝缘材料内的最短距离。 如何维护管理绝缘子 在潮湿天气情况下，脏污的绝缘子易发生闪络放电，所以必须清扫干净，恢复原有绝缘水平。一般地区一年清扫一次，污秽区每年清扫两次（雾季前进行一次）。 1、停电清扫 停电清扫就是在线路停电以后工人登杆用抹布擦拭。如擦不净时，可用湿布擦，也可以用洗涤剂擦洗，如果还擦洗不净时，则应更换绝缘子或换合成绝缘子。 2、不停电清扫 一般是利用装有毛刷或绑以棉纱的绝缘杆，在运行线路上擦绝缘子。所使用绝缘杆的电气性能及有效长度、人与带电部分的距离，都应符合相应电压等级的规定，操作时必须有专人监护。 3、带电水冲洗 大水冲和小水冲两种方法。冲洗用水、操作杆有效长度、人与带电部距离等必须符合业规程要求。 申明：以上方法源于程序系统索引或网民分享提供，仅供您参考使用，不代表本网站的研究观点，证明有效，请注意甄别内容来源的真实性和权威性。

摘 要：电气化铁道的接触网分布极广，所经过地区的地理、地势、气象、气候条件差别较大，情况复杂，没有避雷线，时有被雷击的可能。接触网具有良好的防雷性能是电气化铁道安全运营的基本保证之一。随着我国电气化铁道运营里程的增加、重载及高速铁路的快速发展,评价接触网的防雷性能、减少接触网发生雷击故障具有重要的理论意义和工程应用价值。本文作者论述了目前电气化铁道接触网防雷设施和防雷技术方面的不足，探讨了有关电气化铁道接触网防雷技术的改进措施。 关键词：接触网；过电压；防雷措施 电气化铁道即采用电力牵引的铁路。又称电气化铁路。在电气化铁道上，运行电气列车（由电力机车牵引的列车和电动车组），在铁路沿线设有向电力机车和电动车（以下简称电力机车动车）供电的电力牵引供电系统。 牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。接触网作为牵引供电系统的重要组成部分,绝大部分裸露于自然环境中且没有备份,需要采用必要的雷击防护措施。如果缺少防护措施或措施不当,可能引起绝缘子损坏、造成线路跳闸,直接影响电气化铁道运营。同时雷击产生的侵入波过电压通过接触网传入牵引变电所,可能引起所内电气设备的损坏造成更大的事故。从我国目前开通的3万多公里电气化铁路的运行情况来看,部分线路的雷击事故较为频繁,据统计广深线双线，仅2000年1-12月就发生雷击接触网跳闸45次。如何有效地对接触网进行防雷保护,尽可能减少电气化铁道因接触网雷击断线造成的危害和损失，是值得我们研究的课题。 一、接触网线路的雷击现象 雷击发生时，会在接触网线索上产生过电压即雷击过电压，雷击过电压为几百到几千千伏，雷击过电压一般分两种：一种是雷击接触网线路附近大地或支柱，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压；一种是雷击于接触网线路上直接引起的称为直击雷过电压。无论是何种雷击过电压，当雷击过电压超过线路绝缘水平时，接触网线路发生绝缘闪络。由于牵引供电系统是由接触网年、钢轨、大地等组成，当接触网线路发生绝缘闪络时，雷击闪络必然转化为稳定地工频电弧，造成接触网线路跳闸，严重时会发生接触网断线事故。 二、接触网线路的防雷措施 电力输电线路一般采取的防雷措施有：一沿线架设避雷线和避雷针，引导直击雷电向避雷线放电，通过杆塔和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。二降低杆塔的接地电阻，部分杆塔安装线路避雷器以提高线路耐雷水平，减少雷击杆塔或避雷线后引起的绝缘闪络。三适当增加绝缘子片数，减少绝缘子串上工频电场强度，电网采用不接地或经消弧线圈接地方式，防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧。最后采取自动重合闸措施保证雷击闪络跳闸后通过自动重合闸装置自动合闸，恢复供电。四架设耦合地线，可以分流，又加强了避雷线对导线的耦合，降低雷击跳闸率。五安装线路避雷器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，可以限制过电压的发展。 目前接触网线路采取的措施是通过牵引变电所的自动重合闸装置进行一次重合闸，保证雷击闪络跳闸后自动重合闸，恢复供电。在中雷区及以上的地区，根据铁道部的设计规范要求，装设避雷器进行雷击防护。 1、角隙避雷器 角隙避雷器是由全角形振子、半角形振子及支持绝缘子装置构成。这种避雷器因其结构简单，调整方便，维护工作量小，在早期的电气化铁道接触网的防雷保护中应用较广，但在实际工作中存在一定缺陷：①被风刮起的杂物极易挂到角隙上，短接放电间隙而放电；②避雷器动作时必然形成工频续流，强烈的短路电弧烧损角隙；③在污浊大雾天气下，角隙绝缘性能下降而放电，造成误动作。由此看来，角隙避雷器并非理想的防雷装置。 2、管型避雷器 管型避雷器是早期接触网线路防雷保护装置，实际是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，它由两个串联间隙组成，一个间隙在大气中，称为外间隙，两极均固定在绝缘件上；另一个装设在避雷器管内，称为内间隙或者灭弧间隙。当雷击过电压内外间隙击穿时，雷电流和工频短路电流经管内壁接地，壁管物质受热气化，有较大压力的气体经内间隙喷出管外，强制间隙熄弧。管形避雷器的选用受安装地点最大、最小短路电流制约，最大短路电流大于避雷器的断流上限时避雷器会爆炸；短路电流小于避雷器的断流下限时就不能熄弧，避雷器可能烧坏。另外管形避雷器多次动作后，管内径会逐渐增大，熄弧能力会下降甚至消失。 3、碳化硅阀形避雷器 碳化硅阀形避雷器在我国使用历史较长，是现行防雷技术中主要的防雷电器。但它有一些固有缺点：如只有雷电幅值限压保护功能，而无雷电陡波保护功能，防雷保护功能不完全；没有连续雷电冲击保护能力；动作特性稳定性差，可能遭受暂态过电压危害；动作负载重使用寿命短等，因此碳化硅阀形避雷器将逐步被淘汰。 4、氧化锌避雷器 氧化锌避雷器是世界公认的当代最先进的防雷电器。无间隙氧化锌避雷器目前在我国被广泛使用，但实践表明，它存在易损坏、爆炸、使用寿命短等缺点，究其原因，暂态过电压承受能力差是其致命弱点。然而串联间隙氧化锌避雷器既有无间隙氧化锌避雷器的保护性能优点，又有暂态过电压承受能力的特点，为此串联间隙氧化锌避雷器应为目前推广使用的防雷装置。 三、接触网防雷措施的探讨 一采用先进的避雷器和避雷器在线监测技术 目前氧化锌避雷器或串联间隙氧化锌避雷器是线路防雷保护的首选防雷产品。建议：在高雷区、强雷区接触网在下列地点应采用氧化锌避雷器防护：分相合站场端部的绝缘锚段关节，长度2000m及以上隧道的两端，长度大于200m的供电线或自耦变压器供电线连接到接触网上的连接处；在电缆的接头及电缆终端处。强雷区设避雷线，保护角为0～45°。但在运行中，避雷器的电阻片因动作次数多而老化引起失效，内部受潮或其它缺陷可能导致避雷器运行故障。为保证避雷器安全可靠运行，近年来避雷器在线监测器逐步推广使用。避雷器在线监测器是将避雷器放电计数器与泄漏电流检测功能整合在一起的监测装置，通过巡视监测装置的计数器动作次数和避雷器运行的泄漏电流值，可以及时掌握避雷器的动作情况和运行性能。