高速铁路接触网设备固定绝缘子烧伤(破损)原因分析及预防措施的探讨

摘要：本文主要以京津城际高速铁路接触网设备绝缘子烧伤（破损）的原因及不同类型绝缘子损坏率、如何预防和减少绝缘子烧伤（破损）等几个方面的问题进行总结分析，并针对烧伤（破损）率较高的瓷式绝缘子，提出了预防措施和对策。

关键词：绝缘子；烧伤；预防措施；对策

中图分类号：U412文献标识码： A

引言

目前,根据调查和查阅有关资料发现，高速铁路牵引供电接触网设备绝缘子闪络（污闪、雾污）、外力破坏等各类原因引起，造成绝缘子烧伤、损坏的事件年年发生。本文以京津城际铁路为例，自开通以来，对不同类型绝缘子发生烧伤（破损）事件，进行归纳、总结分析。从实践中，总结绝缘子烧伤（破损）的原因，及时有效的制定预防措施，防止发生重大设备故障,提高接触网牵引供电设备的供电质量，供其他高速铁路接触网运营管理工作参考、借鉴。

1．京津城际铁路概况

京津城际高速铁路是我国正式投入运营的第一条高速铁路,设计时速为350km/h的高标准、全封闭、全立交公交化运行线路；全线采用AT供电方式；所有列车，均采用“和谐号”CRH3动力分散4动4拖单列动车组(每列动车8编组)，列车最小追踪列车间距为3min。京津城际铁路的开通运营，大大缩短了北京、天津两地旅客的出行时间,方便了两地人员往来和经济交流，成为两地经济发展的“引擎”。

2、京津城际铁路接触网设备绝缘子概况

根据设计要求，京津城际铁路全线接触网设备绝缘子，大致分为4类。1.棒式腕臂绝缘子(X、P)；2.AF线悬棒式绝缘子；3.悬式杵头绝缘子（4片一组）；4.等径（非等径）复合硅橡胶绝缘子，分别安装在不同部位。

2.1、按材质分类

京津城际铁路设计安装4种类型绝缘子，共计20670处。按材质可划分为两大类，第一类：瓷式绝缘子18110处，占总数的87.6%；第二类：轻型复合硅橡胶绝缘子2560处，占总数的12.3%，轻型复合硅橡胶绝缘子占绝缘子总数的近1/8。

2.2、瓷式绝缘子分类

京津城际铁路全线瓷式绝缘子主要分三大类：第一类：棒式腕臂绝缘子；第二类：AF线对锚悬式串型绝缘子；第三类：AF线悬棒式绝缘子；分别安装在腕臂（P、X）、AF线对锚和AF线连接处。

表1瓷 式 绝 缘 子 统 计 表

序

号 绝缘子类型 安装位置 型号 数量 单位 备注

1 棒型瓷绝缘子 腕臂 55和70型 12908 个 重污型棒式绝缘子

2 悬棒瓷绝缘子 AF线 QBJX/25/70E 4808 个

3 悬串瓷绝缘子 AF线对锚 杵头型 394 串 4片一串

2.3、复合硅橡胶绝缘子分类

轻型复合硅橡胶绝缘子，分为同等径和不同等径绝缘子，同等径绝缘子一般安装在区间正线及侧线中锚、补偿落锚处。不同等径绝缘子一般安装在站场中锚和补偿落锚处。

表2 轻 型 复 合 硅 橡 胶 绝 缘 子 统 计 表

序号 绝缘子类型 安装位置 数量 型号(图号) 备注

1 轻型复合硅橡胶绝缘子 中锚、落锚 1858 8WL3078-1F 等径

2 轻型复合硅橡胶绝缘子 中锚、落锚 702 FQX-25/100738UH 非等径

2.4、适用范围

适用于单相50HZ、25KV交流电气化铁路接触网固定绝缘子。

2.5、技术条件：

表3 瓷 式 绝 缘 子 技 术 指 标

序号 类型 额定电压（KV） 公称泄漏距离(mm) 工频干耐受电压(kv) 工频湿耐受电压(kv) 污秽受电压 备注

1 腕臂绝绝缘子重污型棒式（55和70型） 25 1400 ≥160 ≥130KV 盐密度0.3Mg/CM2≥31.5KV

SIEMENS技术规格书

2 AF线悬棒式绝缘子 25 1400 ≥163 ≥89KV 盐密度0.35Mg/CM2下≥27KV

铁道部产品质量监督检验中心报告

3、绝缘子闪络的原因分析及处理措施

3.1、损坏绝缘子统计

京津城际铁路自08年开通以来，累计更换腕臂棒式绝缘子、AF线悬棒式绝缘子141个，其中更换AF线悬棒式绝缘子126个，占损坏总数的89.36%；腕臂绝缘子15个，占损坏总数的10.63%。轻型复合硅橡胶绝缘子无一损坏记录。 3.2、损坏绝缘子按类型分布

根据历年来统计调查数据显示：烧伤（破损）瓷式绝缘子，主要有两种，一是棒式腕臂绝缘子；二是AF线悬棒式绝缘子。棒式腕臂绝缘子烧伤（破损）占同类型绝缘子0.1%，烧伤（破损）率较低。AF线悬棒式绝缘子烧伤（损坏）占同类型绝缘子3%。AF线棒式绝缘子损坏率最高。烧伤（破损）的绝缘子主要集中在SICAT HAC[1]的不同区段。

3.3、损坏绝缘子按时间分布

根据历年统计调查数据显示：烧伤（破损）瓷式绝缘子，主要集中在每年的6―9月份，正值雷雨季节。线路运营以来，6―9月份累计损坏绝缘子96个，占总数的68%。其中，6、7月份两个月份的绝缘子损坏率最高，占到全部瓷式（棒式、悬式）绝缘子损坏总数的46.1%，占到损坏总数的近1/2。

3.4、瓷式绝缘子烧伤（破损）原因分析

3.4.1、闪络与击穿

（1）“闪络”是沿绝缘子外表或者绝缘子的上下均压环之间的空气间隙的放电现象，闪络过后，绝缘子又恢复了全部绝缘性能，可能会造成绝缘子局部烧伤。

（2）“击穿”一般是指通过绝缘子内部发生的贯穿性放电现象，是不可恢复，永久性的破坏。

3.4.2、瓷式绝缘子烧伤（破损）原因

（1）绝缘子脏污：主要表现为清扫周期制定不合理，清扫的周期过长，周围环境污染严重，绝缘子表面覆盖了较多的导电介质，引起绝缘子表面污闪。可以说，绝缘子污闪放电烧伤是所有电气化铁路的一个共性。

（2）受外力碰撞：根据历年统计数据来看，受外力碰撞损坏的棒式腕臂瓷绝缘子较多，特别是新接管线路初期阶段，此现象尤为突出，新线路开通时，应重点对绝缘子进行认真、仔细检查。

（3）悬棒瓷式绝缘子烧伤（破损）主要有三方面原因：一是，冬季在特定情况下，悬棒式绝缘子融冰引发短路放电故障，造成悬棒式绝缘子烧伤，占烧伤绝缘子总数的15.8%；二是，在大风天气下，带金属性导电材料的异物（如：带荧光的风筝、遮阳伞等）缠绕到AF悬式绝缘子上，引起放电烧伤绝缘子，占烧伤绝缘子总数的4.8%；三是，雷电（直击雷或感应雷）、雨夹雪天气引起悬式棒式绝缘子破损，占总数的79.37%。恶劣天气是引起瓷式绝缘子烧伤的主要因素（如图1）；

（4）京津城际铁路地处华北平原，沿线地势空旷，高架桥占线路全长的90%以上，接触网离地面平均高度在18m 以上。因此，相对普通铁路而言，高速铁路接触网遭受雷击的概率大大增加。

（5）京津城际铁路现有悬棒式绝缘子爬距为1400mm，干弧距离为338mm，其耐雷水平较低，干弧距离小，容易发生污闪和雾闪，降低了接触网运行的可靠性和稳定性。

图1

3.5、绝缘子烧伤（破损）预防措施

3.5.1、严格按照绝缘子清扫周期，提前动手、提前制定清扫计划、提前制定清扫方案，结合高速铁路线路特点，积极采用科学有效的方法和方式（如：小型水冲设备）开展绝缘子清扫。

3.5.2、将沿线周边环境纳入动态管理，定期对线路周边重型机械厂、污染严重的厂矿、企业登记造册，及时准确掌握并更新污染区段绝缘子数量。

3.5.3、充分利用科学仪器的检测数据，准确分析绝缘子复盐密度值，根据大气污染程度等级，确定不同等级的污染区段，为开展春融和秋节两个季节的绝缘清扫工作供参考依据。

3.5.4、加强对上跨建筑物积雪的清扫和AF线肩架上鸟巢的清理工作，防止融冰和鸟巢落物短接绝缘子，对频繁出现鸟窝的肩架处，安装驱鸟器，防患于未然。

3.5.5、根据历年绝缘子损坏统计记录，轻型复合绝缘子损坏率较低，其在恶劣天气下，防污闪、雾闪效率较好，扩大复合绝缘子的使用面,势必可以降低绝缘子损坏率，大大降低因绝缘子污闪、雾闪引起的跳闸。

3.5.6、针对损坏较为频繁的悬棒式绝缘子，改瓷式绝缘子为抗污能力强，防污闪和雾闪能力强的轻型复合硅橡胶绝缘子，可以大大提高接触网运行的可靠性。

3.5.7、鉴于瓷式绝缘子（悬式、棒式）易碎、干弧距离短，应适当增加绝缘子的爬电距离和干弧距离，提高绝缘子的抗污和抗雾能力。

4、结束语

如何预防高速电气化铁路接触网设备绝缘子雾闪、污闪等问题，减少因绝缘子闪络引起的跳闸和绝缘子烧伤（破损）。应结合实际情况、实际特点和设备运行规律，从设备质量、绝缘子材质、绝缘子性能指标参数、线路运营环境对绝缘子的影响等多个方面，综合分析和论证，有针对性的采取预防措施，才能提高设备供电质量和运行。

参考文献

[1] SICAT HAC轨道速度350KM/h.

[2] 欧州电工电子标准委员会.电气化铁道接触网设计、施工及验收标准.

[3] 京津城际铁路相关技术资料.

[4] 铁道部产品质量监督检验中心报告.