萧甬线分段绝缘器常见故障原因分析及处置方法

付 仇 上海铁路局杭州供电段

萧甬线分段绝缘器常见故障原因分析及处置方法

付 仇 上海铁路局杭州供电段

分段绝缘器是电力机车通过线岔的主要电气连接设备，其运行状态是否良好是运输畅通的关键因素之一。通过对萧甬线采用的北京纵横分段绝缘器常见故障现象及原因的分析，提出整改处置措施。

分段绝缘器；常见故障；原因分析；处置措施

分段绝缘器是接触网常见设备，也是关键设备之一。它是电力机车通过线岔的主要电气连接设备，是不同供电单元电气隔离设备，也是受力器具。绝缘滑道的平顺、绝缘棒的耐压性能、机械强度、安装工艺等都是制约供电畅通、运输有序的关键因素。通过北京纵横分段绝缘器在萧甬线运行四年情况的收集总结，对其常见故障现象及原因进行剖析，提出整改措施。

1 北京纵横分段绝缘器的原理结构及技术标准

北京纵横分段绝缘器是中国铁道科学研究院机车车辆研究所（北京纵横机电技术开发公司）根据铁道行业标准《25kV电气化铁道接触网用分段绝缘器》(TB/T 3036-2002)和铁科院机车车辆研究所标准《25 kV电气化铁道接触网用分段绝缘器》（JLB 058-2005）设计、制造，为滑道式分段绝缘器。该型结构如图1所示。

图1 北京纵横分段绝缘器结构图

同国内外类似滑道式分段绝缘器一样，北京纵横分段绝缘器由上下两部分组成，分别连接接触线与承力索。上部主要是绝缘棒与承力索相连，下部主要有导流滑道、绝缘滑道、消弧角和接头线夹等部件组成，与接触线相连。

与其它分段方式相比改进的地方有：①空气绝缘间隙由220 mm扩大到300mm；②重新设计了消弧角隙，在压差10kV、电流500 A、COSΦ=0.3的条件下，其消弧时间＜2 s；③绝缘滑道为环氧玻璃钢复合材料，采用拉挤工艺成型，表面涂覆耐电痕、抗老化材料。底面添加微粒陶瓷，硬度高，耐磨损；④导流滑道采用高强度银铜合金，截面为6×28 mm，载流能力大于所有型号的接触线。

2 北京纵横分段绝缘器常见故障

（1）悬吊螺旋扣脱落

2009年9 月，浙萧联络线检修时发现悬吊螺旋扣脱落，如图2所示。

图2 悬吊螺旋口脱落

（2）燕尾板断裂

2009年12 月，余姚西站检修时发现燕尾板断裂，如图3所示。

图3 燕尾板断裂

（3）滑道受拉弧烧损

2010年3 月、5月，洪塘乡班组站I场与III场，巡视发现滑道受拉弧烧损，如图4所示。

图4 导流滑倒因拉弧烧损

（4）桥绝缘子钢圈锈蚀开裂

2010年9 月，分别在慈城站、绍兴站、洪编站III场、庄桥站检修时发现桥绝缘子顶端钢圈锈蚀开裂现象，如图5所示。

图5 桥绝缘子顶部钢圈开裂锈蚀

3 北京纵横分段绝缘器主要原因分析及处置措施

（1）经现场查看及其他车站巡检结果查知，北京纵横分段绝缘器悬吊螺旋扣悬吊连接方式存在设计缺陷，原螺杆型式为OO型，螺杆与螺旋扣本体无锁死固定装置，长期震动螺杆从螺旋扣本体滑脱引起脱落。

鉴于此，必须从悬吊螺旋扣连接方式入手，对螺杆二次加工，使螺杆型式由OO改为UU，两端通过销轴（开口销）分别与既有吊索和导流滑道侧连接。吊索端的销轴直径为8mm，导流滑道端的销轴直径为6 mm。新式螺旋扣锁紧螺母的紧固力矩均为13 Nom。开口销端头均须掰开并弯折45°。

（2）在TK-XFHP-1.60T（G）型分段绝缘器中，燕尾板一端连接滑道，一端通过线夹连接接触线。被发现的燕尾板断裂发生在萧甬电化开通约一年之际，通过对受电弓检查基本排除外界影响导致其物理断裂。经过对故障设备送部检测得知，该批次燕尾板采用的不锈钢材质中含镍量不符合要求，导致元件机械强度不足。

萧甬线共有北京纵横分段73处。一方面成批更换合格的燕尾板，同时建议厂家改进设计，对原分段进行技术升级改造，通过改进接触线线夹接头和增加滑道长度等技术手段达到取消燕尾板的目的，从而从根本上杜绝设备隐患。

（3）分段绝缘器的导流滑道与绝缘滑道交叉设置，通过桥绝缘子实现不同供电单元的分隔。滑道烧损主要是因为电力机车受电弓通过时放电拉弧所致。原因主要有：

①一般说来，分段绝缘器两端供电臂都由同一牵引所(分区所或开闭所)供电，电压等级都为27.5 kV。但实际上经过不同程度的压损，分段两端电压值和相位角不可能完全一致，势必出现电位差和相位差。受电弓通过时不可避免出现拉弧现象。

②受铁路沿线工矿企业产生的废气、粉尘等外界大气污染的影响，以及铁路机车在运行时，内燃和蒸汽机车排放的废气和电力机车受电弓滑板摩擦产生的碳粉也会直接污染分段绝缘器，恶劣天气时影响极为明显。这致使绝缘滑道的耐压等级不断降低，导流滑道的抗腐蚀性能不断减弱。

③安装技术标准。北京纵横分段绝缘器负驰度必须保持在15~30 mm，但实际安装过程中分段负驰度往往达不到理论值，有的甚至无负驰度，因此形成的设备硬点也易引起拉弧。为了避免或减小拉弧烧损滑道，须按照《接触网运行检修规程》〔中关于“绝缘部件清扫”的规定：分段绝缘器“3～6个月”的要求做好滑道碳粉的清扫、滑道状态的检查以及负驰度的调整，保证分段本身运行状态良好。

（4）分段绝缘器桥绝缘子不但分隔不同供电单元，同时亦是机械受压设备。2010年9月在萧甬线4个车站发现的桥绝缘子钢圈开裂故障，又是整批次设备问题。通过技术部门与材料供应商研析，并将故障设备送铁道部产品质量监督检验中心金属化学检验站进行了检验。从检验报告看出，开裂的接头材质与304#不锈钢的化学成分相去甚远（见表1）。其中化学元素碳超出标准值50%，铬为标准值的61%（平均值），化学元素镍近乎于无。由于镍为不锈钢在常温下形成奥氏体的重要元素，由此推断，材质并非铬镍系奥氏体不锈钢。

表1 送检桥绝缘子接头材质检验结果对比

由于材质并非铬镍系奥氏体不锈钢，接头开裂的原因可能是：

①接头在扣压加工中，材质由于塑性变形诱发相变而生成马氏体，扣压部位除在表面发生形变外，还有可能在组织内出现沿晶断裂。

②由于桥绝缘子使用金属和复合材料制造，接头扣压后不能通过人工时效处理以消除其残余应力，只能经过自然时效处理消除其残余应力。如果扣压部位存在肉眼观察不到微缺陷（瑕疵），就会由于残余应力的存在而扩展，最终导致接头开裂。

③在沿海的大气环境下，材质的先天缺陷由于盐雾的侵蚀和残余应力的存在而扩展，最终导致接头开裂。

④金属接头与玻璃钢芯棒的膨胀系数不同，非铬镍系奥氏体不锈钢的塑性和韧性较差，在大气温度变化的影响下，存在先天缺陷的金属接头发生开裂。

⑤接头与玻璃钢芯棒的配合间隙达到极限或超出标准，扣压部位的形变扩大，超过了所用材质的强度极限。

由于此问题更为普遍，影响面更广，决定对整批次73台分段绝缘器主绝缘棒、桥绝缘子进行了更换。同时对新更换的绝缘子建立质量追踪制度，后续检修巡视时重点关注绝缘子各部件状态。

4 结束语

分段绝缘器设置地点比较特殊，一般安装于车站咽喉区，受运输制约影响大，多供电臂停电难度大，且站场垂停时间较短，要做到全面精细检修困难比较突出。为了保证分段绝缘器运行平稳，首先要保证上线设备质量达标，设备管理单位做好验收确认，安装调整符合技术规范，同时在后期运行巡检过程中加强各元器件状态盯控，把设备隐患消除在萌芽状态。

[1]接触网运行检修规程[S].北京：中国铁道出版社.2007.

[2]于万聚.高速电气化铁路接触网.成都:西南交通大学出版社.2003.

[3]方海龙.分段绝缘器常见故障成因及防治分析.上海铁道科技.2008.

[4]苗为民.关于分段绝缘器运行问题的研究.铁科院机车车辆研究所.2009.

责任编辑：许耀元 宋立成

来稿日期：2013-05-10