浅谈铁路架空电力线路防污腐蚀的措施

陈道琳 陈 林

（1.武汉铁路局襄阳供电段，湖北 襄阳 441001；2.郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052）

铁路架空电力线路（自闭或贯通，以下同）沿铁路线架设，担负着铁路行车设备的重要供电任务，一旦发生意外，行车设备失去电源，列车运行相关指令信号无法正确传递，容易造成行车组织系统混乱，列车将无法正常运行，铁路运输计划将完全打乱。因此，找出铁路架空电力线路的安全隐患及其成因，制定对策，有针对性地搞好铁路架空电力线路的安全防护，实现对铁路架空电力线路的有效安全保护，对确保行车设备供电安全可靠，降低供电事故的发生概率，避免供电事故对铁路运输的干扰，确保列车安全、稳定运行，不仅关系到铁路供电运营管理单位的经济效益，还关系到铁路运输企业的整体效益和国民经济的健康运行。

电力线路在大气中易受水分、化学气体和酸类物质等作用发生腐蚀，而铁路架空电力线路由于铁路本身及外界因素两大污染源的共同腐蚀作用，是影响供电安全的一个重大隐患，本文就铁路架空电力线路防污腐蚀的措施进行初步探讨。

1 铁路架空电力线路污染源的分类

铁路架空电力线路由于建设征地原因，一般在铁路征地红线范围内（即铁路线路两侧距路堤坡脚、路堑坡顶、铁路桥梁外侧200米范围内，或者铁路车站及周围200米范围内，及铁路隧道上方中心线两侧各200米范围内）架设，距离铁路线路较近，并随铁路一起穿越城市、工矿、原野等各种复杂环境。周边空气中有大量的金属性及腐蚀性粉尘，在空气潮湿或小雨时易结成块，且块包越结越大，不容易自然脱落，即使下大雨水也难将其冲刷掉。由于粉尘及包块受潮时有很强的导电性，线路绝缘大大降低，造成导体与绝缘体局部放电及导体与连接绝缘子间爬弧，击穿（闪络）绝缘子引起线路接地烧断或烧毁电气设备。由于铁路10kV系统是三相不接地系统，因单相线路接地，其它两相相电压升高为线电压，引起同一变电所同一母线的其它10kV跳闸，严重影响供电系统其它回路的安全稳定运行，供电可靠性大大降低。为充分了解和认识铁路架空电力线路所处环境污染源的情况，特将铁路架空电力线路污染源分类如下：

1.1 工矿及化工生产对架空电力线路的污染

工矿企业在从事生产活动时，特别是化工、矿山，往往会向空气中排放大量含有酸根离子的废气和矿物质粉尘，这些物质在空气中随风飘浮。当电力线路穿越该区域时，大量的酸根离子和粉尘就会附着在电气设备表面，对设备产生腐蚀作用，并影响设备的抗绝缘强度。经调查分析，此种污染源对电力线路的污染腐蚀最为严重，占线路腐蚀因素的90%左右。

1.2 铁路自身对架空电力线路的污染

由于铁路架空电力线路随铁路架设，距离线路较近，随着列车运行速度的不断提高，当列车通过时，列车高速运行震动所产生的污染性灰尘，以及直排式客车排放出的污物，在空气中雾化成团状气体，随风飘散开来。当这部分污染物附着在沿线的架空电力线路上时，由于pH值呈弱酸性，对电力设备产生污染腐蚀作用。这种污染约占线路腐蚀因素的5%－8%左右。

1.3 其他因素产生的污染

当空气湿度较大时，钢芯表面水分会凝聚成水膜，大气中的O2、CO2及其它气体如H2S、SO2、CL2等物资溶解于水膜中，形成电解液薄层。电解液薄层与金属氧化膜发生反应而产生孔蚀，在导线内部，铝股与镀锌钢芯接触层，由于金属电位差异，产生电化学腐蚀。

人类生产生活过程中产生的其他对周围微观环境的污染，以及酸雨的频繁降落，都对电力设备产生了一定的腐蚀作用。这种污染约占线路腐蚀因素的2%－5%左右。

综上所述，铁路架空电力线路污染源的分类

对襄阳供电段管内3污染较严重区段10kV架空线路近三年的隐患故障统计分析发现，在污染严重区段，因电力线路污染及腐蚀造成的隐患故障日益成为影响铁路供电安全的一大主要因素。统计表如下：

襄阳供电段重污区段电力故障统计表（2011-2013年）

表2

2 污染对架空电力线路产生的危害

各种污染源对架空电力线路腐蚀作用的叠加，导致铁路架空电力线路经过化工、矿山企业区域时腐蚀现象最为严重。

2.1 污染腐蚀对导线的危害

污染腐蚀对导线，实际上是各种污染源粒子对导线腐蚀电离的过程。由于偏酸性离子对导线的电离腐蚀，导致被污染导线硬化、脆弱，张力强度降低，为安全供电埋下隐患。以汉丹线云梦－安陆区段为例，该区段沿途经过大量化工、盐化企业，2007年贯通线大修时新换的LGJ－70导线，在短短运行的6年时间里，已先后发现4起断股现象，有2处断股处于垂弧低点上。经检查，该区段80%导线外表铝绞线布满白色斑纹，线路截面腐蚀严重处达10%，导线强度减弱,强风时有断线的可能。

2.2 污染腐蚀对瓷绝缘子的危害

污染腐蚀对瓷绝缘子的危害,主要是沉积在绝缘子表面的沉积物，在强电场作用下被电离，形成导电性薄膜，产生电晕放电，使瓷绝缘子表面温度不均匀升高，从而导致爆裂。另外，瓷绝缘子表面的沉积物（主要是盐化污染物）在强电场作用下，还具有半导体现象，存在一定值的泄漏电流，当泄漏电流增大到临界值时，高压电流就急剧增大，造成瞬间短路接地。由于瓷绝缘子爆裂、裂缝产生的单相接地事故具有很大的隐蔽性，这就给铁路电力维护人员发现、处理此类事故造成了很大的困难。

2.3 污染腐蚀对金具的危害

污染腐蚀对电力金具产生的危害非常严重，集中表现在化工企业区段。对于一般电镀锌和烤漆的铁构件，一年后锈迹斑斑，两年后铁构件就开始腐蚀，三年后基本上严重腐烂。以汉丹线隔蒲车站为例，该车站区段电力金具腐蚀极其严重，一般电镀锌横担三年后腐蚀得产生变形，站台上烤漆配电箱基本上三年就得重新更换，站区电力线路铝线接头经常因为腐蚀烧断，给故障处理带来了很大的麻烦。

表1

3 电力线路防污腐蚀的措施

铁路架空电力线路污染腐蚀降低了铁路供电的安全可靠性，对铁路运输产生了干扰。为保证铁路架空电力线路的设计使用寿命，减少铁路供电管理单位的维护工作量，可采取以下措施加以改进。

3.1 导线防污腐蚀的措施

导线的污染腐蚀，主要因素在于工矿生产的污染。对于铁路架空电力线路穿越工矿企业的区段，建议采用防污型钢芯铝绞线，效果较好。对于穿越工矿企业而且线下有树木的线路区段，建议采用绝缘钢芯铝绞导线，因为绝缘导线本身带有厚度达3-4mm的绝缘层，耐压可达15kV，加上外层绝缘可起到很好的抗腐蚀作用，虽然造价偏高，但综合效益不错。对于安全系数特高的电力线路，建议选用钢芯铜绞线，虽然钢芯铜绞线比钢芯铝绞线造价要高，但其抗腐蚀性能较强，腐蚀一般仅在其表面产生一层黑色的氧化膜，不影响使用寿命。对于低压配电线路，建议使用铜塑导线，既可节能，又可防污腐蚀，提高了低压线路运行的安全性、稳定性。

3.2 绝缘子防污腐蚀的措施

污染腐蚀对绝缘子的破坏，主要应采取提高瓷绝缘子的单位泄漏距离，减少绝缘子表面沉积物的措施。传统方法主要是采取人工定期擦拭，由于维护工作量大，安全隐患多，已不再适应铁路发展现状。建议对于重污区段，当导线采用钢芯铝绞线（或钢芯铜绞线）时，绝缘子采用硅胶绝缘子。硅胶绝缘子具有体积小、重量轻、耐污性能好等优点，具有高度的抗表面污染力和防止碳化泄漏。合成绝缘子所需的爬距比瓷（或玻璃）绝缘子所需爬距平均减少30%。为适当降低工程造价，当导线采用绝缘导线时，建议采用防污型瓷绝缘子，运行效果良好。

3.3 金具防污腐蚀的措施

为增强架空电力线路金具的抗污腐蚀能力，提高线路使用寿命，建议对所有金具及附件一律采用热镀锌产品，并在投入使用后每隔3年进行一次除锈油漆保护。这种方法简单可靠，实际效果良好。对于各腐蚀严重站区低压配电箱，建议采用不锈钢外壳，耐腐效果不错。

4 结束语

汉丹线云梦－安陆区段，2012年前曾因污染腐蚀每年发生多起供电事故，2013年以来，相关供电车间严格按照上述措施对该区段进行了逐步综合整治，运行两年来，尚未发生一起因线路腐蚀出现的供电事故，虽然运行效果还有待在今后的实践中进一步考验，但其采用的措施和获得的经验，很值得在电力设计部门和其他供电设备管理单位得到进一步探讨和推广。

［1］铁路电力设备安装标准[M].3版.北京：中国铁道出版社,2002.