影响高速铁路站场分段绝缘器运行状态的因素分析

2019-11-15中国铁路上海局集团有限公司杭州供电段

上海铁道增刊 2019年2期

王伟中国铁路上海局集团有限公司杭州供电段

1 引言

分段绝缘器是高速铁路接触网的电气分隔设备。它将使用同一相电的接触网分隔成几个相互独立的供电范围，当发生故障时，能够缩小停电范围，减少对运输的影响。在高速铁路站场广泛应用在上下行渡线以及场间渡线中。在接触网的所有悬挂设备中，分段绝缘器有着集中荷载大的特点。部件主要包含导流滑道、接头线夹和绝缘元件等。同时受线路条件、行车速度、受电弓压力、自然环境等因素的影响也非常明显。

2 分段绝缘器的结构形式

管内杭甬、杭长段高铁中使用的分段绝缘器，主要是由两侧悬吊组件和绝缘滑道所组成。接触线的张力由各部件实现平衡。分段绝缘器的铜导流板主要承担了机车受电弓的冲击磨损及导流任务。吴江天龙DXF-(1.6)II型分段绝缘器实物图如图1所示。

图1 分段绝缘器实物图（吴江天龙DXF-(1.6)II型）

3 运行工况

处于高速铁路站场的分段绝缘器，每天都会有高频次的过车作业。杭州东站，亚洲最大的高速站场之一，拥有分段绝缘器31台，在2018年7月1日调图后，车站每日累计过弓次数达888次，其中每日过弓50次以上的分段绝缘器有7台，单台分段绝缘器过弓次数最高达75次，对于分段绝缘器的运行压力非常大。且近5年规划中涉及到杭州的高铁线路还有多条，一旦高铁线路开通后，每日的过弓次数还会增加，对于分段绝缘器的运行压力还将进一步加大。一旦分段绝缘器运行状态出现异常，必将影响高铁线路的正常运行，且分段绝缘器多处于上下行渡线以及场间渡线中，故障影响范围远大于区间接触网设备故障。

4 设备运行磨耗

高速铁路站场分段绝缘器日常承载较大的行车负担，通过对杭州东站31台分段绝缘器普查发现，分段绝缘器的运行磨耗问题较大，主要集中在上述的导流滑道过渡点，接触线夹端头处。通过参数比对分析发现由于站场设备复杂，有些分段绝缘器都牵扯多组线岔，在安装初期就不能按技术标准实现调整，属于在非标状态下运营，在天气变化影响下各线索的伸缩导致接触悬挂相对位置发生位移，会直接影响分段绝缘器的技术状态。分段绝缘器技术状态不达标，在过弓时的磨耗程度就会加大，严重时将出现打碰弓的现象。

实例分析：杭州东站210-208号分段绝缘器的原始参数如表1所示，在修前分段绝缘器对应于两侧吊弦的负驰度能够达标，对应于两侧定位点的负驰度略显不够，但最大的问题在于滑道于钢轨面不平行与垂直方向分段绝缘器承力索绝缘子串与分段绝缘器的本体不在一个平面内。

表1 杭州东站210-208号分段绝缘器修前修后参数比照表

杭州东210-208号分段绝缘器，位于杭州东站沪杭长场南边末端如图2，属于上下行渡线分段，前后还联动3组线岔，由于处于站场末端，已经位于线索锚段落锚处，承力索与接触线的线胀系数在末端累计造成的，该组分段绝缘器的技术状态受天气原因影响非常大。

图2 杭州东站沪杭长场210-208号分段绝缘器位置示意图

按照补偿调整，线岔校准，分段达标的整治方案，对该分段涉及的无交线岔、补偿一并调整。保证相应设备的技术都处以达标状态。调整后的参数如杭州东站210-208号分段绝缘器修前修后参数比照表中所示，分段绝缘器的技术指标达到规定的标准要求，现场分段绝缘器的承力索分段绝缘子串也位于了分段绝缘器的本体中间位置。

5 材质分析

图3 分段绝缘器L型支架断裂

L型支架断裂的分段绝缘器处于杭州东沪杭长场17.18道南端尾部，主要起分束供电隔离作用，现场位置示意图如图4所示。

图4 C324#-C328#间分段绝缘器现场位置图

工区利用天窗对杭州东沪杭长场上行C324#-C328#间分段绝缘器L型支架进行更换，同时通过对拆卸下来断裂的L型支架进行检查分析部件图如5、图6所示，断裂处刚好为L型支架的折弯处，且两个断口拼接吻合如图7所示，由此可见可以分析判断为L型支架折弯处长期受拉超过其承载能力导致断裂。

图5 断裂的L型支架

图6 断裂的L型支架断口拼接吻合

杭州东沪杭长场上行C324#-C328#间分段绝缘器L型支架断裂如图3所示。

图7 断裂的L型支架图

高速铁路站场分段绝缘器L型支架折弯处承载了分段绝缘器的全部重量，以及水平方向及垂直方向的运动负荷，在过车时L型支架折弯处的受力变化最明显，超过金属疲劳度后发生难以恢复的形变，这些形变肉眼难以察觉但是会对分段绝缘器的机械状态埋下事故隐患，长期使用后就会发生类似于此次设备故障的情况导致L型支架折弯处断裂。

针对该薄弱环节向厂家提出改进L型支架工艺的建议，例如吴江天龙DXF-(1.6)II型长支消弧角容易折断，则后期更换为根据不同张力再次强化各零部件且消弧角稍短的FYFH-1.8AT型，包括之前发现的L型支架断裂问题，因为最先受到列车的冲击力一般都是来车方向有裂纹居多，故而需要更加牢固材质的支架替换，或建议在L型支架折弯处进行加厚制作，提高L型支架折弯处的机械承载能力，防止再次发生应正常运行受力后发生形变断裂的现象。

6 对策和建议

（1）利用现代化手段6C系统对高速铁路站场分段绝缘器进行常态化的运行状态追踪。将分段绝缘器列入日常重点巡视的项目，巡视检查时要格外注意受电弓通过分段绝缘器的取流情况，观察是否有振动大、拉弧或异常声响等。当检测到分段绝缘器参数发生变化超标时，应及时按照分段绝缘器调整程序和标准调整。尤其应该注意以下几点：绝缘器主绝缘应完好，重点关注接触线接头线夹T头是否入槽、主线弯角是否符合要求（无向下凸出、不顶触分段绝缘器）、主线是否有滑移痕迹、损伤及磨耗程度。查看吊弦线是否烧伤、断股，绝缘环是否烧伤等现象。

（2）为了便于追踪检查分段绝缘器的状态和受电弓的状态，可采取在分段绝缘器滑板和绝缘棒上做颜色标记的方法，这样不但可以直观的看出分段绝缘器的滑板和绝缘棒等部位的运行状态和磨损情况，而且也为弓网联合追踪检查提供了依据。

（3）在相关区段发生短路故障之后，都要对分段绝缘器进行检查。检查受电弓在通过分段绝缘器时，是否由于设备接地给分段绝缘器造成了损坏。如果发现烧蚀的痕迹，该部件则必须更换。

（4）根据分段绝缘器的运行环境、服役时间长短等不同情况，实施差异化检修周期，重污染区、恶劣环境下等特殊处所下的分段绝缘器应制定科学合理的检修维护周期。加强巡视，与关键点盯控，在清扫时注意按标准用柔软的干净布擦拭，禁止使用各种有机溶剂或者硬抹布以免损坏绝缘表层，务必保证绝缘子表面的清洁度。

（5）加强人员业务素质培训，提高现场检修作业人员对高速铁路站场分段绝缘器的了解，熟练掌握各部件的的参数和标准，降低现场人工盲目调整的想象。

（6）分段绝缘器本体一般出厂已组装调平，但现场更换安装时还需再次对螺栓螺母的力矩再次紧固确认，严格按安装工艺要求执行，安装投运后初期应加强过车时的弓网状况，发现问题及时处理，对于各种参数标准要严格控制，一旦超出及时校正，保障其有正常使用寿命。

（7）实行精细化检修，推行呼唤应答式检修模式。每次检修、调整或更换分段绝缘器时，高空作业人员及检修小组负责人分别严格按照设备技术标准及参数，熟练掌握作业流程，由检修小组负责人在地面将检修、调整或的各步骤、技术参数以呼唤式向高空作业人员喊出，高空作业人员听到后进行应答式复诵，并按复诵内容逐一进行作业，防止漏检漏修的同时又可很好地精细化检修。

（8）建议对于高速铁路枢纽地区大型站场弓/架次数过多的分段绝缘器缩短更换周期。