轨道交通直流系统设备绝缘安装方式的选择

2021-10-27张钊

现代制造技术与装备 2021年9期

张钊

（重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司，重庆 401122）

城市轨道交通直流牵引供电系统为不接地系统。变电所的直流牵引供电设备需要采用绝缘安装。在经过一段时间运营后，直流设备安装的绝缘性能逐渐降低，甚至直接接地，给运营带来了严重的安全隐患[1]。如何解决好直流设备的绝缘安装，保护好直流设备的绝缘，成为越来越多地铁运营公司关注的焦点。

1 现状及问题分析

目前，对于直流设备的绝缘安装无对应规范及要求，常规做法是在设备柜体底部与设备基础槽钢之间设置5～10 mm厚的条块状或整板结构的绝缘板材作为设备安装面的绝缘，如图1所示。设备的金属安装螺栓设置绝缘套管和绝缘垫片，作为设备安装固定点的绝缘。

图1 缘板板安装方案

设备柜体对地绝缘电阻要求不低于2 MΩ（直流1 000 V）。在设备运行初期，绝缘参数均能达到国家标准要求，但随着时间的推移，设备的绝缘性能降低，达不到标准要求。

本方案中的设备、基础槽钢、安装螺栓之间的绝缘距离、爬电距离和绝缘间隙小，同时在安装过程中产生的铁尘、粉尘、湿气易侵入绝缘安装结构内部，降低了直流电气设备的绝缘性能。后期更换绝缘板需要通过提吊处理，施工难度大，且可能影响运营安全。

2 改进绝缘安装方案

针对一些影响直流设备绝缘性能的问题，在设计之初就应考虑能避免这些影响的安装方法，以提高直流电气设备的绝缘性能，减小绝缘性能降低和损坏问题发生的概率，增加绝缘安装结构的绝缘距离、爬电距离、绝缘间隙距离，增强阻止铁尘、粉尘、湿气侵入绝缘安装结构的能力[2]。

2.1 模块化绝缘安装系统

阻燃型隔离式模块化绝缘安装系统主要由设备安装绝缘子（两端带安装螺栓）和绝缘隔离填充件构成[3]。绝缘隔离填充件是厚55 mm的条块状电气用热固性树脂硬质层压板。它将设备底部与设备基础槽钢完全隔离，如图2所示。绝缘隔离填充件具有阻燃性、吸水性小的特点。隔离填充件之间采用错缝或定位孔的连接方式，绝缘电阻不小于100 MΩ（直流1 000 V），且能承受设备的重量，可在变电所环境下长期使用，不起层、不变形且不易损坏。

图2 模块化绝缘安装方案

在隔离填充件上设置绝缘子安装孔，绝缘子采用阻燃高强度复合绝缘材料[4]。上下两端安装的螺栓分别与槽钢和设备连接，螺栓完全绝缘，绝缘电阻不小于100 MΩ（直流1 000 V）。绝缘子螺栓能承受设备安装拉力和设备操作的振动力。

模块化绝缘安装系统设备底部基本与装修面保持水平，直流设备断路器小车进出开关柜通畅、维护方便。该方案绝缘效果显著，整体美观，在现有施工基础上无需改动土建结构，维护更换简便，性价比高，仅需按各厂设备实际开孔尺寸现场开孔。

2.2 整体绝缘安装方案

整体复合绝缘材料将直流系统设备的金属预埋件与地面完全隔离（如图3所示），即使金属螺栓与设备直接地接触，设备的框架整体仍与大地隔开绝缘，同时在电缆孔壁涂有绝缘材料，保证直流设备不会由直流电缆接地，有效防止框架绝缘失效导致误动与设备损坏。另外，该方案将设备的绝缘保护与人员的安全保护设置在同一范围，避免了因绝缘胶垫绝缘失效与防火性差而引发的安全隐患，可更可靠地保护人员与设备的安全[5]。