铁路线区间分段绝缘器严重拉弧问题的分析

王 凯

（中铁电气化铁路运营管理有限公司徐州维管段，江苏徐州 221003）

0 引言

为增加接触网供电灵活性，缩小事故停电范围，满足供电检修及其他特殊需要，对同相接触网进行的电气绝缘分段称作为接触网电分段。接触网电分段分为结构式电气绝缘分段和器件式绝缘分段2 种，结构式电气绝缘分段为绝缘锚段关节，器件式电气绝缘分段包括分段绝缘器和绝缘子。

分段绝缘器是接触网系统的重要设备，其安装部分是接触网的薄弱环节。受电弓滑行通过分段绝缘器时会使弓网接触力发生突变，引起受电弓滑板和分段绝缘器滑道的磨损，产生电弧，电弧严重烧蚀甚至烧毁分段绝缘器零部件。针对受电弓通过合肥南沪蓉场正侧线间分段绝缘器产生电弧的原因以及电弧对分段绝缘器的烧蚀展开研究，并提出解决方案。

1 分段绝缘器运行情况

沪蓉线合肥南沪蓉场全站共安装分段绝缘器15 台，其中8台设在正侧线间，5 台设在上下行渡线间，2 台设在侧线分束开关处。自2014 年8 月份开通以来，陆续发生5 起正侧线间分段绝缘器消弧角断裂问题，现场对分段绝缘器安装几何参数、运行环境及产品质量等方面进行分析，并将受损分段绝缘器送国家铁路产品质量监督检验中心接触网检验站进行检测，做进一步验证。分析消弧角断裂原因为受电弓通过分段绝缘器时频繁产生电弧，电弧不能及时熄灭而持续烧蚀分段绝缘器，在高频率弓架次通过条件下，长期受振动影响，产生金属疲劳，最终导致消弧角断裂。分段绝缘器故障频发，运行不稳定，已严重影响弓网受流安全，存在极大安全隐患。合肥南沪蓉场受电弓过132#—134#道岔间分段绝缘器3C 图像如图1 所示。合肥南沪蓉场受电弓过132#—134#道岔间分段绝缘器现场如图2 所示。

图1 受电弓过132#—134#道岔间分段绝缘器（3C 图像）

图2 受电弓过132#—134#道岔间分段绝缘器（现场）

沪蓉线合肥南沪蓉场牵引供电由中铁第四勘察设计院集团有限公司，中铁四局集团有限公司合肥铁路枢纽南环线工程项目经理部，分段绝缘器厂家为吴江天龙电气化设备厂，于2014 年8 月投入运营。

2 分段绝缘器严重拉弧原因分析

2.1 分段绝缘器两端存在电压差

（1）供电布局不合理，造成分段绝缘器两端存在电压差。合肥南沪蓉场内由4 个供电单元，正线2 个单元由长安集变电所馈出，侧线2 个单元由合肥南动车所开闭所馈出，由于馈出供电单元长度不一致（如沪蓉场121#—115#岔间分段绝缘器合肥枢纽10 单元、沪蓉高铁230 单元长度分别为3.3 km、13.25 km，相差9.95 km），受线路阻抗不均分段绝缘器两端存在电压差。通过调查合肥南沪蓉场正线沪蓉高铁229、230 供电单元与合肥南动车所开闭所进线合肥枢纽18 供电单元末端在负荷情况下存在较大的电压差（最大差值可达2.56 kV）。合肥南沪蓉场既有供电方式如图3 所示。

图3 合肥南沪蓉场既有供电方式

（2）正、侧线路负荷的不对称，存在电压差。合肥南沪蓉场正线与侧线动车组车流密度相差较大，分段绝缘器两端电压随着两供电臂负荷波动，引起电压变化，导致分段绝缘器两端接触网电压差大。

2.2 分段绝缘器的灭弧能力不足

分段绝缘器两端存在较大电压差，大大削弱分段绝缘器消弧角的灭弧能力，造成电弧在分段绝缘器消弧角之间持续，导致拉弧危害进一步增大，烧蚀分段绝缘器。

2.3 重联动车组受电弓通过，后弓拉弧严重

重联动车组采用双弓运行，前弓通过分段绝缘器产生振动，造成后弓与分段绝缘器“离线”，从而产生拉弧。

2.4 分段绝缘器运行技术参数不达标

分段绝缘器运行技术参数不达标，也会造成拉弧过大。分段绝缘器相对线路中心偏移量（100 mm 以内）、相对吊弦及定位点负弛度（相对两端相邻吊弦抬高5～15 mm，相对两端定位点抬高50～70 mm）、纵线路和垂直线路方向水平误差（10 mm 以内）三项技术参数必须保证在安全范围内，数据超标将导致渡线间接触网弹性不均匀，产生弓网接触力变化，受电弓通过时加大了拉弧现象，同时弓网间摩擦阻力增加，磨耗也会增加，长期运行对分段绝缘器本体损伤极大。

3 拉弧对分段绝缘器影响

电弧是一种强烈的气体放电现象，电弧产生时其弧柱温度能够达到10 000 K 以上，多次、反复的电弧烧灼造成分段绝缘器金属滑道、消弧角及连接部位烧损严重（图4），机电强度急剧下降，严重的还会将分段绝缘器的消弧角、金属滑道烧断，甚至烧断吊弦装置。

图4 消弧角烧伤及断裂

4 解决措施

（1）调整供电布局，降低分段绝缘两侧电压差。重新分配合肥枢纽17、18 供电单元上的负荷，合肥枢纽17 供电单元主供合肥西AT 开闭所、18 供电单元主供合肥南动车开闭所，调整合肥西AT 开闭所运行方式，变为母线闭环运行闭合母联开关2001、2002GK，合肥枢纽17 供电单元带4条馈线运行，18 供电单元备用。通过调整供电布局，降低合肥南沪蓉场正侧线间分段绝缘两侧电压差。

（2）实行寿命管理。针对合肥南沪蓉场日弓架次较多情况，缩短分段绝缘器检修、更换周期，根据实际情况暂按两年寿命管理，做好备件储备，同时加强日常巡视检查，发现金属滑道、消弧角有无变形、断裂、裂纹、严重灼伤等情况，一旦发现立即更换处理。

5 结束语

通过对合肥南沪蓉场正侧线间分段绝缘器拉弧严重情况进行详细分析，分析出问题原因，并从供电方式变更、日常检修维护等方面系统性提出解决方案。合肥南沪蓉场分段绝缘器设备安全问题的解决，将极大提高沪蓉线供电可靠性，对保障行车运输安全有着重要意义。