铁路供电绝缘子闪络分析及预防

摘要：电气化铁路绝缘子闪络是造成牵引供电跳闸的主要原因之一，严重危及铁路运输安全。本文重点分析研究绝缘子闪络的原因和过程，提出预防性措施建议，从而降低绝缘子闪络几率，提升供电质量。

关键词：铁路 供电 绝缘子 闪络

1绝缘子闪络的定义

绝缘子是悬挂和支持裸导体，并使带电导体之间或导体与接地体之间有足够的距离和绝缘的重要部件。其主要起着两个基本的作用，即机械支撑作用和电气绝缘作用。闪络是指沿绝缘子表面发生放电，导致绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时的一种现象。闪络一般是由于绝缘子表面被脏污，从而导致绝缘子发生闪络，所以一般也被稱之为“污闪”，其放电时的电压称为闪络电压或污闪电压。

2绝缘子闪络的危害

发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零，闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘。

绝缘子闪络造成的危害因供电系统的运行方式不同而不同，其中中性点直接接地的电力系统，会造成线路单相接地，会产生很大的接地电流使变、配电所开关跳闸，这样的系统称为大电流接地系统。反之，中性点不接地如铁路电力贯通线路或经消弧线圈接地的系统，绝缘子闪络造成单相接地时，流过接地点的仅仅是系统中线路的电容电流或经消弧线圈补偿后的残余电流，其数值很小，这样的系统称为小电流接地系统。牵引供电系统则不同，对于三相牵引变电所牵引变压器侧其中一相是接地的，绝缘子闪络否相当于两相短路，强大的短路电流将造成牵引变电所馈线速断跳闸，中断铁路供电，影响铁路运输。

3绝缘子闪络的影响因素

3.1绝缘子本身

绝缘子本身的因素，主要考虑绝缘子的泄漏距离是否足够，与绝缘子爬距、结构与污闪电压密切相关。一般情况下，污闪电压随爬距的增大而增加。绝缘子的结构形状直接影响绝缘子的防污性能，合理的结构设计，使积污量减少，能提高污闪电压。

3.2外部环境因素

3.2.1大气污染

大气污染会造成绝缘子表面积污。接触网绝缘子暴露在露天大气中运行，受到大气尘埃的污染是不可避免的。含有灰尘的气流风吹向绝缘子，在绝缘子伞裙下面的棱槽间和瓷件背后空间产生旋涡和湍流，使灰尘颗粒粘附在电瓷表面。脏污使本来较为光滑的表面变得粗糙，容易引起放电。脏污的成分如果是尘埃、酸、碱性及金属性导电物质，就会缩短放电距离，就更易引起放电。

3.2.2湿度

在干燥气象条件下，表面脏污的绝缘子仍还有较高的绝缘强度。但在大雾、凝露、毛毛雨等气象条件下，绝缘子的表面逐渐形成一层水膜，复合绝缘子由于其憎水性能的丧失，表面也会形成水膜，污层中的电解质成分会充分溶于水中。由于绝缘子场强分布的不均匀，同时绝缘子表面覆有杂质，加之水膜的成分复杂，在绝缘子的端部将是先形成电晕和局部电弧放电。由于空气湿度的增加，空气击穿场强将明显降低，进而造成绝缘子端部瓷裙间飞弧击穿，一旦第一片裙边被击穿，第二片裙边将受更高的电压，重复出现刚才的过程。由于交流电压过零点时电弧要熄灭，所以在这种情况下，是否能造成绝缘子闪络，取决于电弧的发展和被电离空气的流动情况。如果雾气（湿度）比较稳定，电弧的重燃，则可能很快闪络;反之，如果空气流动较快，被电离的通道很快消失，则不会演变成闪络。

3.2.3覆冰

覆冰闪络是受温度、湿度、冷暖空气对流、环境以及风速等因素决定的综合物理现象，较小的过冷水滴，因直径过小，表面张力很大，难以改变结构，也难遇到可作为凝结核的尘埃，虽然温度在0摄氏度以下，却仍以下降速度，缓慢的落至地面，形成“冻雨”。这种过冷却水很不稳定，一旦碰到地面上较冷的物体，如绝缘子，由于碰撞震动可使过冷却水滴发生形变，水滴表面弯曲程度减小，表面张力也相应减小，而绝缘子表面本身又可以起到类似凝结核的作用，从而使液态过冷却水滴发生形变后有所依附，于是冷却水滴便凝结成雨凇或者雾凇形式的覆冰覆盖在绝缘子表面，进而减低绝缘子的绝缘能力，导致绝缘子闪络。

4绝缘子闪络的预防

4.1加强绝缘清扫

为防止绝缘子闪络，造成停电事故的发生，必须加强绝缘子的防污工作。首先要掌握污秽物质的特性和污染期，正确划分出重污区，以便为防闪络工作提供可靠依据。根据不同污秽和污染程度制定出不同的清扫方法和清扫周期。重污秽区和严重污秽区等根据污染情况随时清扫。二是根据绝缘子的季节性积污规律，制定科学的清扫周期。污闪多发生在秋末冬初和冬末初春季节。一般考虑地域气候特点安排在闪络出现频率较高的时间段之前加强清扫。

4.2增大爬电比距

爬电比距越大，绝缘子污闪电压越高。在沿线重雾、污染严重及频繁发生污闪的区段合理地提高绝缘子的爬电比距，是提高闪络电压的有效途径。目前，调整爬电距离的方法有装设防爬裙或更换大爬距防污型绝缘子两种。运营实践及资料表明，装设防爬裙适合在变电所使用，不宜在接触网棒式绝缘子上使用。更换大爬距绝缘子也要结合现场情况合理更换，并不是越大就越合适。

4.3更换复合绝缘子

复合绝缘子具有绝缘效果好、耐污能力强的特点。一是具有强憎水性。复合绝缘子爬裙具有极强的憎水性，由于硅橡胶材料本身性能，水分在表面形成水滴，污层难以浸透，污层不易形成连续的导电层，使绝缘子表面泄露电流甚小，改善闪络特性。二是具有自洁功能。复合绝缘子爬裙能起到遮盖作用，可减少绝缘子积污，而伞裙本身有一定的斜度、表面光滑，并且是软质弹性材料，在风力、雨水作用下的自洁能力强，所以复合绝缘子的积污量、附盐密度都有明显降低，起到了一定防污作用。所以在重污染区或海边潮湿的区域适合使用复合绝缘子。

但同样也要考虑到，一是复合绝缘子承受的径向（垂直于中心线）应力很小，在机械性能上比较弱;二是因为自身材料的原因，闪络后绝缘子表面现象不明显，所以一旦发生复合绝缘子闪络或内部损坏，故障查找不易发现，设备恢复的难度较大;三是当前复合绝缘子生产厂家生产的绝缘子质量参差不齐，差异性比较大也就不能充分保证绝缘子性能的稳定。

4.4使用表面涂料

在绝缘子表面涂憎水性材料，如有机硅质、地蜡等，使绝缘子表面在潮湿天气下不易形成连续水膜，能减小泄漏电流值，提高污闪电压。

4.5增加防雷设施

在跳闸较频繁区段，适当增加防雷设施，可以降低雷击对绝缘子以及其他供电设备的影响。可以通过架设架空地线形成避雷线或者增加避雷器数量等方式，加强防雷措施。同时，近期也发现部分避雷器并不能充分满足当前部分高雷暴等区域的需求，发而发生了多起避雷器爆炸等问题，引发了次生故障，严重地影响了铁路运输安全。铁路供电系统防雷是一项系统工程，所以选择增加设备设施时一定要因地制宜、综合考虑、适量安装。

5结束语：

绝缘子闪络是对电气化铁路供电可靠性危害极大的频繁性事故，绝缘子积污和防污闪是个复杂的技术问题，至今绝缘子闪络故障仍是我们供电系统上的顽疾。为提高供电可靠性，治标的办法可以采用加强绝缘子清扫力度、缩短清扫周期来减少污闪的发生率，治本的办法可以通过调整爬电距离、更换大爬距防污型绝缘子或更换硅橡胶绝缘子等来彻底解决绝缘子闪络的问题。

参考文献：

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[2]刘海峰 李宝泉 常金旺.气象因素对输变电设备污闪的影响.河北电力技术，2002年3月

[3]陈军.接触网绝缘子污闪原因分析及防范对策.上海铁道科技，2008年3月

[4]梁曦东 李少华.电力系统有机外绝缘的发展与展望.南方电网技术，2016年3月

作者简介：徐勇 男 1986年2月 西南交通大学 电气工程及其自动化专业 ，中铁电气化铁路运管理有限公司深圳维管段 段长助理 工程师