苗為民,李勇力

(1 中國鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究所,北京100081;2 北京鐵路局北京供電段,北京100039)

分段絕緣器是接觸網(wǎng)的電氣分隔裝置。它將同一相供電的接觸網(wǎng)分隔成幾個獨立的供電范圍,為機務(wù)整備和車務(wù)裝卸提供作業(yè)條件。當(dāng)設(shè)備檢修或發(fā)生故障時,能夠縮小停電范圍,減少對運輸?shù)母蓴_。廣泛應(yīng)用在編組場、機務(wù)整備場、客運樞紐和雙線電氣化鐵路。

分段絕緣器由導(dǎo)流滑道、絕緣元件、接頭線夾和懸吊裝置等零部件組成,其原理與絕緣錨段關(guān)節(jié)類同,結(jié)構(gòu)就是絕緣錨段關(guān)節(jié)的變形和空間體量的縮小。按絕緣元件的接觸形式劃分,分段絕緣器分為滑道式和非滑道式兩種類型。滑道式分段絕緣器系指絕緣元件全部或部分同時作為滑道的分段絕緣器,運行時電力機車受電弓與其直接接觸;非滑道式分段絕緣器系指絕緣元件不作為滑道的分段絕緣器,運行時電力機車受電弓不與其直接接觸。

在接觸網(wǎng)的懸掛設(shè)備中,分段絕緣器有最大的集中荷載,其整體(包括承力索隔斷絕緣子)質(zhì)量超過同等長度的接觸網(wǎng)數(shù)倍。在有限的空間內(nèi),集合接頭線夾、導(dǎo)流滑道和絕緣元件等剛性部件,懸掛彈性肯定不如柔性較大的線索結(jié)構(gòu)。由于接觸網(wǎng)的運行條件比較苛刻,目前還沒有一種形式的分段絕緣器能夠滿足體積小、質(zhì)量輕、絕緣可靠、過渡平滑的要求。在自然環(huán)境、行車速度、受電弓壓力和線路條件等因素的綜合作用下,分段絕緣器始終處于被動應(yīng)付狀態(tài)。隨著列車速度和接觸網(wǎng)張力的提高,受電弓結(jié)構(gòu)和滑板材料的革新,分段絕緣器的運行狀態(tài)以及與受電弓的匹配受到越來越多的關(guān)注。

1 運行標(biāo)準(zhǔn)和工作條件

鐵道部在《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》[2]中,規(guī)定了分段絕緣器的運行條件、絕緣部件的清掃周期和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)狀態(tài)。

(1)運行條件

分段絕緣器自身的運行條件是“不應(yīng)長時間處于對地耐壓狀態(tài),尤其在霧、雨、雪等惡劣天氣時,應(yīng)盡量縮短其對地的耐壓時間”。

由于分段絕緣器安裝于線路正上方,在各種因素的共同作用下,其絕緣元件的運行條件顯然不如作為線路懸掛和支持裝置使用的絕緣子,特別是主絕緣直接與受電弓滑板接觸的滑道式分段絕緣器,其運行條件更為苛刻。污染和電弧會使分段絕緣器的主絕緣首先遭到破壞,導(dǎo)致電氣、機械性能下降,從而不能經(jīng)受過電壓的沖擊。因此,在惡劣的氣象條件下,分段絕緣器對應(yīng)的另一側(cè)停電或接地時,絕緣元件發(fā)生故障的幾率較高。

(2)機車污染

目前,電力機車和動車組普遍使用裝配碳滑板的DSA型受電弓,或在裝配粉末冶金滑板 TSG、LV型受電弓上加裝固體潤滑條。受電弓通過分段絕緣器時,碳滑板或固體潤滑條會與滑道式分段絕緣器(如菱形)的絕緣滑道及非滑道式分段絕緣器(如GSM)絕緣靴的底面直接摩擦,并在摩擦面上形成一層致密的碳膜。試驗證明,在干燥狀態(tài)下,附著碳膜的菱形分段絕緣器的絕緣滑道仍呈現(xiàn)較高的電阻值,能夠耐受90 kV的交流電壓,但在表面淋水潮濕的狀態(tài)下,其絕緣表面會放電,產(chǎn)生燒灼痕跡甚至擊穿。GSM分段絕緣器的絕緣靴,在干燥狀態(tài)下都不能承受接觸網(wǎng)的額定電壓。因此,附著碳膜的絕緣摩擦面應(yīng)及時清掃,并避免在大霧、小雨以及雨雪交加、表面凝露結(jié)霜的天氣時承受對地電壓。

混合牽引區(qū)段,蒸汽和內(nèi)燃機車在分段絕緣器下方通過或停留時,廢氣也會造成絕緣元件污染,導(dǎo)致工作條件惡化。

(3)大氣污染

鐵路運輸沿線工礦企業(yè)產(chǎn)生的廢氣、粉塵,是接觸網(wǎng)絕緣元件的重大污染源。鐵路機車在運行時,內(nèi)燃和蒸汽機車排放的廢氣和電力機車受電弓滑板摩擦產(chǎn)生的碳粉也會直接污染分段絕緣器。

在接觸網(wǎng)的強電場下,大氣中滯留的懸浮顆粒物(氣溶膠)被吸附在分段絕緣器上,致使絕緣元件的表面形成污穢層。污穢層遇到大霧、小雨以及雨雪交加、凝露結(jié)霜的天氣時,其中所含的離子化合物(可溶性鹽類)溶于水膜會形成離子電導(dǎo),使絕緣元件表面流過較大的泄漏電流。污穢層電阻較高的區(qū)域被泄漏電流的熱效應(yīng)烘干形成干帶,局部電壓集中形成高場強,從而引起干帶上空氣擊穿和泄漏電流的脈沖。干帶上出現(xiàn)的放電與未烘干的污穢層電阻串聯(lián),串聯(lián)電阻較低而泄漏電流脈沖較高時,絕緣元件表面會出現(xiàn)游離放電現(xiàn)象。放電初始僅發(fā)生在局部,但放電點產(chǎn)生的高溫會導(dǎo)致高分子絕緣材料裂解,長時間會形成樹枝狀碳化通道(圖1)。電火花和電弧中的帶電粒子沿著碳化通道擴散、遷移、逐步貫通,最終導(dǎo)致絕緣元件擊穿。

滑道式分段絕緣器(菱形)的絕緣滑道為(1 400 mm～1 740 mm)×33 mm×10 mm的條狀體,盡管其爬電距離較長,但污閃電壓顯然不如等值傘狀的絕緣元件。絕緣滑道在污穢、潮濕的狀態(tài)下,會顯著降低沿面閃絡(luò)電壓。嚴(yán)重時能降低到清潔表面閃絡(luò)電壓的10%以下。被大氣污染、出現(xiàn)碳化通道的絕緣滑道往往在大霧、小雨以及雨雪交加、凝露結(jié)霜的天氣下,承受對地電壓或出現(xiàn)較大的牽引負(fù)載時,演變?yōu)閲?yán)重的絕緣故障(圖 2)。

(4)電弧的形成及其危害

由于分段絕緣器兩端的線路阻抗不可能均等,接觸網(wǎng)的電壓也會隨牽引負(fù)載波動,所以運行中的分段絕緣器兩端存在著上百乃至數(shù)千伏的電位差。

受電弓通過分段絕緣器時,其滑板導(dǎo)通分段絕緣器的導(dǎo)流滑道,取流點轉(zhuǎn)換的瞬間,相當(dāng)于電路閉合→打開的過程。如果分段絕緣器兩端的電位相等,受電弓滑板與分段絕緣器導(dǎo)流滑道之間的接觸電阻足夠小,則受電弓平滑通過。如果分段絕緣器兩端存在電位差,電力機車不取流時,其轉(zhuǎn)換過程只是電位的瞬間轉(zhuǎn)移;電力機車取流時,其轉(zhuǎn)換過程相當(dāng)于帶負(fù)荷打開電路,導(dǎo)致發(fā)生程度不同的電弧。

除電位差和負(fù)載原因之外,受電弓與分段絕緣器之間產(chǎn)生電弧的另一個重要因素是接觸電阻,而接觸電阻取決于兩者的材料性質(zhì)和運行狀態(tài)。

分段絕緣器的接頭線夾和導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位是弓網(wǎng)過渡的關(guān)鍵點,其中接頭線夾是產(chǎn)生沖擊的源頭(圖3)。沖擊會引起受電弓與分段絕緣器之間的接觸壓力出現(xiàn)波動,進(jìn)而導(dǎo)致受電弓滑板與分段絕緣器的導(dǎo)流滑道分離,分離的同時接觸電阻增大,機車取流的巨大能量導(dǎo)致局部溫度陡增,并隨之產(chǎn)生電弧;振動波的傳導(dǎo)使導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位的工況惡化,進(jìn)一步加劇了電弧的傷害。

受電弓與分段絕緣器同為框架結(jié)構(gòu),相互間的多點接觸、受電弓滑板的幾何尺寸以及運行中的磨耗,都有可能造成取流部位的架空或虛接。電力機車或動車組在分段絕緣器下方取流時,被架空或虛接的取流部位接觸電阻增大,從而導(dǎo)致產(chǎn)生電弧。熾熱的電弧作用于不動的取流部位,其后果可想而知。另外,電力機車通過分段絕緣器進(jìn)入接觸網(wǎng)無電區(qū)都會造成燒傷導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位和絕緣元件(圖4)。

電弧是高溫高導(dǎo)電率的游離氣體,相當(dāng)于純電阻性的發(fā)熱元件,其弧柱具有6 000 K以上的溫度,超過所有材料的熔點。在接觸間隙充滿金屬蒸氣的條件下,可在10-3s以內(nèi)就形成電火花,大量的電火花匯集成電弧,弧柱所及部位會發(fā)生熔融、裂解、氣化,并留下永久痕跡。其中,以滑道式分段絕緣器(菱形)絕緣滑道的連接部位、取流及取流轉(zhuǎn)換部位燒損最為嚴(yán)重。多次、反復(fù)的電弧燒灼導(dǎo)致絕緣滑道表面碳化(圖5)、導(dǎo)流滑道局部變色(圖5)和連接零件燒損(圖6),機電強度急劇下降,直至發(fā)生“斷線”(圖 7、圖 8),引發(fā)弓網(wǎng)故障。此外,電弧的飄移還會將分段絕緣器的消弧角隙燒傷、燒熔,甚至燒斷懸吊裝置(圖9)。

2 檢修標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)狀態(tài)

分段絕緣器的檢修,分為絕緣部件清掃和技術(shù)狀態(tài)調(diào)整兩方面。

(1)絕緣部件清掃

《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》中關(guān)于“絕緣部件清掃”的規(guī)定是分段絕緣器“3～6個月”。但“對一般污區(qū)和重污區(qū)范圍(管理群)的界定,由供電設(shè)備管理單位根據(jù)運行實際確定(不受原設(shè)計污區(qū)的限制)。對個別污染嚴(yán)重區(qū)段,要視具體情況縮短清掃周期?！?。由于分段絕緣器清掃需要停電的范圍較大,受運輸條件限制,清掃周期往往被拖延甚至落空。

(2)分段絕緣器的位置

《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》在“接觸網(wǎng)維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定分段絕緣器“應(yīng)位于受電弓中心”,但是,牽引供電部門只能依據(jù)軌道調(diào)整分段絕緣器的“位置”,而受電弓在運行中,其中心不可能與線路中心保持一致。因此,處于靜態(tài)的分段絕緣器也不可能位于動態(tài)的受電弓中心,只能被動適應(yīng)受電弓在運行中的擺動?！惰F路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》[3]中規(guī)定,運行中受電弓的左右擺動量按200 mm計算;《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》中規(guī)定,120 km/h及以下區(qū)段,受電弓動態(tài)左右擺動量為200 mm。隨著機車運行速度的提高,受電弓的擺動量肯定還會加大。以滑道式分段絕緣器(菱形)為例,按120 km/h及以下區(qū)段計算,1/2絕緣器寬度+位置偏差+受電弓擺動量,其外側(cè)滑道已經(jīng)處于受電弓滑板工作范圍的邊緣,這還未將接觸線的拉出值計算在內(nèi)。

(3)水平與位置的關(guān)系

接觸網(wǎng)在日常檢修中,檢修人員往往對分段絕緣器的“水平”比較重視,而忽略了“位置”。這是因為“水平”可以直接利用工具或儀器進(jìn)行測量,軌面就是處于靜態(tài)的參照物,而“位置”的標(biāo)準(zhǔn)參照物是受電弓,檢修人員只能通過軌道間接驗證“位置”是否處于受電弓中心,動態(tài)位置只能憑借肉眼觀察。況且,水平誤差10 mm與位置偏差100mm孰重孰輕,檢修人員顯然偏重10mm的測量要求。

由于分段絕緣器的寬度不同,其導(dǎo)流滑道距離受電弓中心約150～280 mm。如果分段絕緣器的安裝位置受定位拉出值和線岔交叉點制約,整體偏向受電弓滑板的一側(cè),其外側(cè)滑道就有可能超出受電弓滑板的工作范圍(圖10)。

圖1 樹枝狀碳化通道

圖2 絕緣污染引發(fā)的故障

圖3 接頭部位成為硬點

圖4 電力機車進(jìn)入無電區(qū)燒傷的分段絕緣器

圖5 絕緣滑道被電弧灼傷碳化

圖6 被燒損的連接部位

圖7 燒傷的導(dǎo)流滑道和燒斷的絕緣滑道

圖8 取流燒斷的導(dǎo)流滑道

圖9 GSM分段絕緣器被燒斷的吊索

圖10 分段絕緣器偏離受電弓中心

仍以滑道式分段絕緣器(菱形)為例,其橋絕緣處的寬度為565 mm。在接觸線定位點附近安裝時,其中心(橋絕緣處)距離定位點 3 m,假如定位拉出值為300 mm,按靜態(tài)條件計算,受電弓滑板1/2的工作寬度為625mm,橋絕緣處連接件的外側(cè)距離受電弓中心565/2+300=582.5mm,已經(jīng)處于受電弓滑板工作寬度的邊緣,這還不包括受電弓運行的擺動量。按1/2絕緣器寬度+定位拉出值+位置偏差+受電弓擺動量計算,橋絕緣處連接件的外側(cè)距離受電弓中心為882.5mm,已經(jīng)超出受電弓滑板257.5 mm,分段絕緣器將出現(xiàn)單邊受流現(xiàn)象,受電弓通過絕緣滑道時相當(dāng)于帶電闖分相,必然出現(xiàn)嚴(yán)重的拉弧現(xiàn)象,燒毀絕緣元件(圖11)。因此,分段絕緣器要先位于受電弓中心,“滑道平行于軌面”才有實際意義。再者,運行中的受電弓中心也不可能與線路中心保持重合,所以,接觸線定位點的拉出值以0mm為宜,分段絕緣器位于受電弓中心的誤差也不宜超過30mm。

(4)關(guān)于“過渡平滑”

《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》在“接觸網(wǎng)維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定分段“絕緣器導(dǎo)線接頭處過渡平滑”。

其實,分段絕緣器上還有一個更需要過渡平滑的部位,就是受電弓滑板取流時通過的轉(zhuǎn)換點。

電力機車或動車組在運行中,受電弓不間斷地沿接觸線取流。受電弓通過分段絕緣器平行交互部位時,滑板的取流點瞬間位移。此時,分段絕緣器兩導(dǎo)流點應(yīng)與受電弓滑板平行才能保證過渡平滑。但是,兩者的平行關(guān)系不能完全決定于分段絕緣器,受電弓的擺動和滑板的磨耗都會引起過渡不平滑,沖擊和振動還會加劇這種后果。

因此,日常巡視要格外注意受電弓通過分段絕緣器的取流情況,發(fā)現(xiàn)拉弧或聽到異常響聲應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)措施。

(5)懸吊裝置與水平

分段絕緣器的調(diào)整,還應(yīng)重視兩端接觸線的線面,接觸線的線面偏轉(zhuǎn)直接影響滑道的技術(shù)狀態(tài)。分段絕緣器懸吊裝置的主要用途是調(diào)整懸掛高度,運行中要保持受力均衡。如果接觸線的線面不正,單憑懸吊裝置將分段絕緣器調(diào)至水平狀態(tài),分段絕緣器會在受電弓的工作壓力下發(fā)生軸向旋轉(zhuǎn)。對于非滑道式有斷口的分段絕緣器,這是非常危險的運行狀態(tài)。

3 設(shè)計、組裝與現(xiàn)場安裝

《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》[3]和《鐵路樞紐電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》[4]中,對橫向和單獨電分段的設(shè)置只有原則性的規(guī)定,但對采用何種電分段形式、電分段裝設(shè)的具體位置則沒有針對性的要求?！惰F路電力牽引供電施工規(guī)范》中,也沒有考慮安裝位置對運行安全的影響。從以往的分段絕緣器故障中,以下幾方面應(yīng)引起有關(guān)方面的注意。

(1)分段絕緣器的位置

分段絕緣器的位置應(yīng)考慮電力機車停車取流對運行安全的影響,特別是有直接供電列車和動車組停靠的車站更應(yīng)引起關(guān)注。在可能的條件下,分段絕緣器的位置應(yīng)盡量靠近停車標(biāo)志或信號機,這樣可以使電力機車和動車組的停車位置避開分段絕緣器,還能避免內(nèi)燃、蒸汽機車排放的廢氣污染絕緣部件。

在接觸線定位點附近設(shè)置分段絕緣器,應(yīng)優(yōu)先考慮分段絕緣器的位置,然后選擇定位拉出值,確保分段絕緣器位于受電弓中心。同理,在渡線上安裝分段絕緣器,也不能只顧及線岔交叉點而忽略分段絕緣器的位置。

(2)分段絕緣器的組裝

國產(chǎn)分段絕緣器基本為整組散件裝箱發(fā)運。產(chǎn)品裝箱前,生產(chǎn)廠應(yīng)對每一個部件進(jìn)行檢查、試驗,在平臺上進(jìn)行預(yù)組裝并通過例行拉力試驗,確認(rèn)全部合格方可出廠?，F(xiàn)場組裝應(yīng)選擇平整場地,按照先中間后兩端(側(cè))的順序進(jìn)行。各部件連接后,檢查平直度,無誤后按規(guī)定緊固螺栓。分段絕緣器在整組吊裝時應(yīng)保持重心平衡,防止沖撞發(fā)生變形,必要時可用通直方木臨時綁扎,吊裝到位后拆除。

(3)分段絕緣器的現(xiàn)場安裝

在現(xiàn)場安裝分段絕緣器時,關(guān)鍵工序在接頭部位,接觸線終端的揻彎應(yīng)借助專用工具一次到位,切忌反復(fù)彎折,影響接頭的平直度。接頭線夾與導(dǎo)流部件連接時,應(yīng)根據(jù)不同型號接觸線的高度進(jìn)行調(diào)整,使導(dǎo)流部件的底面與接觸線的底面處于同一高度,以保證過渡平滑。對導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位進(jìn)行調(diào)整時,應(yīng)使垂直和縱向兩個方向的測量點均保持與軌面平行。對懸掛高度進(jìn)行調(diào)整時,可借助拉力彈簧秤模擬受電弓的靜態(tài)工作壓力,在規(guī)定的受電弓壓力下,懸吊裝置應(yīng)受力均衡無松弛現(xiàn)象,接頭線夾處的高度還應(yīng)略高于兩側(cè)的吊弦點。此外,還應(yīng)關(guān)注承力索相對于分段絕緣器的位置。如果承力索偏離線路中心或不在接觸線正上方,會造成分段絕緣器處的懸吊裝置長度不均。當(dāng)溫度變化時,線索的熱脹冷縮會導(dǎo)致分段絕緣器受力不均,對水平狀態(tài)產(chǎn)生不利影響。

(4)現(xiàn)場安裝位置的結(jié)構(gòu)高度

分段絕緣器現(xiàn)場安裝位置的結(jié)構(gòu)高度,應(yīng)不小于消弧角隙高度+空氣絕緣間隙+受電弓動態(tài)抬升量,并留有適當(dāng)?shù)脑６?為減輕懸掛質(zhì)量,承力索的電氣隔離應(yīng)盡量選用復(fù)合絕緣子。

4 弓網(wǎng)匹配

分段絕緣器是接觸網(wǎng)的重要設(shè)備之一,由于不同的結(jié)構(gòu)形式,使其具有不同的取流轉(zhuǎn)換方式。受電弓要想在動態(tài)運行中平滑地完成取流點的轉(zhuǎn)換,不僅取決于分段絕緣器的結(jié)構(gòu)、技術(shù)狀態(tài),更需要受電弓與分段絕緣器的良好匹配。列車速度和接觸網(wǎng)張力的提高,弓網(wǎng)匹配顯得更加重要。

牽引供電系統(tǒng)為滿足行車速度和取流的要求,一直在致力尋求改善弓網(wǎng)關(guān)系的途徑。受電弓結(jié)構(gòu)和滑板材料的每一次革新,也都會引起分段絕緣器的適應(yīng)問題,其發(fā)展步伐往往滯后于受電弓。而且,現(xiàn)有任何一種形式的分段絕緣器均不能適應(yīng)所有型號的受電弓。

(1)受電弓的特性和運行現(xiàn)狀

目前國內(nèi)運用的受電弓有TSG、LV、DSA等幾種型號,均為單臂式受電弓,是在法、日、德等國家產(chǎn)品的基礎(chǔ)上演變發(fā)展而來的。

單臂受電弓的整體可以用“寬肩、細(xì)腰、獨腿”來形容,寬而細(xì)長的滑板受到偏向一側(cè)的沖擊,輕則留下?lián)舸蚝圹E,嚴(yán)重時會導(dǎo)致弓頭托架變形和滑板折斷(圖12、圖13)。目前廣泛使用的DSA系列受電弓,弓頭自由度較大,其運行方向前后旋轉(zhuǎn)的幅度可以達(dá)到±60mm,對于改善受流質(zhì)量,其作用毋庸置疑,但通過非滑道式有斷口的分段絕緣器時存在一定風(fēng)險。如果運行方向的前滑板在分段絕緣器的接頭部位受到?jīng)_擊向下旋轉(zhuǎn),后滑板同步抬升,極有可能在斷口處發(fā)生剮碰。若剮碰程度達(dá)不到自動降弓裝置(ADD系統(tǒng))動作的條件(滑板未斷裂泄壓),被剮壞的受電弓繼續(xù)前行至線岔或錨段關(guān)節(jié)附近時,將會擴大為嚴(yán)重的弓網(wǎng)故障。

電力機車通過渡線上的分段絕緣器,要經(jīng)過導(dǎo)曲線和轍叉芯,由于輪軌間的游動間隙和通過時產(chǎn)生的振動,特別是轉(zhuǎn)向架以及受電弓各絞接關(guān)節(jié)的曠動量較大時,使受電弓的擺動量增大。此時,分段絕緣器的工作條件最差,后果也難以預(yù)料。

(2)分段絕緣器的特性和運行現(xiàn)狀

我國鐵路電氣化起步時,接觸網(wǎng)的橫向分區(qū)絕緣為三線的分區(qū)絕緣器。三線式分區(qū)絕緣器的距離長,導(dǎo)流轉(zhuǎn)換在跨中。受材料、技術(shù)和線路條件的制約,逐步被器件式分段絕緣器所取代。器件式分段絕緣器的發(fā)展,主要是絕緣材料、結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的革新。當(dāng)前生產(chǎn)、使用的分段絕緣器基本沿用國外引進(jìn)產(chǎn)品,并在引進(jìn)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上改進(jìn)?；朗椒侄谓^緣器以菱形分段絕緣器為代表;非滑道式分段絕緣器還有斷口和無斷口之分,有斷口的以GSM 、AF、SIEMENS分段絕緣器為代表;無斷口的為德國Adtranz產(chǎn)品。

分段絕緣器運行的基本要求是過渡平滑和絕緣可靠。受電弓通過分段絕緣器,引發(fā)弓網(wǎng)沖擊的主要因素是分段絕緣器的質(zhì)(重)量和結(jié)構(gòu),關(guān)鍵點在于接頭和導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位。在現(xiàn)有的條件下,降低和分散分段絕緣器質(zhì)(重)量的難度較大,只能從空間結(jié)構(gòu)形式和導(dǎo)流轉(zhuǎn)換方式上著手。

分段絕緣器的導(dǎo)流轉(zhuǎn)換多為交互式,交互部位與受電弓滑板之間的接觸電阻以及交互部位之間的電位差直接關(guān)系到取流質(zhì)量。其中,不能忽視導(dǎo)流滑道直線距離對弓網(wǎng)過渡狀態(tài)的影響。也就是說取流點位移的距離直接關(guān)系到取流質(zhì)量。導(dǎo)流滑道之間的距離越大,與受電弓保持平行的難度越大,取流質(zhì)量越差。

分段絕緣器的可靠性在很大程度上取決于主絕緣的工作條件,滑道式分段絕緣器(菱形)的主絕緣直接與受電弓滑板摩擦,電力機車或動車組通過時,絕緣滑道的有效絕緣長度必然被受電弓滑板分割、短接,靠近金屬連接部件被分割、短接的絕緣滑道要承受接觸網(wǎng)的工作電壓或較高的電位差。在速度較低、電流較大的牽引工況下,會引發(fā)持續(xù)的電弧,產(chǎn)生嚴(yán)重的燒熔(圖5、圖6),甚至燒斷(圖7)。非滑道式分段絕緣器(GSM、AF等)雖然采用空氣絕緣間隙,但位于導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位的主絕緣,也經(jīng)常是電弧光顧的重點(圖22)。

非滑道式分段絕緣器(GSM、AF等)采用空氣絕緣間隙,導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計為交互式斷口。由于受電弓通過分段絕緣器的過程中可能會產(chǎn)生沖擊和振動,其斷口部位就會成為妨礙受電弓滑板通過的有害空間(圖14～16)。

GSM分段絕緣器在兩側(cè)空氣絕緣間隙部位設(shè)置絕緣靴(熱靴)輔助受電弓過渡,絕緣靴一是占據(jù)空氣絕緣間隙的空間,二是被碳滑板污染后,直接影響主絕緣的電氣性能。另外,絕緣靴通過支架固定在主絕緣上,在受電弓的工作壓力和沖擊下發(fā)生斷裂會導(dǎo)致絕緣靴脫落(圖17),進(jìn)而受電弓侵入空氣絕緣間隙引發(fā)弓網(wǎng)故障。

AF分段絕緣器的導(dǎo)流滑道較長,安裝、調(diào)整難度較大,懸吊、支撐部件對其技術(shù)狀態(tài)的影響較大,受到?jīng)_擊也容易變形(圖18)。

Adtranz制作的分段絕緣器雖然定義為非滑道式,但是其導(dǎo)流轉(zhuǎn)換部位匯交于同一平面,縱向沒有斷口。主絕緣在運行中與受電弓滑板保持固定間隙,避免了碳粉直接污染。由于主絕緣采用瓷質(zhì)絕緣子,其整體質(zhì)(重)量高于其它形式的分段絕緣器,在運行過程中曾出現(xiàn)過閃絡(luò)炸裂的事故。另外,Ad tranz產(chǎn)品的安裝位置需考慮列車運行速度,當(dāng)列車通過速度≥80 km/h時,分段絕緣器的安裝方向要順從列車的運行方向。

(3)分段絕緣器與受電弓的匹配

受電弓通過分段絕緣器,滑板與分段絕緣器滑道同步接觸是平滑過渡的先決條件,其受流質(zhì)量不僅取決于受電弓的靜態(tài)壓力和跟隨特性,還與分段絕緣器的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)。

《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》在“接觸網(wǎng)維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定分段絕緣器的“滑道應(yīng)平行于軌面”,但是“滑道應(yīng)平行于軌面”不等于滑道平行于受電弓的滑板,受電弓的滑板也不可能平行于分段絕緣器的滑道,這是由于滑板的形狀和磨耗狀態(tài)決定的。DSA系列受電弓采用整體碳滑板,其滑板相對于軌面連線是一個R9 000 mm±1 000mm的弧形,在分段絕緣器的寬度范圍內(nèi),呈弧形的滑板矢高約為4～5 mm,新滑板會向上侵入分段絕緣器。整體碳滑板中心的截面高度為38.5 mm±1 mm,允許磨耗至23 mm時更換(Z字頭列車和動車組為26mm)。也就是說,碳滑板的磨耗深度可以達(dá)到12.5～15.5mm,這已經(jīng)超過了分段絕緣器平行誤差不超過10mm的要求。磨耗接近到限的滑板,其兩端高于滑板中心部分,近似為弓形,即使磨耗對稱,通過非滑道式有斷口的分段絕緣器也具有一定的風(fēng)險。

不同型號的受電弓,其滑板的間距不一,最大間距為580 mm。間距擴大的同時也導(dǎo)致跨接分段絕緣器的范圍擴大,無形中增加了相互平行的難度。

非滑道式有斷口的分段絕緣器,其導(dǎo)流滑道的斷口與受電弓中心的直線距離約150 mm。若分段絕緣器的底面與軌面垂直方向不平行(俗稱側(cè)棱),導(dǎo)流滑道的斷口將與受電弓滑板發(fā)生沖擊;若非滑道式有斷口的分段絕緣器偏向受電弓一側(cè),其導(dǎo)流滑道的斷口距離受電弓中心可能超過500 mm,如果受電弓滑板的磨耗接近到限,再與導(dǎo)流滑道的斷口發(fā)生沖擊,弓頭將在杠桿作用下扭轉(zhuǎn)、翹起,進(jìn)而剮壞分段絕緣器和相鄰的接觸網(wǎng),釀成嚴(yán)重的弓網(wǎng)故障。

受電弓在接觸線上取流是兩點一線,但通過分段絕緣器時,滑動接觸點不僅加倍,而且運行軌跡會發(fā)生突變。以AF分段絕緣器為例,其縱向的空氣絕緣間隙達(dá)到300 mm時,長度相當(dāng)于TSG系列受電弓弓頭的寬度,DSA系列受電弓的滑板也能夠同時置于主絕緣兩側(cè)的空氣絕緣間隙中。即使分段絕緣器和受電弓滑板的技術(shù)狀態(tài)都在允許的范圍內(nèi),受電弓在左右2個空氣絕緣間隙和4個導(dǎo)流接觸點中交互位移,接觸重心的變換也不可能不產(chǎn)生振動。如果有一方的技術(shù)狀態(tài)不良,剮碰在所難免。

另外,電力機車或動車組連續(xù)通過兩架及以上分段絕緣器,以及重聯(lián)并同時升弓通過分段絕緣器,對于兩者的運行狀態(tài)都是一個考驗,如果沖擊引起的振動達(dá)到共振的條件,受電弓首當(dāng)其沖,特別是遇到非滑道式有斷口的分段絕緣器將直接釀成嚴(yán)重的弓網(wǎng)故障。

(4)分段絕緣器的選型

圖11 單邊受流燒斷的絕緣滑道

圖12 弓頭托架變形

圖13 沖擊偏向一側(cè)導(dǎo)致滑板折斷

圖14 GSM分段絕緣器導(dǎo)流滑道的斷口與ASD受電弓滑板的接觸狀態(tài)

圖15 GSM分段絕緣器滑道斷口被撞擊的痕跡

圖16 滑板條被AF分段絕緣器斷口撞擊的凹坑

圖17 固定支架斷裂,絕緣靴脫落

圖18 導(dǎo)流滑道撞擊的痕跡

過渡平滑和絕緣可靠是分段絕緣器選型的基本原則,選擇的要點是導(dǎo)流轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)和絕緣元件的材質(zhì)。其中“過渡平滑”不能局限在導(dǎo)線接頭部位,更重要的還有電流轉(zhuǎn)換部位,其平滑與否會直接關(guān)系到取流質(zhì)量?；朗?菱形)分段絕緣器為閉口結(jié)構(gòu),從外形看不易引發(fā)弓網(wǎng)故障。在受電弓普遍使用粉末冶金滑板的時期,絕緣滑道的耐磨性是衡量弓網(wǎng)匹配的重要指標(biāo),固體潤滑產(chǎn)生的碳粉尚未構(gòu)成嚴(yán)重威脅。整體碳滑板問世后,碳粉導(dǎo)致的絕緣污染凸顯,已經(jīng)成為滑道式(菱形)分段絕緣器很難逾越的關(guān)口。在電力機車和動車組普遍使用整體碳滑板的今天,接觸網(wǎng)必須設(shè)置分段絕緣器的部位,應(yīng)首選非滑道式分段絕緣器,其中以導(dǎo)流轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)為平面匯交方式的為好。非滑道式有斷口的分段絕緣器,其縱向空氣絕緣間隙為交互布置,在動態(tài)條件下,有可能成為受電弓通過的有害空間,建議慎重選用,特別是在DSA型受電弓運行的區(qū)段。另外,絕緣可靠的基礎(chǔ)離不開材料,但對絕緣材料的特性也應(yīng)一分為二,聚四氟乙烯材料的不粘附特性使得不同材料的結(jié)合部往往由于“密封”成為絕緣故障的源頭。

5 材料特性與運行條件

分段絕緣器是由不同材料組合的接觸網(wǎng)設(shè)備,具備絕緣和導(dǎo)流雙重功能,在運行中同時承受電氣和機械負(fù)荷,其可靠程度不僅取決于材料特性,還受運行條件的制約。目前使用的分段絕緣器,其絕緣元件由玻璃鋼、聚四氟乙烯和硅橡膠等高分子材料復(fù)合而成,導(dǎo)流元件的材料基本為銅及其合金。

(1)玻璃鋼

玻璃鋼是環(huán)氧樹脂與玻璃纖維經(jīng)拉擠或纏繞工藝成型的高分子復(fù)合材料,具有優(yōu)良的電絕緣性能,比強度高,能夠承受電氣和機械雙重載荷,是分段絕緣器首選的主絕緣材料,主要用于滑道式分段絕緣器的絕緣滑道以及絕緣元件的芯棒。但是,樹脂的熱變形溫度低,耐老化性能差,而且只能耐受瞬間高溫。

固化后的環(huán)氧樹脂也會產(chǎn)生熱變形,如果分段絕緣器所處的環(huán)境溫度超過了環(huán)氧樹脂的熱變形溫度,會導(dǎo)致環(huán)氧樹脂與玻璃纖維的粘接界面產(chǎn)生熱應(yīng)力,熱應(yīng)力一旦超過結(jié)合強度就會發(fā)生界面破壞。即使分段絕緣器的預(yù)加負(fù)載不發(fā)生變化,也會導(dǎo)致應(yīng)力集中部位出現(xiàn)層束間剝離,連接部位拉脫,造成不可避免的機械破壞(圖19)。

試驗表明,在規(guī)定的預(yù)加載荷下,當(dāng)滑道式分段絕緣器(菱形)絕緣滑道的溫度≥80℃時,其機械強度逐漸衰減,到150℃時,機械載荷只能達(dá)到4.5 kN(表1)。所以,玻璃鋼的長期使用溫度不能超過60℃。

圖19 絕緣滑道被內(nèi)燃機車的廢氣熏烤后拉脫

圖20 包覆層收縮產(chǎn)生的縫隙

圖21 玻璃鋼芯棒的碳化通道

圖22 主絕緣擊穿

圖23 包覆層爆裂

圖24 導(dǎo)流滑道脆斷,斷口氧化

圖25 取流燒斷的導(dǎo)流滑道,局部發(fā)生變色、斷口產(chǎn)生塑性變形

表1 滑道破壞載荷隨溫度變化的試驗數(shù)據(jù)

內(nèi)燃機車渦輪增壓器的入口溫度約600℃,排氣口溫度約400℃。如果內(nèi)燃機車在分段絕緣器下方起動或發(fā)動機怠速運行時,排出的廢氣直接噴向分段絕緣器,分段絕緣器極有可能受到150℃或更高溫度的熏烤,促使其機械強度下降而發(fā)生拉脫事故。

(2)聚四氟乙烯

聚四氟乙烯主要用于分段絕緣器主絕緣的包覆層,其芯棒為玻璃鋼,兩端連接金屬接頭,包覆層插接于金屬接頭中。雖然聚四氟乙烯具有優(yōu)良的介電性能,但是氟—碳鏈分子間的作用力極低,不粘附于任何物質(zhì),這使得聚四氟乙烯包覆層不能與玻璃鋼芯棒渾然一體,金屬接頭的插接部位也不可能天衣無縫。玻璃鋼芯棒承受接觸網(wǎng)張力后,其熱脹冷縮受到鉗制,但聚四氟乙烯包覆層的收縮會導(dǎo)致插接部位出現(xiàn)縫隙(圖20)。在江南水鄉(xiāng)和東南沿海以及雨季,空氣中的導(dǎo)電離子伴隨著水分子沿縫隙滲透、擴散,成為主絕緣的運行隱患。玻璃鋼芯棒被污染后,泄漏電流增大導(dǎo)致主絕緣內(nèi)部放電,玻璃鋼芯棒表面出現(xiàn)碳化通道(圖21),隨著碳化通道的延伸、擴展,玻璃鋼芯棒的絕緣性能急劇下降。由于放電發(fā)生在主絕緣內(nèi)部,外觀檢查不易發(fā)現(xiàn),待電腐蝕穿透聚四氟乙烯包覆層時,主絕緣已經(jīng)擊穿(圖22)[3]。另外,聚四氟乙烯不吸水,透氣性極低,所以,電弧產(chǎn)生的高溫會導(dǎo)致侵入的空氣和水分子膨脹,嚴(yán)重時包覆層會爆裂(圖23)。

(3)導(dǎo)流滑道

電力機車或動車組在分段絕緣器下方啟動、停留時,電流和接觸電阻的作用使得導(dǎo)流滑道的溫度上升,當(dāng)熱效應(yīng)達(dá)到一定程度時,相當(dāng)于對導(dǎo)流滑道進(jìn)行熱處理,但加熱的時間、溫度和冷卻速度又不等同于熱處理。當(dāng)溫度超過金屬的再結(jié)晶溫度,其內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)會隨之改變,金相組織也會由晶格體轉(zhuǎn)變?yōu)殍T造體。如果溫度高,作用時間短,冷卻速度快,導(dǎo)流滑道內(nèi)部將產(chǎn)生類似于淬火的內(nèi)應(yīng)力,承受接觸網(wǎng)張力的導(dǎo)流滑道容易發(fā)生脆斷或拉斷(圖24、圖25)。如使用銅鋅合金制造的導(dǎo)流滑道,當(dāng)受熱溫度超過α+β→β的臨界轉(zhuǎn)變點,就會失去α相對β相晶界遷移的機械阻礙作用,形成粗晶,力學(xué)性能將顯著下降。不銹鋼的電阻率較高,散熱性較差,用其制作導(dǎo)流滑道,不僅增大了與受電弓滑板的接觸電阻,也加劇了電氣磨耗。

相對于受電弓滑板,分段絕緣器的導(dǎo)流滑道應(yīng)選用導(dǎo)電率較高的金屬(如銀銅合金),導(dǎo)流截面應(yīng)略大于接觸線。不僅接觸電阻相應(yīng)降低,也增大了散熱功率,機械強度亦能保持一致。

6 認(rèn)識的誤區(qū)

在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品說明書以及日常檢修中,由于各自所處的角度不同,使某些概念的宣傳和理解出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致了一些認(rèn)識上的誤區(qū)。

(1)消弧

TB/T 3036-2002《25 kV電氣化鐵道接觸網(wǎng)用分段絕緣器》[5]中關(guān)于“消弧”有如下規(guī)定:消弧角隙可自行切斷由于受電弓通過該消弧分段絕緣器時所產(chǎn)生的電弧。消弧分段絕緣器滑道和絕緣元件不得因此產(chǎn)生電弧燒傷及燒損。

根據(jù)“消弧”的定義,在壓差10 kV、電流 500 A、cosφ=0.3的條件下進(jìn)行試驗,取得了消弧時間小于2 s的結(jié)果,解決了受電弓短接和復(fù)原分段絕緣器導(dǎo)流滑道過程中的熄弧問題。所以,對于“消弧”的正確理解應(yīng)該是“消弧”范圍僅限于受電弓取流轉(zhuǎn)換時由于電位差產(chǎn)生的電弧,最佳消弧效果也只能在符合試驗條件的前提下出現(xiàn)。

由于現(xiàn)場條件錯綜復(fù)雜,產(chǎn)生電弧的原因多種多樣,消弧范圍必然受到條件限制,所以消弧角隙的“消弧”效果不可能等同于試驗結(jié)果;本身沒有消弧裝置的主絕緣,其閃絡(luò)、擊穿時的電弧也只能靠自然熄滅;接觸電阻、短路等原因產(chǎn)生的電弧更不能指望由消弧角隙熄滅。

滑道式分段絕緣器(菱形)的橋絕緣子位于兩導(dǎo)流滑道之間,消弧角隙在引開、吹斷受電弓短接兩導(dǎo)流滑道產(chǎn)生的電弧時,也同時保護(hù)了橋絕緣子。但是,絕緣滑道不受消弧角隙的保護(hù),其鄰近導(dǎo)電部分的兩端往往容易被電弧灼傷(圖5～圖7)。

(2)阻燃

在TB/T 3036-2002《25 kV電氣化鐵道接觸網(wǎng)用分段絕緣器》中,關(guān)于“表層材質(zhì)耐弧性”有“≥180 s”的要求。廠家在組方中添加阻燃成分,使得滑道式分段絕緣器的絕緣滑道具有一定的阻燃性能。阻燃試驗用的火源是本生燈,阻燃作用的發(fā)揮是在絕緣滑道起火并移開火源之后。電弧作用的時間雖短,但能量大,溫度超過本生燈數(shù)倍,起火速度不言而喻。如果阻燃成分分解殆盡,在電弧的高溫作用下,絕緣滑道就會發(fā)生由高分子化合物向低分子化合物轉(zhuǎn)變的化學(xué)過程(熱裂解)。而且,反應(yīng)速度還會隨溫度的升高而增加。隨著溫度的再升高,則會發(fā)生碳化反應(yīng),絕緣滑道就會起火燃燒。

(3)有效絕緣長度(爬距)

鐵道部在《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》[1]中關(guān)于“V形天窗作業(yè)”有如下規(guī)定:不同饋線供電設(shè)備間的分段絕緣器其主絕緣爬電距離不小于1.2 m。TB/T 3036-2002《25 kV電氣化鐵道接觸網(wǎng)用分段絕緣器》中關(guān)于“電氣性能”要求是“爬電距離≥1 200mm”。在人工污穢(鹽密0.4 mg/cm2)的條件下,分段絕緣器的耐受電壓≥37 kV。也就是說,有嚴(yán)重污穢的分段絕緣器,不能承受過電壓的沖擊;爬距的延長,并不等于可以任意延長或取消絕緣部件的清掃周期。提高分段絕緣器的絕緣性能,不只是爬電距離的延長,還涉及結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、工藝等方面,也有一個匹配的問題。

(4)空氣絕緣間隙

在現(xiàn)行的《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》[6]和《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》中,沒有針對分段絕緣器的空氣絕緣間隙值作出規(guī)定,TB/T 3036-2002《25 kV電氣化鐵道接觸網(wǎng)用分段絕緣器》中,關(guān)于分段絕緣器的空氣絕緣間隙值取自《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中“接觸網(wǎng)帶電部分至固定接地物的距離,不小于300mm”的規(guī)定。所謂的“固定接地物”,從字面上理解,顯然不包含通過人為因素構(gòu)成的接地。

由于器件式分段絕緣器的結(jié)構(gòu)緊湊,絕緣元件所處的工作環(huán)境容易遭受污染,所以鐵道部在《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》中規(guī)定分段絕緣器“不應(yīng)長時間處于對地耐壓狀態(tài),尤其在雨、雪、霧等惡劣天氣時,應(yīng)盡量縮短其對地的耐壓時間,……”[1,2]。另外,《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》中規(guī)定,“遇有雨、雪、霧或風(fēng)力在5級及以上惡劣天氣時,一般不進(jìn)行V形天窗作業(yè)。若必須利用V形天窗進(jìn)行檢修和故障處理或事故搶修時,應(yīng)增設(shè)接地線,并在加強監(jiān)護(hù)的情況下方準(zhǔn)作業(yè)”。以上兩條是基于產(chǎn)品特性對分段絕緣器所作的運行限制,也是保障作業(yè)人員安全的必要條件。

接觸網(wǎng)的大氣過電壓由所設(shè)置的避雷器保護(hù),《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》中又規(guī)定“雷電時(在作業(yè)地點可見閃電或可聞雷聲)禁止在接觸網(wǎng)上進(jìn)行作業(yè)”,可知雷電沖擊耐受電壓的取值與人身安全無關(guān),分段絕緣器的絕緣空氣間隙只要滿足操作過電壓的條件即可。

電力機車的大氣過電壓保護(hù),采用110mm的棒形放電間隙,在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下,全波沖擊放電電壓達(dá)到90 kV。按照等效計算,220 mm的空氣間隙即能達(dá)到雷電沖擊耐受電壓≥160 kV的標(biāo)準(zhǔn)。分段絕緣器作為帶電體,只有在一端停電作業(yè)或出現(xiàn)故障時,存在臨時接地體。所以,分段絕緣器的空氣絕緣間隙,按照操作過電壓3倍的幅值選取即可。所謂“危險”都是主絕緣被污染的結(jié)果,與220 mm的空氣絕緣間隙沒有必然聯(lián)系。

由國外引進(jìn)的所有種類的分段絕緣器,其空氣絕緣間隙均為220 mm,這是歐盟的標(biāo)準(zhǔn),與我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不一致?？墒?試驗結(jié)果和運行經(jīng)驗證明,分段絕緣器采用220mm的空氣絕緣間隙完全可以滿足運行要求。國內(nèi)廠家對引進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行消化改進(jìn)時,受國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的限制,空氣絕緣間隙基本采用300 mm的標(biāo)準(zhǔn)。但是,空氣絕緣間隙值的增加勢必造成分段絕緣器形體的擴大,從而影響其運行的穩(wěn)定性。加之沒有考慮到弓網(wǎng)匹配關(guān)系,反而進(jìn)一步惡化了運行條件,實際效果并不盡人意。

(5)靜態(tài)測量與動態(tài)運行

發(fā)生故障后,供電部門往往說“靜態(tài)測量數(shù)據(jù)合格”。殊不知,“靜態(tài)測量數(shù)據(jù)合格”不等于動態(tài)運行良好。分段絕緣器在運行中以靜待動,響聲和電弧最能反映分段絕緣器的技術(shù)狀態(tài),不能通過間接檢查發(fā)現(xiàn)的某些缺陷或隱患往往能在此時發(fā)現(xiàn),可以說動態(tài)效果能夠檢驗我們的認(rèn)知和檢修水平。

7 標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章和產(chǎn)品說明書的缺失

(1)工作溫度

在接觸網(wǎng)設(shè)備中,分段絕緣器的工作條件顯然不如接觸線。但TB/T 3036-2002的工作條件中,并沒有分段絕緣器可以參照的工作溫度。按道理,導(dǎo)流滑道的工作溫度應(yīng)等同于接觸線,最高允許工作溫度不宜超過95℃,絕緣元件的工作溫度也應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)可依。

(2)使用壽命

[5]中關(guān)于“工作條件”有“使用壽命≥15年”的規(guī)定。由于各種分段絕緣器的結(jié)構(gòu)形式不同,絕緣材料和金屬材料也存在特性差異。所以,滑道式與非滑道式分段絕緣器的使用壽命應(yīng)有所區(qū)分,絕緣部件也應(yīng)與金屬部件區(qū)別對待。特別是滑道式分段絕緣器的絕緣滑道直接與受電弓接觸,容易被電弧灼傷,應(yīng)列為易損部件管理。

(3)導(dǎo)流滑道的截面積、材質(zhì)

在參考文獻(xiàn)[5]中,對導(dǎo)流滑道的截面積、材質(zhì)沒有規(guī)定,設(shè)計單位和生產(chǎn)廠家無標(biāo)準(zhǔn)可依,往往自行其是。導(dǎo)流滑道的材質(zhì)應(yīng)盡量與接觸線一致或電阻率與接觸線近似,截面積除滿足機械強度設(shè)計的要求,載流能力不宜小于該區(qū)段接觸網(wǎng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

(4)運行檢修標(biāo)準(zhǔn)

鐵道部《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》中關(guān)于分段絕緣器的要求過于寬泛,內(nèi)容不夠全面。

如對技術(shù)狀態(tài)的要求中,相對于受電弓中心的允許誤差為100 mm,與分相絕緣器相同。殊不知,分段絕緣器與分相絕緣器的最大區(qū)別是參與導(dǎo)流,而導(dǎo)流良好必須有嚴(yán)格的技術(shù)配合。

對安裝跨距內(nèi)的承力索位置缺少針對性要求;對主絕緣表面的放電痕跡和磨損提出了要求,但沒有對滑道燒損、變色的處理作出相應(yīng)規(guī)定。此外,對于懸吊裝置的技術(shù)狀態(tài),也應(yīng)提出要求。

(5)行車組織規(guī)則

某些鐵路局在《行車組織規(guī)則》中規(guī)定:電力機車不得在分段絕緣器處停車,但對內(nèi)燃機車(蒸汽機車)則沒有任何限制,如上所述應(yīng)禁止內(nèi)燃機車(蒸汽機車)在分段絕緣器下方停留。

此外,電力機車在分段絕緣器處應(yīng)多通過,少停留,停留不取流,必須取流時,可以調(diào)換弓頭避開分段絕緣器。連掛入庫一度停車時,要注意瞭望,防止停在分段絕緣器下。

(6)產(chǎn)品安裝使用說明書

分段絕緣器是接觸網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備之一,其安裝、使用關(guān)系到鐵路行車安全。因此,生產(chǎn)廠家不僅要制造符合國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,還要經(jīng)得起運行檢驗以達(dá)到用戶需求。在現(xiàn)有的產(chǎn)品安裝使用說明書中,對產(chǎn)品特性的宣傳缺少原理介紹和實現(xiàn)的條件;安裝指南不夠詳盡,缺少必要的注意事項;使用說明也沒有針對產(chǎn)品特性,提出維修保養(yǎng)建議。這些不足都會對產(chǎn)品性能的實現(xiàn)產(chǎn)生不利影響,甚至給廠家?guī)砺闊?。所?廠家應(yīng)在產(chǎn)品安裝使用說明書中闡述,以彌補行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺失。

參考文獻(xiàn)

[1]接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2007.

[2]接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2007.

[3]鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[4]鐵路樞紐電力牽引供電設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[5]TB/T 3036-2002.25 kV電氣化鐵道接觸網(wǎng)用分段絕緣器[S].

[6]鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2006.