京广线电力机车车顶闪络问题分析及对策

自京广线北段实现电气化以来，遇到的主要问题之 一就是电力机车在雾雪天气发生车顶绝缘闪络。比较突出 的如 ２００２ 年１２ 月初，至少发生绝缘闪络３６ 台次，其中ＳＳ８ 机车２４ 台次（北京西７ 台次、石家庄１７ 台次），ＳＳ４ 机车 １ 台次（邯郸），Ｓ Ｓ １ 机车１ １ 台次（保定１ ０ 台次，邯郸１ 台次），烧断接触网导线 ３ 次（石家庄Ｓ Ｓ ８ 机车２ 次，保 定Ｓ Ｓ １ 机车１ 次）。车顶绝缘闪络事件的发生，损坏了电 气设备，影响了正常运输，是迫切需要解决的一个严重 问题。
（２ ）铁路沿线附近有水泥厂、电厂或化工厂，并且 长时间未下雨雪，空气污染比较严重。
（３）机车在高速运行（速度超过１００ ｋｍ／ｈ）后重新启 动时最易出现车顶绝缘闪络。
２ 原因分析
闪络一般分为污闪、雾闪和冰闪。污闪是由于污染 使电器绝缘强度下降，在高电压的作用下发生闪络。污
３ 应对措施
针对电力机车车顶的闪络问题，最近几年已从设 备改造和管理制度２ 个方面采取了一些措施。在设备改 造方面采取的措施有：
［２］蒋兴良，易 辉．输电线路覆冰及防护［Ｍ］．北京：中国电力出 版社，２００１．
［３］孙才新．大气环境与外绝缘［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社，１９９６． ［４ ］清华大学，西安交通大学． 高电压绝缘［Ｍ ］． 北京：电力工业出
版社，１绝缘子和导电杆绝 缘子全部更换为硅橡胶绝缘子。
（２ ）将ＳＳ ８ 型机车的电瓷避雷器更换为硅橡胶避雷 器。
（３ ）在主断路器瓷瓶和电压互感器瓷瓶表面喷涂 绝缘材料。
（４ ）在京广线电力机车上加装车顶高压绝缘测试 装置。
在管理制度方面采取的措施有： （１ ）加强绝缘子表面的清洁。 （２ ）在雾雪天气时机车尽量不换受电弓运行。 （３ ）当发生闪络放电后，必须进行车顶高压绝缘测 试，合格后方准再次升弓。 （４ ）石家庄分局供电系统在雾雪天气时部分取消 供 电 网 自 动 重 合 闸 功 能 ，改 为 人 工 合 闸 ，防 止 烧 网 断 线。
行驶的机车会在车顶绝缘子表面结冰，主要集中在绝 缘子的迎风面上，厚度一般在５ ～１ ０ ｍ ｍ ，最厚时可达 ３０ ｍ ｍ 以上，运行速度越高，结冰越严重。停车时，处于 临界状态的冰霜在电晕的作用下开始溶化，冰体内的 污染介质形成导电体，造成短路接地，引起闪络放炮、 接触网跳闸。
京广线北段电力机车车顶的闪络，就是由于污染、 雾雪、绝缘子覆冰等综合原因造成的。
收稿日期：２００３－０７－２２
缘子自身抗冰闪的能力。研究改进目前已采用的受电 弓、导电杆、拉杆硅橡胶绝缘子结构， （下转第５７页）
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第６期 卢桂英：伊朗德黑兰郊区铁路动力车轮缘磨耗的分析与解决办法
１ 车顶闪络的部位及外部条件
考察发生车顶闪络的机车，发现各型机车发生绝 缘闪络的主要部位集中在主断路器瓷瓶和电压互感器 瓷瓶，这２ 处尚未更换复合绝缘外套。
实地调查发现，发生车顶绝缘闪络的外部条件包 括以下几个方面：
（１ ）都发生在冬季浓雾或冻雨雪天气，空气湿度较 大，相对湿度在９ ５ ％ 以上，空气温度在 ０ ℃左右，一般是 在 － ３℃￣ ３ ℃之间。
高电压电气设备的闪络问题，是涉及到多种行业 的世界性难题，要彻底解决，需要做长期细致的工作。 上述措施如不能完全解决问题，建议开展以下研究：
（１ ）在机车顶部加装密封罩，根据现有车顶的具 体空间情况，重新设计一个上部封闭的由绝缘材料制
参考文献：
［１］何恩广，周 升．雾雪天气对车顶绝缘子闪络影响分析［Ｊ］．电力 机车与城轨车辆，２００３，２６（２）．
湿脏污状态下的耐电压就可能降低到１０ ｋＶ以下。大雾天 气造成绝缘子潮湿，同时还会使空气中的灰尘微粒凝结在 绝缘子，从而发生雾闪。冬季雾雪天气时，绝缘子会覆 冰，引起绝缘子串电压分布不均匀以及单片绝缘子表面电
李凯
（北京铁路局 机务处，北京 １００８６０）
压 分 布 畸 变 ，产 生 冰 闪 。 电力机车运行里程长，必须经过一些污染严重的
［１］ＧＢ５００９０－９９，铁路线路设计规范［Ｓ］． ［２］ＧＢ５００９１－９９，铁路车站及枢纽设计规范［Ｓ］． ［３］龚积球．轮轨磨损［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９７．
（上接第 ５４ 页） 通过试验检验有关措施是否对抗 冰 闪 有 积 极 作 用 。对 于 前 期 已 在 太 原 北 机 务 段 、石 家 庄机务段及石家庄电力机务段部分装车试验，采用硅 橡胶技术的断路器绝缘子及互感器绝缘子，在试验基 础 上 拓 展 研 究 内 容 ，并 扩 大 装 车 试 验 范 围 。 （２ ）在机车的前后两端车顶上加设导流罩。以Ｓ Ｓ ９ 机车车顶两端导流罩为参考，根据 Ｓ Ｓ ８ 机车车顶具体 情 况 ，安 装 设 计 导 流 罩 。对 机 车 在 增 加 导 流 罩 前 后 车 顶绝缘子周围气流的分析表明，增加导流罩之后，无 论 气 流 组 织 、气 流 速 度 都 得 到 改 善 ，车 顶 绝 缘 子 附 近 气流局部速度下降达到５ ０ ％左右。 （３ ）对车顶导电杆作外包绝缘处理，使其与车顶的 绝缘能力加强，降低导电杆支持绝缘子发生闪络的概 率。 （４ ）用真空断路器替换空气断路器，并加设防护。 空 气 断 路 器 结 构 复 杂 ，提 高 绝 缘 性 能 困 难 较 大 。而 真 空 断 路 器 外 部 结 构 较 为 简 单 ，仅 为 一 柱 形 设 备 ，在 加 设 防 护 后 ，可 以 有 效 降 低 发 生 冰 闪 的 概 率 。 （５ ）加装车顶绝缘检测装置，利用机车高压互感 器对降弓状态下的机车车顶绝缘水平进行检测，判定 车 顶 绝 缘 是 否 正 常 ，避 免 盲 目 升 弓 烧 断 接 触 网 。该 改 造 方 案 已 在 石 家 庄 分 局 试 用 ，效 果 良 好 。 （６ ）在冬季调高受电弓接触压力，减少受电弓积 冰后造成弓头接触压力下降，接触压力值调整到段修 规程规定的上限值即８ ０ Ｎ 。
股道布置形式来调整道岔。
卡 腊 季 车 站 也 采 取 了 同 样 措 施 ，加 大 曲 线 半 径 ，
针对Ｅ２ 站，将原来ｔｇ０．１１型道岔更换为ｔｇ０．１４型 尽量换上大型号道岔。
道岔，将曲线半径分别由 ３００ ｍ、２６４．７ ｍ 和２ ６ ０ ｍ 改为 ８ ０ ０ ｍ、６ ０ ０ ｍ 和６０４ ． ７ ｍ。这样不仅可以减少磨耗而且
污 染 、雾 雪 、绝 缘 子 覆 冰 等 综 合 因 素 是 造 成 京 广 线北段电力机车车顶闪络的原因。增加绝缘强度和改 进 管 理 工 作 可 降 低 发 生 闪 络 的 概 率 ，降 低 损 失 程 度 。 要 彻 底 解 决 问 题 ，还 需 要 进 一 步 地 研 究 。
４ 进一步的改进建议
艺作业流程要求的前提下，将半径小于２ ５ ０ ｍ 的曲线 做了加大处理，分别改为 ３ ０ ０ ｍ 和３ ５ ０ ｍ；将列车需要
参考文献：
侧向通过的关键道岔 Ｐ ４ ５，改为ｔｇ１：１２（Ｒ － ５ ０ ０）道岔， 并在与之相临的道岔之间插入１ ２ ｍ 的钢轨，以保持轨 道 几 何 状 态 ，减 少 轮 缘 与 钢 轨 在 道 岔 的 互 相 磨 耗 。
采取上述这些措施，对缓解车顶绝缘闪络和防止 烧网断线起到了一定的作用，但要从根本上解决机车 车顶的闪络问题，还需要更进一步的解决方案。为此， 已会同有关科研所、分局和机车厂等单位进行专题研 讨和调查，确定了开展多项技术改进和研究工作的计 划，分为如下几项：
（１ ）继续改进车顶各种绝缘子结构，尽可能提高绝
２００３ 年第 ６期 ２００３ 年１１月１０日
机车电传动 ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＤＲＩＶＥ ＦＯＲ ＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥＳ
№６， ２００３ Ｎｏｖ． １０， ２００３
运用检修
染对绝缘子的耐受电压影响很大，如Ｘ－４．５型标准绝缘子 在清洁状态下干、湿闪电压分别为７５ ｋＶ和４５ ｋＶ，而在潮
京广线电力机车车顶闪络 问题分析及对策
地区。同时，铁路线上还有内燃机车运行，排出的废烟 废气直接污染机车的绝缘子。在冬季雾雪天气时，高速
摘 要：对电力机车在京广线北段发生多次车顶闪络，造 成电气设备损坏的问题进行分析，认为污染、雾雪、绝缘子覆冰 等是产生闪络的原因。据此，提出了防止闪络的一系列对策。
关键词：电力机车； 闪络； 故障分析； 对策 中图分类号：Ｕ２６９．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００－１２８Ｘ（２００３）０６－００５４－０１
成的大罩，将 主 断 路 器 等 高 压 电 器 和 绝 缘 子 罩 在 里 面 ，留 出 受 电 弓 升 降 窗 口 ，从 根 本 上 提 高 绝 缘 的 可 靠 性。
（２ ）部分站线接触网改为双导线结构，部分站线 机 车 走 行 或 通 过 频 度 较 小 ，在 恶 劣 天 气 情 况 下 ，无 法 保证受电弓与接触导线接触良好。可参考前苏联接触 网 结 构 ，将 部 分 站 线 的 单 导 线 改 为 双 导 线 ，改 善 受 电 弓接触不良情况下的供电安全性，减少引发烧断接触 网的概率。
（３ ）在恶劣天气情况下，变电所撤除自动重合闸， 可以有效减少烧断接触网的概率。在机车进行车顶绝 缘 检 测 后 ，变 电 所 再 合 闸 送 电 ，以 减 少 烧 网 风 险 。
（４ ）变电所降压运行。京广线北京局管内变电所 的供电较为充足，接触网最低工作电压按２ １ ｋ Ｖ 核定。 当供电臂内一线有 Ｔ 字列车运行时，该线的供电负荷 相对较小，如两线都有 Ｔ 字列车运行时，供电臂的供 电负荷更小，此时，供电网压可能达到３ ０ ｋ Ｖ 。恶劣天 气，电压如果能够通过控制设备降到 ２ ３ ｋ Ｖ ，即下降 ７ ｋ Ｖ ，下降率为２ ３ ％，将对减少绝缘子闪络概率起到 决定性的作用。
３ 结论
与道岔倒曲线半径相匹配。在Ｐ Ｉ Ｋ 与Ｐ ２ － ２ Ｔ 道岔之间 插入不小于４ ． ５ ｍ 长的短轨。
针对梅沙站，将道岔号为ｔｇ０．１３（Ｒ－１５０／１９０）的道
通过采取以上措施，现在德黑兰郊区铁路的轮缘 磨耗得到了有效的控制。