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解决方案：电气化铁路分段绝缘器维护技术

单位：广州供电段江门南供电车间作者：罗慧明

　　第一章关于接触网分段绝缘器

　　1．1接触网分段绝缘器简介

　　分段绝缘器是接触网上实现同相电气分段、使受电弓平滑通过的重要绝缘设备。它将同一相供电单元的接触网分隔成几个独立的供电范围，为上下行电气分隔、站场供电分束、机务整备和车务装卸等提供作业条件。当接触网检修或发生故障时，能缩小停电范围，减少对运输的干扰。分段绝缘器故障时，往往会造成上下行、多个供电单元同时停电的严重后果，当接触网上或机车顶上有人作业时还会威胁人身安全。

　　1．2接触网分段绝缘器的作用

　　分段绝缘器是用于电气化铁道接触网同相电分段处的重要设备。当电力机车受电弓通过分段绝缘器时要切断来自前一段接触网的电流。分段绝缘器两端电压可达数千伏，当电力机车通过该处时，就可产生几百安的电弧，使分段绝缘器经常处在不利的工作条件下。由于近年来我国从国外引进的分段绝缘器和现在使用的分段绝缘器不具备消弧能力，很多分段绝缘器的绝缘元件在电弧的灼烧下，材质加速老化甚至破坏，绝缘性能和机械性能迅速下降，成为事故的隐患。

　　1．3接触网分段绝缘器的组成

　　分段绝缘器由导流滑道、绝缘元件、接头线夹和悬吊装置等零部件组成，如分段绝缘器由导流滑道、绝缘元件、接头线夹和悬吊装置等零部件组成，其原理与绝缘锚段关节类同，结构就是绝缘锚段关节的变形和空间体量的缩小。按绝缘元件的接触形式划分，分段绝缘器分为滑道式和非滑道式两种类型。滑道式分段绝缘器系指绝缘元件全部或部分同时作为滑道的分段绝缘器，运行时电力机车受电弓与其直接接触；非滑道式分段绝缘器系指绝缘元件不作为滑道的分段绝缘器，运行时电力机车受电弓不与其直接接触。分段绝缘器在接触网系统中是最大的集中荷载，在有限的空间内，集合接头线夹、导流滑道和绝缘元件等刚性部件于一体，悬挂弹性不如柔性较大的线索结构。在自然环境、行车速度、受电弓压力、接触网振动和线路条件等因素的综合作用下，分段绝缘器始终处于被动应付状态。由于运行条件苛刻、弓网配合条件差、停电检修维护困难等诸多原因，安全可靠运性的分段绝缘器已成为运行单位的祈求，已成为供电段安全管理的一个焦点。

　　第二章分段绝缘器工作条件及影响因素

　　2．1接触网分段绝缘器的工作条件

　　分段绝缘器不应长时间处于对地耐压状态，尤其在雾、雨、雪等恶劣天气时，应尽量缩短其对地耐压时间，即当作业结束后应尽快合上隔离开关，恢复正常运行。

　　由于分段绝缘器安装于线路正上方，在各种因素的共同作用下，其绝缘元件的运行条件显然不如作为线路悬挂和支持装置使用的绝缘子，特别是主绝缘直接与受电弓滑板接触的滑道式分段绝缘器，其运行条件更为苛刻。污染和电弧会使分段绝缘器的主绝缘首先遭到破坏，导致电气、机械性能下降，从而不能经受过电压的冲击。因此，在恶劣的气象条件下，分段绝缘器对应的另一侧停电或接地时，绝缘元件发生故障的几率较高。

　　2．2影响分段绝缘器的因素

　　2.2.1机车污染

　　目前，电力机车和动车组普遍使用装配碳滑板的DSA型受电弓，或在装配粉末金滑板TSG、LV型受电弓上加装固体润滑条。受电弓通过分段绝缘器时，碳滑板或固体润滑条会与滑道式分段绝缘器（如菱型）的绝缘滑道非滑道式分段绝缘器（如GSM）绝缘靴的底面直接摩擦，并在摩擦面上形成一层致密的碳膜。因此，附着碳膜的绝缘摩擦面应及时清扫，并避免在大雾、下雨以及雨雪交加、表面凝露结霜的天气时承受对地电压。混合牵引区段，内燃机车在分段绝缘器下方通过或停留时，废气也会造成绝缘元件污染，导致工作条件恶化。

　　2.2.2粉尘污染

　　铁路运输沿线工矿企业产生的废气，粉尘，是接触网绝缘元件的重大污染源。铁路机车在运行时，内燃机车排放的废气和电力机车受电弓滑板摩擦产生的碳粉也会直接污染分段绝缘器。

　　滑道式分段绝缘器爬电距离较长，但污闪电压显然不然等值伞状的绝缘元件。绝缘滑道在污秽、潮湿的状态下，会显著降低沿面闪络电压。严重时能降低到清洁表面闪络电压的10%以下。被粉尘污染、出现碳化通道的绝缘滑道往往在大雾、小雨遇见雨雪交加、凝露结霜的天气下，承受对地电压或出现较大的牵引负载时，演变为严重的绝缘故障。

　　2.2.3电弧危害

　　由于分段绝缘器两端的线路阻抗不可能均等，接触网的电压也会岁牵引负载波动，所以运行中的分段绝缘器两端存在着上百乃至千伏的电位差。

　　受电弓通过分段绝缘器时，其滑板导通分段绝缘器的导流滑道，取流点转换的瞬间，相当于电路闭合→打开的过程。如果分段绝缘器两端的电位相等，受电弓滑板与分段绝缘器导流滑道之间的接触电阻足够下，则受电弓平滑通过。如果分段绝缘器两端存在电位差，电力机车不取流时，其转换过程只是电位的瞬间转移；电力机车取流时，其转换过程相当于带负荷打开电路，导致发生程度不同的电弧。

　　除电位差和负载原因之外，受电弓与分段绝缘器之间产生电弧的另一个重要因素是接触电阻，而接触电阻取决于两者的材料性质和运行状态。

　　分段绝缘器的接头线夹和导流转换部位是弓网过渡的关键点，其中接头线夹是产生冲击的源头。冲击会引起受电弓与分段绝缘器之间的接触压力出现波动，进而导致受电弓滑板与分段绝缘器的导流滑道分离，分离的同时接触电阻增大，机车取流的巨大能量导致局部温度陡增，并随之产生电弧；振动波的传导使导流转换部位的工况恶化，进一步加剧了电弧的伤害。

　　受电弓与分段绝缘器同为框架结构，相互间的多点接触、受电弓滑板的几何尺寸以及运行中的磨耗，都有可能造成取流部位的架空或虚接。电力机车或动车组在分段绝缘器下方取流时，被架空或虚接的取流部位接触电阻增大，从而导致产生电弧。炽热的电弧作用于不动的取流部位，其后果可想而知。另外，电力机车通过分段绝缘器进入接触网无电区都会造成烧伤导流转换部位和绝缘元件。

　　第三章分段绝缘器组装与安装

　　3.1分段绝缘器的安装位置

　　分段绝缘器的位置应考虑电力机车停车取流对运行安全的影响，特别是有直接供电列车和动车组停靠的车站更应引起关注。在可能的条件下，安装地点最好选在跨中央，且接触线和承力索处在轨道中心±50mm范内，选轨道平面（也可以选作业车的工作平台平面，但工作过程中作业车的平台高度应保持不变。）为基准，测量分段绝缘器所在跨的两端定位点处的接触线至平台的高度，并计算和记下平均值H=(A+B)/2，分段绝缘器的位置应尽量靠近停车标志或信号机。这样可以使电力机车和动车组的停车位置避开分段绝缘器，还能避免内燃机车排放的废气污染绝缘部件。

　　3.2分段绝缘器的组装

　　组装应选择平整场地，按照先中间后两端（侧）的顺序进行。各部件连接后，检查平直度，无误后按规定紧固螺栓。分段绝缘器在整组吊装时应保持重心平衡，防止冲撞发生变形，必要时可用细铁线临时绑扎，吊装到位后拆除。

　　3.3分段绝缘器的安装

　　在现场安装分段绝缘器时，关键工序在接头部位，接触线终端的挪弯应借助专用工具一次到位，切忌反复弯折，影响接头的平直度。接头线夹与导流部件连接时，应根据不同型号接触线的高度进行调整，使导流部件的底面与接触线的底面处于同一高度，以保证过渡平滑。对导流转换部位进行调整时，应使垂直和纵向两个方向的测量点均保持与轨面平行。对悬挂高度进行调整时，可借助拉力弹簧秤模拟受电弓的静态工作压力，在规定的受电弓压力下，悬吊装置应受力均衡无松弛现象，接头线夹处高度还应略高于两侧的吊弦点。此外，还应关注承力索相对于分段绝缘器的位置。如果承力索偏离线路中心或不在接触线正上方，会造成分段绝缘器处的悬吊装置长度不均。当温度变化时，线索的热胀冷缩会导致分段绝缘器受力不均，对水平状态产生不利影响。

　　3.3.1分段绝缘器现场安装位置的结构高度

　　分段绝缘器现场安装位置的结构高度，应不小于消弧角隙高度+空气绝缘间隙+受电弓动态抬升量，并留有适当的裕度，为减轻悬挂质量，承力索的电气隔离应尽量选用复合绝缘子。各类型号的分段绝缘器的负驰度都有相关的规定，一定要按指导书安装它的高度。

　　第四章分段绝缘器检修标准

　　4.1分段绝缘器的检修标准

　　分段绝缘器的检修，分为绝缘部件清扫和技术状态调整两方面。

　　4.1.1绝缘部件清扫

　　《接触网运行检修规程》中关于"绝缘部件清扫"的规定是分段绝缘器"3~6个月"。但"对一般污区和重污区范围的界定，由供电设备管理单位根据运行实际确定（不受原设计污区的限制）。对个别污染严重区段，要视具体情况缩短清扫周期"。由于分段绝缘器清扫需要停电的范围较大，受运输条件限制，清扫周期往往被拖延甚至落空。

　　4.2分段绝缘器的技术状态

　　《接触网运行检修规程》在"接触网维修技术标准"中规定分段绝缘器"应为于受电弓中心"。但是牵引供电部门只能依据轨道调整分段绝缘器的"位置"，而受电弓在运行中，其中心不可能与线路中心保持一致。因此，处于静态的分段绝缘器也不可能位于动态的受电弓中心，只能被动适应受电弓在运行中的摆动。

　　4.2.1水平与位置的关系

　　接触网在日常检修中，检修人员往往对分段绝缘器的"水平"比较重视，而忽略了"位置"。这是因为"水平"可以直接利用工具或仪器进行测量。轨面就是处于静态的参照物，而"位置"的标准参照物是受电弓，检修人员只能通过轨面间接验证"位置"是或处于受电弓中心，动态位置只能凭借肉眼观察。

　　由于分段绝缘器的宽度不同，其导流滑道距离受电弓中心约150~280mm。如果分段绝缘器的安装位置受定位拉出值和线岔交叉点制约，整体偏向受电弓滑板的一侧，其外侧滑道就有可能超出受电弓滑板的工作范围。

　　4.2.2平滑过渡

　　《接触网运行检修规程》在"接触网维修计算标准"中规定分段"绝缘器导线接头处过渡平滑"。电力机车或动车组在运行中，受电弓不间断地沿接触线取流。受电弓通过分段绝缘器平行交互部位时，滑板的取流点瞬间位移。此时，分段绝缘器两导流点应与受电弓滑板平行才能保证过渡平滑。但是，两者的平行关系不能完全决定于分段绝缘器，受电弓的摆动和滑板的磨耗都会引起过渡不平滑，冲击和振动还会加剧这种后果。因此，日常巡视要格外注意受电弓通过分段绝缘器的取流情况，发现拉弧或听到异常响声应查明原因并采取相应措施。

　　4.2.3悬吊装置与水平

　　分段绝缘器的调整，还应重视两端接触线的线面，接触线的线面偏转直接影响滑道的技术状态。分段绝缘器悬吊装置的主要用途是调整悬挂高度，运行中要保持受力均衡。如果接触线的线面不正，单凭悬吊装置将分段绝缘器调整至水平状态，分段绝缘器会在受电弓的工作压力下发生轴向旋转。对于非滑道式有断口的分段绝缘器，这是非常危险的运行状态。

　　第五章常见分段绝缘器检修

　　5.1菱形分段绝缘器的检修与更换

　　5.1.1检查主绝缘(含承力索上方绝缘棒)有无烧伤、破损、裂纹和老化现象；绝缘子串有无裂纹、破损、烧伤和铁件松动现象，检查瓷釉剥落面积是否大于300mm2。如有缺陷，则视情况处理或更换。

　　5.1.2检查框架是否平稳，有无塌腰和剐弓现象。

　　5.1.3检查两绝缘滑板的工作面与轨面是否平行，导流板与主绝缘衔接处过渡是否平滑。

　　5.1.4分段绝缘器接头线夹与接触线连接是否可靠、过渡是否平滑，接头线夹有无裂纹、腐蚀及严重磨损现象。

　　5.1.5检查吊弦受力状态是否良好，有无烧伤、断股及严重磨损等情况，法兰螺栓处开口销是否齐全且正确安装。

　　5.1.6检查两支防闪络角隙的空气绝缘间隙是否为200mm。

　　5.1.7检查各部螺栓紧固状态是否良好有油、销钉是否齐全完好。

　　5.1.8测量检查分段绝缘器的工作面高度，应比相邻定位点高20-30mm。

　　5.1.9测量分段绝缘器安装处的接触线和承力索是否垂直并处于轨道中心(允许误差：±100mm)。

　　5.1.10测量绝缘电阻值：使用2500V及以上兆欧表测量有效绝缘部分的绝缘电阻，采用在绝缘件中间缠绕一铜线后接兆欧表的测试端(红线)，再将绝缘件两端用短接线短接后与兆欧表的接地端(黑线)，电阻值不得低于3000MΩ；测量后用短接线对绝缘件充分放电。

　　5.2XFFP-1.60(1.25)T(G)消弧分段绝缘器的检查与更换

　　5.2.1分段绝缘器绝缘滑道和承力索长棒绝缘子的护套具有较好的自洁性，正常情况下雨水冲洗可达到一定程度的洁净。但如果使用在高污染区段、电力和内燃机车混跑区段、特别是使用在比较封闭的车库内时容易出现严重的污秽物沉积，在此情况下必须用清洁剂刷洗，以保持绝缘件的清洁。

　　5.2.2按接触网维护规程中的有关规定，定期检查螺栓和螺母(特别是紧线器两端的防松螺母)是否有松动，如有松动应立即紧固。

　　5.3.3定期检查两根绝缘滑道和承力索的长棒绝缘子的两个端头，看是否有抽脱或"缩缝"现象。另外，要检查它们的表面是否有宽度大於1mm的裂纹、突起和凹陷，长棒绝缘子两端的密封套是否有缺失、移位和破损，如果有上述现象发生，应立即更换。

　　5.2.4用弹簧秤定期检测负弛度，看是否满足规定值。

　　5.2.5定期检查绝缘滑道和铜滑道的间隙是否满足技术标准的规定。

　　5.2.6绝缘滑道允许的单面磨损深度为2mm，到限后，可将绝缘子旋转72°继续使用。旋转时可先拧松一根绝缘子两端的内六角螺栓，再用管钳夹紧滑道两端金属件转动，到位后（绝缘滑道两端金属件上有刻痕标记）拧紧螺栓，之后，再按上述步骤旋转另一根绝缘滑道。总共可使用5个磨损面。

　　5.2.7调整好的铜滑道，在运行过程中从头到尾的磨损量应是均匀的。如果出现局部磨损量过大(在断口处易发生)，则必须按本说明书所述的步骤重新调整。另外，当通过200000～300000弓架次或者磨损量大于2mm时，也应当对铜滑道的位置进行调整。当它的下部球状部分磨损余下1～2mm厚时，则必须更换

　　5.2.8如果绝缘滑道的护套出现严重的磨损，甚至露出芯棒，或者因护套与接头间的连接界面的密封破坏而导致湿气、液体、污秽物浸入到护层和芯棒界面，则必须立刻更换该绝缘滑道，否则会引起闪爆而破坏。

　　5.2.9紧线器上下螺母必须保持拧紧状态，紧线器的锁紧钢丝必须缠绕在紧线器的外面并用钳子拧紧。否则在运行过程中可能会由于频繁的振动而松动，从而改变分段绝缘器正确使用状态而发生打碰弓现象甚至损坏整个分段绝缘器。

　　5.2.10铜滑道的下表面不能高于绝缘滑道的下表面，否则不仅会引起受电弓对绝缘滑道的撞击和加速对它的摩损，而且会引发强烈的电弧而烧损分段绝缘器。

　　5.2.11日常使用和维护时，一定要遵守铁道部技规《接触网运行检修规程》中的第113条第6节的规定：分段绝缘器不应长时间处于对地耐压状态，尤其在雾、雨、雪等恶劣天气时，应尽量缩短其对地耐压时间，即当作业结束后应尽快合上隔离开关，恢复正常运行。如果绝缘滑道表面放电痕迹超过了有效绝缘长度的20%，则根据上述检修规程的第113条第1节规定及时更换；若某部位烧损严重而影响到机械或电气性能也必须进行更换。

　　5.2.12该产品在沿海或严重潮湿环境下使用，其寿命可能有所降低，故按实际维护的需要及时更换到限的分段绝缘器。

　　5.3吉斯玛分段绝缘器检查与更换

　　5.3.1检查主绝缘(含承力索上方绝缘棒)有无烧伤、破损、裂纹和老化现象。如有缺陷，则视情况处理或更换。

　　5.3.2检查框架是否平稳，有无塌腰和剐弓现象。

　　5.3.3检查两绝缘滑板的工作面与轨面是否平行，导流板与主绝缘衔接处过渡是否平滑。

　　5.3.4分段绝缘器接头线夹与接触线连接是否可靠、过渡是否平滑，接头线夹有无裂纹、腐蚀及严重磨损现象。

　　5.3.5检查可调式吊挂线或吊弦受力状态是否良好，有无烧伤、断股及严重磨损等情况，法兰螺栓处开口销是否齐全且正确安装。发现烧伤情况更换吊弦并分析原因。

　　5.3.6检查各部螺栓紧固状态是否良好有油、销钉是否齐全完好。

　　5.3.7测量检查分段绝缘器的工作面高度，应比相邻吊弦点高20-30mm。

　　5.3.8检查两支防闪络角隙的空气绝缘间隙是否为300mm，极限值为240mm（吴江天龙DXF-(1.6)Ⅱ型加大为300mm）分段绝缘器消弧棒与其他设备的空气间隙是否符合要求，水平250mm。

　　第六章常见分段绝缘器的优缺点

　　6.1菱形分段绝缘器

　　优点：1、造价较低，可原位更换；2、可保证爬电距离大于或等于1.6m。

　　缺点：由于菱形分段绝缘为闭口接触式结构，无法避免与受电弓碳滑板接触，容易在绝缘滑道残留碳粉，并受环境、油污等影响，在V型天窗作业的情况下，分段绝缘器绝缘滑道存在烧损或击穿的隐患。菱形分段绝缘器不消弧、绝缘滑道不耐弧而烧断。取流部位的架空或虚接。

　　6.2XFFP-1.60(1.25)T(G)消弧分段绝缘器

　　优点：具有导流滑道无断口、绝缘部件不直磨；结构对称、过渡平滑的特点，受电弓顺向通过的速度可以达到200km/h，能够适应客运专线和繁忙电气化区段的需要。清扫周期长。

　　缺点：主绝缘棒聚四氟乙烯的不粘附特性造成绝缘棒击穿。造价高。

　　6.3吉斯玛分段绝缘器

　　优点：结构紧凑、简单，安装调试方便。

　　缺点：空气间隙小，达不到铁标要求，在货专线一侧接地时天气不良情况下因绝缘靴处空气间隙太小容易跳闸。

　　第七章分段绝缘器安装调试及运行中应注意的问题

　　针对绝缘滑道型分段绝缘器（菱形、AF型）自身的条件"不能长时间处于对地耐压状态，尤其在雾、雨、雪等恶劣天气时，应尽量缩短其对地的耐压时间。"建议加强与车务段、机务段等单位联劳协作，落实铁道部《检规》的要求，缩短对地耐压时间。彻底的解决方案是更换成硅橡胶做为主绝缘的非绝缘滑道型分段绝缘器。

　　分段绝缘器的中心位置。铁道部《检规》中规定分段绝缘器"应位于受电弓中心"、不要超出误差范围，运行中应避免局部磨耗严重的受电弓滑板打弓。在接触线定位点附近设置分段绝缘器，应优先考虑分段绝缘器的位置，再确定拉出值，确保分段绝缘器位于受电弓中心。在渡线上安装分段绝缘器，也不能只顾及线岔交叉点而忽略分段绝缘器的位置。

　　分段绝缘器安装时，还应注意承力索相对于分段绝缘器的位置。如果承力索偏离线路中心或不在接触线正上方，会造成分段绝缘器处的悬吊装置长度不均。当温度变化时，线索的热胀冷缩会导致分段绝缘器受力不均，对水平状态产生不利影响。

　　分段绝缘器安装位置的结构高度，应不小于消弧角隙高度＋空气绝缘间隙＋受电弓动态抬升量，并留有适当的裕度。当用于简单悬挂等特殊处所时，应有特殊设计的悬挂装配。

　　分段应避免安装在曲线上。"分段绝缘器滑道应平行于轨面"，曲线超高通常按照列车通过的平均速度而定，当列车以平均速度通过时受电弓平面与分段器底面正好水平通过。当不同的客、货列车以不同速度通过，因离心力、曲线加宽、道床质量(速度低时曲线内轨下沉大，引起超高变大，严重时可能脱弓)等原因，会出现受电弓平面与分段绝缘器底面不水平、受电弓中心与分段器中心偏离、振动大等问题而可能打弓。

　　悬挂组合件也应加强检查，因分段绝缘器受电弓通过振动大，悬挂组合件松脱的情况也常发生，花篮调节螺栓开口销、螺母紧固等是重点。

　　分段绝缘器与器件式分相不要套用，器件式分相应使用专用分相，各种类型分段绝缘器因横向宽度较大、接头设计、重量集中等问题不宜当分相使用，特别是曲线处所的分相。

　　设备管理单位应根据受电弓通过频繁度、通过速度、分段绝缘器型号及其特点、运行环境、服役时间长短、电压差等不同情况，实施差异化检修周期，对机务段、重污染区等特殊处所、故障多发型号分段绝缘器加强检修、维护，特殊处所按照每1-2月一次。

　　检修维护要认真、仔细，确保负驰度与产品说明书规定的一致，分段绝缘器的各个部件都有可能发生故障，特别是材质性问题、绝缘棒内部问题要早发现早处理，发现问题后要制定检查指导书进行全面普查。

　　结论：针对分段绝缘器的类型不同，使用的区段和线别不同（普速和高速），要区别对待。严格执行铁路总公司及下属单位的规章制度和技术标准，落实好重点设备检修责任，才能保证分段绝缘器的运行良好。

　　参考文献：

　　[1]接触网安全工作规程[S]。北京：中国铁道出版社，2007。

　　[2]接触网运行检修规程[S]。北京：中国铁道出版社，2007。

　　[3]铁路电力牵引供电设计规范[S]。北京：中国铁道出版社，2004。

　　[4]TB/T3063-2002。25KV电力化铁道接触网用分段绝缘器具[S]。

　　[5]武广高铁、广珠货线作业指导书。