机车防雾闪绝缘护套问题浅析

机车防雾闪绝缘护套问题浅析

陈士勇

中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022

摘要：针对某型机车因雾霾等环境问题发生的雾闪现象，进而导致绝缘护套尼龙螺栓、尼龙卡条因异常放电烧损问题，进行了原因分析并对关键绝缘部件提出了改进措施。

关键词：雾闪现象；绝缘护套；环境

引言：随着我国轨道交通行业的不断发展，车辆正在向安全、快捷、高速的方向发展，伴随而来的，对车辆的关键设备、关键系统也提出了更高的要求，特别是车辆运行环境对车辆高压系统影响日益显著，因此对于车辆高压系统如受电弓、绝缘子、绝缘护套、等设备材料要求也不断提升。

1.车顶高压电气设备布置情况

某型机车车顶设备布置为受电弓、受电弓支持绝缘子、车顶避雷器、高压电缆、绝缘护套。真空主断路器、高压接地开关、电压互感器、电流互感器设备集中安装在车内网侧柜中。车顶绝缘护套安装于高压电缆终端安装座外表面，采用尼龙螺栓、尼龙卡条进行紧固，绝缘护套周边400mm范围内除高压电缆终端外无其他设备，见图1。

图
1 高压电气设备布置

2.故障现象分析

2.1材料分析

配属某局某型机车现场发生放电部位为绝缘护套尼龙卡条、螺栓紧固处，通过现场调研发现其中尼龙卡条、尼龙螺栓烧损严重，硅橡胶护套烧损轻微，具体见图2。

图

异常放电痕迹

对车辆上同型号绝缘护套组成尼龙螺栓、尼龙卡条做耐高温能力测试，具体为用明火（温度为800-1500℃）能够使尼龙螺栓、尼龙卡条融化，由此判断尼龙螺栓、尼龙卡条耐高温能力不足，是硅橡胶外套的薄弱部位，在爬电、闪络放电产生的放电火花（温度为3000℃以上）的持续击打下融化；绝缘护套安装完成后，尼龙卡条、螺栓位置存在密封不严的风险，密封不严将导致绝缘强度降低，通过缝隙造成爬电、闪络放电等，进而导致尼龙卡条、螺栓烧损。

3.2环境影响分析

机车运行的环境昼夜温差大，造成绝缘护套表面及内部易形成冷凝水，绝缘护套的组件尼龙卡条、尼龙螺栓位置易积聚灰尘，灰尘与冷凝水在此位置混合后形成薄弱点，当外套受到风沙等异物击打后绝缘能力降低、局部污秽严重或积冰时，表面逐渐沉积了一层污秽物，在天气干燥的情况下，绝缘护套仍能保持着较高的绝缘水平，其放电电压和洁净、干燥状态时相接近。然而，当遇有雾、露、毛毛雨以及融冰、融雪等潮湿天气时^[1]，在外部绝缘表面会形成水膜，污层中的可溶盐类会溶于水中，从而形成导电的水膜，在外加电压作用就有泄漏电流沿绝缘护套表面流过，泄露电流的大小主要取决于脏污程度和受潮程度^[2]，且比干净的表面要大得多。该泄漏电流将产生热量，蒸发潮湿污染物，使绝缘材料的表面变得不均匀，进而产生局部电弧放电，在电场和电弧热量的共同作用下，促使绝缘材料表面碳化，碳化物电阻小，促使电场强度增大，促使更易发生放电。

3.解决方案

3.1提高绝缘材料耐受能力

针对尼龙螺栓、尼龙卡条耐高温能力不足，进行合理调整。保持原硅橡胶护套保持不变，将其卡条、螺栓更改为耐高温、抗老化、绝缘性能高的无卤素环氧玻璃布板、四氟乙烯材质，且新材质卡条硬度更高，使得螺栓紧固后接缝处更加不易产生缝隙。

3.2提升工艺方案

施工过程要充分考虑绝缘护套组成表面清洁度，在绝缘护套的卡条、螺栓紧固完成后，在接缝及接缝上表面均匀涂抹SMG553硅酮密封胶，保证接缝处无缝隙。避免接缝处灰尘和冷凝水汇集，进而降低材料表面绝缘能力，密封胶的具体性能见下表1。

表1 SMG553硅酮密封胶性能如下：

3.3试验室验证

搭建了高压电缆终端、机车车顶电缆终端金属座等实物设备的试验台，试验过程如下：

对新材质卡条、螺栓进行试验，在护套表面人工模拟污秽并在缝隙处涂抹SMG553硅酮密封胶，试验电压升至42kv时（当超过42kv时，机车车顶避雷器将转变为低阻状态，所以绝缘护套上承受的最高电压小于42kv），未通过缝隙构成爬电，卡条、螺栓上无电蚀痕迹，如图3、4所示。

图3 42kV下新材质卡条、螺栓未出现电蚀

图4 电压波形图

以上是验证新材质绝缘护套性能满足运用条件的试验，实际为解决尼龙螺栓、卡条烧损问题过程中进行了多次试验，试验条件、结果详见下表2。

表2：新材质绝缘护套试验情况

结论

机车雾闪现象和车辆运行环境密切相关，我们要通过减少污染排放，保护环境，提高车辆的外在环境条件；加强车顶绝缘材料技术研究，提升绝缘部件的抗污染能力；加强车辆日常清洁保养，为车辆的安全保驾护航。

参考文献

[1]吴海斌,何斌.解决SS4机车雾霾天气引起车顶设备放电烧损的问题[J].科技经济市场,2015(12).

[2]王仲奕，王琪，陈青.湿润复合绝缘子表面的电场分析[J].高压电器,2010(03):53-58.