CRH2型動車組車頂用絕緣子的分析上海鐵道科技2009年第4期CRH2型動車組車I頁用絕緣子的分析汪淑琴上海鐵路局上海動車客車段2007年4月,我國鐵路進行了第六次大提速,部分區(qū)段開行時速200km/h的動車組列車.兩年多以來200km速度級動車組奔馳在祖國的大江南北,經(jīng)受住了酷暑和嚴寒的考驗,標志著我國鐵路跨人了高速時代.在此期問需要我們消化和吸收的東西很多,例如高速動車組車頂用絕緣子在2007年的冬季出現(xiàn)了部分閃絡(luò)和開裂的故障,影響了動車組正常的運營.為此,本分析的目標是:綜合動車組開通以來的運行情況,結(jié)合國內(nèi)運行的電力機車車頂用絕緣子的成功經(jīng)驗,進一步分析國內(nèi)環(huán)境下高速動車組車頂絕緣子的適應(yīng)性,安裝設(shè)計以及使用維護方法,從而提高車頂絕緣子的可靠性,降低動車組的故障率.1絕緣子運用環(huán)境及材料大氣質(zhì)量的下降和接觸網(wǎng)絕緣子爬距的大幅度提高f從600mm調(diào)到1200mm,導(dǎo)致幅值很高的過電壓引向機車/動車組）,車頂絕緣子的絕緣水平已經(jīng)不能適應(yīng)冬季霧雪天氣,特別是鐵路大提速以后,原有絕緣子不能滿足安全運行的需要.車頂絕緣子的閃絡(luò)類型主要有污閃,雨閃,冰閃,雷閃和操作閃絡(luò).針對此特點,高速動車組在選車頂用絕緣子時首先考慮絕緣子的材料和工藝,就材料而言可分為高壓電瓷絕緣子,硅橡膠復(fù)合絕緣子和環(huán)氧樹脂體系復(fù)合材料絕緣子三種.國內(nèi)的電力機車正在用硅橡膠復(fù)合絕緣子逐步取代高壓電瓷絕緣子,環(huán)氧樹脂體系復(fù)合材料絕緣子在國內(nèi)運用還比較少,目前正在試驗階段的300km/h動車受電弓支撐用的絕緣子是進口的環(huán)氧樹脂材料產(chǎn)品.2各種材料絕緣子的優(yōu),缺點2.1瓷絕緣子瓷絕緣子在車頂上已使用多年.瓷是無機材料,耐侯性優(yōu)異,原材料成本低,因而至今仍在各種領(lǐng)域中用量最大.但其耐污閃性能很差,在濕污條件下閃絡(luò)電壓極低,極易發(fā)生污閃事故.它們在電力機車的實際使用中主要存在以下問題:由于裸露在車頂,常年遭受風(fēng)吹雨淋,容易污染,使絕緣強度降低,在運行中(尤其是雨,雪,霧天氣)容易發(fā)生高壓爬電污閃擊穿故障,造成途停或機破,給安全運輸帶來嚴重損失.為了保證其絕緣強度,需要投入大量的人力,物力去清潔,擦拭,而機車回段的整備作業(yè)時間較短,所以很難保證清潔.機車運行中絕緣子由于受重力較大,加上沖擊,振動,容易使瓷瓶出現(xiàn)老化,裂紋,有的不易發(fā)現(xiàn),給安全生產(chǎn)帶來了隱患.在回庫檢修時,由于車頂空間狹窄,工作過程中絕緣子容易被工具等物碰破,造成不必要的經(jīng)濟損失.由于重量大,當(dāng)損壞需要更換時極為不便,對安全生產(chǎn)造成了嚴重影響.2.2硅橡膠復(fù)合絕緣子硅橡膠復(fù)合絕緣子具有良好的機電性能和優(yōu)越的抗污閃能力,產(chǎn)品最高電壓等級為150kV.我國將復(fù)合絕緣子列為"八五"重點推廣項目.從電力機車車頂用硅橡膠復(fù)合絕緣子取代瓷絕緣子的實際運用來看,各鐵路局收到了明顯的經(jīng)濟效果.硅橡膠材料的優(yōu)劣,將直接影響其憎水性的表現(xiàn),以及絕緣子的耐污性能,機械負載強度等,是適應(yīng)高速,抗老化,防污閃的關(guān)鍵,也是研究成果的關(guān)鍵.好的硅橡膠傘套,具備優(yōu)良的耐氣侯性,耐漏電起痕性,耐臭氧老化性,阻燃性,憎水性等.硅橡膠的配方尤其是添加劑的選取與配合是保證硅膠質(zhì)量的關(guān)鍵,同時價格相差十幾倍之多,最終導(dǎo)致技術(shù)指標差別很大.遇到嚴重污穢或雨,雪,霧等不良天氣時,劣質(zhì)硅橡膠絕緣子仍會發(fā)生污閃事故.硅橡膠復(fù)合絕緣子主要有以下特性:⑴耐污穢性能好(以CRH:動車組受電弓絕緣子為例)硅橡膠傘裙具有很高的耐污性和憎水性,并具有恢復(fù)性和遷移性;在相同的爬電距離條件下,復(fù)合絕緣子的耐污性是瓷絕緣子的1.3?1.4倍，型式試驗按IV級特重污穢地區(qū),人工污穢耐受電壓GRH型動車組車頂用絕緣子的分析為40kV;人污穢閃絡(luò)電壓為50kV.(2)機械強度高環(huán)氧玻璃纖維制品有著良好的電氣，機械性能，用作產(chǎn)品內(nèi)絕緣支撐，保證了產(chǎn)品的內(nèi)絕緣和機械性能，與瓷絕緣相比有良好的減振性能，對于運動狀態(tài)的機車來說，這--A使產(chǎn)品機械性能較瓷絕緣有明顯優(yōu)勢.例如CRH動車組受電弓用絕緣子設(shè)計運行速度200km/h，并承受最大風(fēng)速(35m/s)壓力，載荷以及機車加速度的要求.額定抗彎負荷為6kN,型式試驗結(jié)果分別是:FQJI和FQJ2型額定彎曲破壞值為9.4kN，F(xiàn)QJ3和FQJ4型額定彎曲破壞值為7.9kN,是額定彎曲負荷的1.3?1.6倍.電絕緣性能優(yōu)異以CRH動車組受電弓用絕緣子為例,電性能指標按海拔3500m要求進行.在制作過程中,采用國內(nèi)先進的整體模壓全封閉一次成型技術(shù),大大提高了電氣的絕緣性能.型式試驗技術(shù)指標為:工頻濕耐受電壓80.2kV未閃絡(luò)工頻于耐受電壓30minl22.4kV未閃絡(luò)工頻干閃絡(luò)電壓146.1kV抗老化能力強復(fù)合外套選用硅橡膠為基材,進行特殊的配方調(diào)整,改性后的硅橡膠,提高了耐漏電起痕和電蝕損性能,達到國際[EC標準,而且增強了抗老化能力.按此配方制造的棒形懸式絕緣子f我國第一批上網(wǎng)運行產(chǎn)品1在輸電線路上運行了十三年返回試驗室進行機電性能試驗,試驗數(shù)據(jù)均符合標準要求.安全,防爆,重量輕復(fù)合:芰柱絕緣子的重量是瓷絕緣子的1/3?1/5,FQJ3—25/6型FQJ4—25/6(400mm)高度單個重量3.7kg;復(fù)合絕緣子是非脆性材料,不易破碎,即使遇到不可抗拒沖擊,也不致造成爆破,便于運輸及安裝,從而保證人身和設(shè)備的安全.但是,硅橡膠本身比較柔軟,抗撕裂性能差,自身不能作為結(jié)構(gòu)材料用,只能作外殼,其機械性能需要通過與其復(fù)合的支撐件來保證,因而在高速情況下傘裙有可能發(fā)生舞動搭邊,撕裂和折斷等現(xiàn)象,而且作為機械支撐的芯棒存在脆斷的風(fēng)險.2.3環(huán)氧樹脂體系復(fù)合材料絕緣子在德國的ICE3和法國等國家的高速動車上用一種環(huán)氧樹脂體系復(fù)合材了制成的絕緣子.有關(guān)資料顯示該材料除具有瓷和硅橡膠材質(zhì)絕緣子的優(yōu)點外還具有以下特點:具有良好的憎水遷移性和憎水性恢復(fù)效應(yīng).固化收縮率低,一般小于0.2%,采用適當(dāng)填料后低于0.2%;線膨脹系數(shù)小,制晶尺寸穩(wěn)定.耐腐蝕性良好,能長期耐受各種酸堿和有機溶劑.能耐大多數(shù)霉菌,可長期在苛刻的濕熱帶環(huán)境下使用.良好的耐熱性.馬丁耐熱溫度一般為80?130%,選擇合適的固化劑，可達250%以上,在長期高溫下,機械強度也降低不大.吸水率低,23°C下14h吸水率為0.03?0.04%,使用偶聯(lián)劑處理填料，可以進一步增強潮濕環(huán)境條件下的絕緣穩(wěn)定性.在溫度變化時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小,大大改善了與金屬嵌件熱膨脹系數(shù)不匹配引起的熱循環(huán)開裂,能耐溫度急劇變化引起的沖擊.時速300kndh動車組目前裝車的是西門子MWW公司提供的環(huán)氧樹脂復(fù)合絕緣子,對于此種材料運用于高速動車組正在國內(nèi)進行實際的運用考驗.3環(huán)境對絕緣子的影響及運用處理方法200km/h動車組開行以來,出現(xiàn)了約多起絕緣子開裂,絕緣子/電壓互感器閃絡(luò)的故障.故障多出現(xiàn)在冬季,特別北方大霧的天氣中一天發(fā)生多起.此現(xiàn)象進一步說明了環(huán)境對動車組的影響的重要性,同時也給我們研究開發(fā)高速動車組提出了更高的要求.絕緣子故障的家族中污閃和霧閃二者常常是攜手同行的.由于動車組所經(jīng)地區(qū)的地形,地理,氣候及污染源種類多,車頂絕緣子受污染的情況十分復(fù)雜.目前我國鐵道運輸內(nèi)燃和電力牽引并存.內(nèi)燃機車排出的廢氣廢煙不僅直接污染接觸I救］的絕緣子，而且因其粘性大,使其它污穢更容易在絕緣子表面凝積.另外,動車組車頂與接觸線的空間距離十分有限,車頂絕緣子爬距較小,因此,動車組車頂絕緣污閃問題相當(dāng)嚴重.動車組是非線性的沖擊負荷,起動,停止,過分相以及受電弓與接觸線的接觸跳動,都可能導(dǎo)致電磁暫態(tài)過程產(chǎn)生過電壓,從而對污閃放電起"點火"誘發(fā)作用.絕緣子污閃形成的三個要素是污穢,濕潤和高電壓.動車組開行初期由于對車頂高壓設(shè)備選用缺乏經(jīng)驗加之維護保養(yǎng)認知不足,今冬的大霧天氣恰好滿足了上述的三個要素,因而造成了部分絕緣子/電壓互感器故障.污閃形成分為積污,吸潮,烘干和出現(xiàn)局部小電弧,電弧發(fā)展和閃絡(luò)等階段.為提高污閃電壓,需要對其形成因素采取有效措施,或者阻止,中斷污閃放電過程中的任意一個階段.目前在高速動車組的設(shè)計中主要是考慮調(diào)整,增大泄露比距和嘗試采用新材料的耐污絕緣子.現(xiàn)車的使用維護中主要是針對不材料的絕緣子采取不同的維護方法.例如硅橡膠復(fù)合絕緣子采用溫水輕輕擦拭（或濕毛巾）,擦掉表面浮灰即可,不可用力或尖利物體（如鐵絲球）刮刺,造成擦拭過渡,破壞傘裙表面的憎水性等造成人為的損壞.加之動車運用所的日常清潔維護保養(yǎng)來保證動車組正常運行.4結(jié)束語鐵路輪軌速度的不斷提高,車頂絕緣子的材料也在不斷的開發(fā)更新,低速時代的電力機車以瓷為主,隨著壞境的變化和車速的提高硅橡膠復(fù)合絕緣子正在逐步取代瓷絕緣子.高速動車組初期硅橡膠復(fù)合絕緣子占了主導(dǎo)地位,運用性能良好,但是它的局限性不可忽視,300km/h乃至(下轉(zhuǎn)第34頁)關(guān)于強化車務(wù)段安全管理的思考嚶的管理手段,管理方式一是進一步明確務(wù)站段各科室職責(zé)權(quán)限,切實發(fā)揮，務(wù)部??專業(yè)管理的j三導(dǎo)作用?要進一步明確站段科室制定,執(zhí)行,落實各項規(guī)章制度，對安全牛產(chǎn)直接負責(zé)的主體地位，堅決消除站段機關(guān)化的傾向.三要加強控型班組建設(shè).要充分利用班組建沒"二年上程"的有利時機，配強選好一批專業(yè)技術(shù)強，威卑高，能抓會管的班組長，住責(zé)，權(quán)，利上明晰，在考核機制k靈活，確保現(xiàn)場作業(yè)受控，安全基礎(chǔ)達標.專業(yè)技術(shù)管理要進一步強化.一是把充實專，管理隊伍同提高專業(yè)管理隊伍水平相結(jié)合，快速提升站段專業(yè)管水半.對量薄弱的科室，可從車間，/J,站抽人以掛職鍛煉的形式加強交流.二是把補強同適應(yīng)長遠相結(jié)合，形成新制下規(guī)章技術(shù)管理的有效運作機制.而，迅速結(jié)合新設(shè)備投入使用和新線路投入運營帶來的新情況，新問題，加快適配性規(guī)章的制定和完善.另一方面，結(jié)合傘局大面積鐵路建設(shè)的發(fā)展趨勢，加強對木來外部環(huán)境，設(shè)備設(shè)施變化及特點的預(yù)判，未雨綢繆，力爭規(guī)章制度同新設(shè)備同步投入使用._一要加強專業(yè)管理評估檢查和安全問題的專業(yè)分析.站段科竄要狠抓】:作落實,及時深入一線抓現(xiàn)場安全卡控,加大現(xiàn)場作業(yè)控制力度,充分發(fā)揮科室包保檢查的作用.科室還要加強與路局業(yè)務(wù)處室的協(xié)調(diào)溝通,做刮信息暢通,為站段決策提供強有力的技術(shù)保障.適當(dāng)提高站段自主管理的權(quán)限.是做好結(jié)合部管理工作.要切實突出鐵路運輸組織過程中車務(wù)站段的主體地位,各單位都要把工作的目標放在確保運輸安全和提高運輸效率上,堅決消除運輸組織過程中推諉,扯皮的現(xiàn)象.在戰(zhàn)略裝卸點建設(shè),路企直通運輸?shù)耐七M過程中,通過規(guī)范專用線安全管理制度,改進專用線技術(shù)設(shè)備,強化專用線人員培訓(xùn)來加強對專用線,專用鐵道的管理.二是路局要加強對基層站段的財力,物力的支持,加強全面預(yù)算管理,幫助站段著重在預(yù)算的編制和執(zhí)行兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)上下功夫,抓好預(yù)算編制關(guān),對生產(chǎn)過程中的需要進行提前預(yù)想,做好安排,真正發(fā)揮預(yù)算管理在經(jīng)營管理中的作用.要挖掘生產(chǎn)過程中的節(jié)支潛力,在運輸成本受控的條件下,統(tǒng)籌兼顧各個需求,按照實際的財力真正把有限的資金應(yīng)用在急需解決的問題上.三是加強對領(lǐng)導(dǎo)班子的培訓(xùn).通過黨校,技校等專業(yè)機構(gòu)的培訓(xùn),來加強車務(wù)站段班子的領(lǐng)導(dǎo)能力,教育班子成員自覺運用科學(xué)發(fā)展觀來指導(dǎo)生產(chǎn),促進發(fā)展.著重建設(shè)非正常情況下的應(yīng)急處置能力.一是通過檢查監(jiān)督,強化基層對非正常情況下應(yīng)急處置預(yù)案演練的落實,確保預(yù)案及時修訂,完善.通過協(xié)調(diào)相關(guān)職能部門,為基層提供與現(xiàn)場使用設(shè)備適配的模擬演練設(shè)備,這樣發(fā)生非正常時,基層才能做到忙而不亂,鎮(zhèn)定從容.二是強化現(xiàn)場職工非正常情況下的"安全第一"責(zé)任.基層小站要把非正常情況下的應(yīng)急處置能力,作為評價行車關(guān)鍵崗位,人員能力的重要依據(jù).在職工業(yè)務(wù)考試中要增大非正常應(yīng)急處理知識所占的比例,形成"非正常業(yè)務(wù)不熟悉,業(yè)務(wù)考試就過不去"的態(tài)勢,增強職工的自主學(xué)習(xí)意識.三是全力做好非正常情況下的后勤保障.發(fā)生非正常時,車務(wù)站段各部門要樹立一盤棋思想,在物資,人員等方面都要無條件的給予配合,杜絕談條件,講價格.另外,站段要統(tǒng)籌考慮現(xiàn)場實際,給予管理跨度較大的站,車間定的配車政策傾斜,使道路交通對應(yīng)急處置能力的制約減到最低.提升職工隊伍素質(zhì).海恩法則指出,人是一切生產(chǎn)活動中最核心,最關(guān)鍵,最活躍的要素.搞好安全生產(chǎn),歸根到底要靠廣大職工的責(zé)任心,同時還要依靠廣大職工的積極性,主動性和創(chuàng)造性.建設(shè)一支高素質(zhì),高技能的人員隊伍,是適新應(yīng)變的內(nèi)在需求,也是安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障.一是加強培訓(xùn),大力培養(yǎng)批一專多能人才,加大人員適用范圍,做到人盡其用,利用有限的人力去解決現(xiàn)場的公休,事務(wù)性工作安排問題,盡力縮小備班人員數(shù)量與生產(chǎn)實際需要之間的差距.積極利用新技術(shù)新裝備,優(yōu)化作業(yè)流程和分工,對部分崗點設(shè)置進行調(diào)整.二是嚴把來源關(guān),加強人員來源的審查,為站段提供一個良好的人員基礎(chǔ).在全局范圍內(nèi)加強調(diào)劑,促進人員合理流動,使勞動力富裕地區(qū)人員流向勞動力緊缺地區(qū),配套作好相關(guān)服務(wù),解決用人單位后顧之憂.責(zé)任編輯:萬寶安來稿日期:2009—08—3】（上接