重污区接触网污闪防治工作的探讨

1重污区接触网污闪防治工作的探讨马斌（朔黄铁路肃宁分公司河北肃宁062350）论文提要：接触网绝缘子。关键字：重污区绝缘子污闪引言：接触网绝缘子受所处空间环境影响较大，如果所处环境空气质量差，周边存在较大的污染源，则接触网绝缘子表面很容易形成积污，在恶劣天气下引起绝缘子在正常工作电压下发生污秽闪络，影响电气化铁路的正常运行，给运输生产造成较大影响。1绝缘子污秽闪络发生的原因1.1污闪机理污闪的发生是一个很复杂的过程，它不是简单的空气间隙的击穿过程，而是一种需一定时间和一定电能聚积下的一种热击穿过程。污闪的发生一般要包括以下几个过程：1)绝缘子表面沉积一层污秽物，不导电的惰性物和受潮能溶解的盐类、酸碱等物。它们在干燥状态下是不导电的。2)绝缘子表面受潮，污秽物湿润溶解后变为导电层，在正常工作电压作用下，表面产生泄漏电流。3)表面泄漏电流产生焦耳热，在电流密度大或污层电阻较高的局部区域烘干污层，称为干带，干带中断了泄漏电流，使作用电压集中，形成高场强而引起干带上空气击穿和泄漏电流的脉冲。4)干带上出现的放电与未烘干的污层电阻相串，当串联电阻较低而泄漏电流脉冲较高时，放电将转成电弧，其燃烧和持续发展将导致绝缘子两极间的闪络。故基本污闪机理为：表面积污—污层湿润—干带形成—局部电弧发展。根据上述机理，引起污闪的基本原因有以下三点：1)空气中污染源众多，污染源特性也不一样，这些都使得绝缘子上污秽层的形成。2)气象条件中的雾、毛毛细雨、小雨夹雪等，是引起污秽层充分湿润的必要条件，也是最易造成污闪事故的气象条件。3)长期作用的2工频电压。无污层潮湿状态下运行不会发生污闪；有污层干燥状态下运行不会发生污闪；有污层潮湿状态无电压不会发生污闪。因此，污闪事故的发生，只有在污秽层、湿润条件与工作电压三者同时并存，相互作用下才会促成。1.22污秽闪络事故的分析本文以朔黄铁路公司黄骅港车站为例，分析接触网绝缘子污秽形成的原因、规律、造成的影响以及防治对策。随着黄骅港地区经济的不断发展，沿海附近工厂大量新建。钢铁厂、化工厂等高污染行业不断向大气中排放可导电的化学尘埃，致使港前、港口地区的接触网绝缘子附着了大量的导电介质。每到秋冬和冬春交替季节，大雾天气频繁出现，空气中湿度加大，导电尘埃被湿润后，其绝缘性能急剧下降。尤其是钢铁厂排出的二氧化硫等酸性物质，在被水溶化很高的导电介质后，变成了电导率。在2010年、2011年春融季节，两次出现大面积闪络放电，开闭所开关频繁跳闸，不能正常供电，严重影响了运输生产的安全，因此，对港口地区接触网绝缘子绝缘状况进行了定期跟踪监测。2.1分析污闪形成的原因2.1.1取样方法黄骅港站扩能改造后的接触网绝缘子全部采用了硅橡胶式，港口站的既有瓷质棒瓷已更换完毕，目前在监测范围内无瓷质绝缘子。根据以往棒瓷闪络情况，黄骅港供电工队设定了六个现场绝缘监测点，安装不3运行的绝缘子进行观察测试，其中安装硅橡胶棒式绝缘子4个，棒瓷4个，硅橡胶悬式绝缘子4个，测试的绝缘子不带电，不受机械力，可随时检查拆卸。为了更准确的测试出钢厂污染区硅橡胶绝缘子的绝缘情况，工队安排港口站西侧一组硬横梁的运行硅橡胶棒式绝缘子进行周期测试，每年的雨季（5月---9月）不进行试验，10月----4月份定为测试期，测试期内每月拆卸1组定位立柱的上、下部硅橡胶棒式绝缘子送修试工队进行各项参数测试，另外把不运行的观测点的绝缘子抽样送检。测试日期10月11月12月元月2月3月4月绝缘子地点测试结果2.1.2试验方法及步骤：（1）分批次测量绝缘子污闪电压值（干闪测试）（2）分批次测量绝缘子污闪电压值（湿闪测试）（3）分批次测量绝缘子等值附盐密度（4）清洁试品（5）再次进行工频耐压试验2.1.3需查明的几个原因（1）污闪产生的原因（2）水冲洗是否能够有效的防止污闪发生（3）积污速度与水冲洗次数、周期之间的关系（4）污染物与气候之间的关系42.1.4需收集的资料（1）黄骅港地区污染源分布情况①黄骅港站污染源分布图见附件1②黄骅港地区接触网污染源及绝缘子受污染图片图一：黄骅港地区产生污染的中铁钢厂5图二：中铁钢厂产生污染物的照片1图三：中铁钢厂产生污染物的照片26图四：中铁钢厂产生污染物的照片3图五：黄骅港地区绝缘子清洁前照片7图六：黄骅港地区绝缘子清洁后照片（2）黄骅港地区气象资料见附件2（3）对绝缘子样品进行绝缘电阻、工频耐压、等值敷盐密度测试，并形成试验报告。黄骅港地区绝缘子抽检试验报告见附件3（4）绝缘子运行时间统计见附件42.2污闪原因初步分析随着黄骅港地区经济的不断发展，沿海附近工厂大量新建。钢铁厂、化工厂等高污染行业不断向大气中排放可导电的化学尘埃，致使港前、港口地区的接触网绝缘子附着了大量的导电介质。每到秋冬和冬春交替季节，大雾天气频繁出现，空气中湿度加大，导电尘埃被湿润后，其绝缘性能急剧下降。尤其是钢铁厂排出的二氧化硫等酸性物质，在被水溶化后，变成了电导率很高的导电介质，化工厂排放的废气含有硫化物、氮氧化、悬浮颗粒物等，遇潮湿空气容易形成酸碱溶液(酸碱雾)。另外8钢铁厂高炉、转炉生产的冶金粉尘和港口地区大量施工场地扬起的碱土灰及港口煤炭场地扬起的煤灰形成的污染粉尘，使港口地区空气质量变得很差，对接触网绝缘设备产生较大危害。从而造成了港口地区绝缘子污闪故障频繁发生。为了减少绝缘子污闪，我们在港口地区将部分在网运行的陶瓷绝缘子更换为硅橡胶绝缘子，并对更换前后的绝缘子绝缘状况和绝缘子运行环境进行定期跟踪监测。黄骅港地区污秽源污秽物对应关系，季节风向与污秽物对应关系如下：1、黄骅港地区污秽源及污秽物：渤海海面（东）：海洋潮湿气流、富盐粒子。施工工地及道路扬尘（南、西、北环绕港区）：碱性灰土。港务公司煤场、运输车皮（东、整个港区）：粉煤灰。中铁练钢厂、焦化厂（北、西北）：硫化物、氮氧化、悬浮颗粒物。2、风向与污秽物对应关系：（1）、东风、东北风、东南风——海洋潮湿气流、粉煤灰、电厂排放气体。（2）、南风、西风、西南风——周边工地及车辆运行所形成的碱性尘土。（3）、北风、西北风、东北风——周边工地及车辆运行所形成的碱性尘土，焦化厂、练钢厂所排放的硫化物、氮氧化、悬浮颗粒物。（4）、任意方向风——站内地面碱性尘土、运输漂落的粉煤。3、风向变化规律（根据黄骅港地区气象图表资料）：2012年1月：东北风、西北风、北风2012年2月：东北风、西北风、东南风92012年3月：北风、西南风、东北风2012年4月：西南风、东北风、南风2012年5月：东南风、西南风2012年6月：南风、东南风、西南风2012年7月：东南风、东风2012年8月：东北风、东南风、东风2012年9月：南风、西南风、东南风2012年10月：西北风、西南风、东南风2012年11月：西北风、西南风2012年12月：西北风、南风2013年1月：西北风、东北风2013年2月：北风、东北风、西南风2013年3月：北风、东北风、东风2013年4月：东风、西北风规律：每年中的10月至次年4月黄骅港地区均以东北风、西北风、北风为主，风力均不大，以4至6级为主，整个港区正好位于中铁练钢厂和焦化厂排放物随风履盖区，因风力均不大可致使港口地区成为大颗粒浮尘的主要下落区。3防污闪措施综合多次试验数据分析，硅橡胶棒式绝缘子在污秽等级较高的运行条件下，也能达到120KV的交流耐压等级，出现拉弧现象时的测试电压也高于60KV，符合接触网供电线路的绝缘耐压要求，能较好的实现恶劣10环境下的供电安全运行。经过棒式绝缘子表面清洁前和清洁后的交流耐压试验数据对比，可发现清洁后的棒式绝缘子的交流耐压有所提高，证明清洁棒式绝缘子对提高绝缘子的绝缘强度有明显的作用。因此，我们对黄骅港地区绝缘子防污闪采取了以下措施：一、将港口地区所有的接触网绝缘子全部更换为硅橡胶绝缘子；二、加大对接触网绝缘子的清洗次数。通过上述措施有效地提高了港口地区绝缘子防污闪的能力。具体防污闪措施如下：1、为了提高绝缘子绝缘性能，从2012年4月起将黄骅港地区原有瓷质棒式绝缘子全部更换为绝缘性能更好，泄漏距离达1600mm的硅橡胶绝缘子。2、清除绝缘子表面附着的导电介质，2012年4月、9月、11月，2013年2月、3月进行绝缘子水冲洗，2012年3月、4月、9月、10月、11月、12月，2013年1月、2月、3月、4月、5月进行了部分绝缘子人工清扫。3、在钢厂附近重污区布置测试用绝缘子，进行分批抽检试验，监测环境对绝缘子的影响。截至2013年5月低共抽检试验10批33个绝缘子。4防污闪措施结果追踪根据抽检绝缘子试验数据分析，绝缘子覆盐密度在春冬季节较大，达到污秽等级2级，2013年较2012年更为严重，达到污秽等级3级，所有绝缘子在干燥情况下都有较好的绝缘性能，一经模拟海洋性潮湿条件（向绝缘子喷海水）进行绝缘子试验就发现绝缘性能下降较大，并且11拉弧跳闸电压都较低，但硅橡胶绝缘子拉弧或引起跳闸时的试验电压要高于瓷质绝缘子。说明绝缘子表面的污秽物对绝缘子的绝缘性能有很大的影响，但在经过清扫干净后基本上都能恢复较好的绝缘性能，且硅橡胶绝缘子较瓷质绝缘子抗闪络性能更强。也因此应证了黄骅港地区环境污染对绝缘子绝缘性能影响较大，但通过更换大爬距硅橡胶绝缘子和及时进行绝缘子清洁也能达到降低污闪的效果。经过防污闪整治，在2013年度1月28至1月30日的大雾天气中（恶劣气象条件），黄骅港地区未因接触网绝缘子闪络引起大面积停电。