浅析防雷支柱绝缘子在铁路10KV贯通线上的应用

浅析防雷支柱绝缘子在铁路10KV贯通线上的应用张智胜摘要：怀化供电段管内10KV铁路电力贯通（自闭）线路大部分穿行于湘西和贵州大山区，常年受到雷电的侵害，线路防雷也成为我们维护管理工作中不断研究和改进的重点。防雷支柱绝缘子作为一种新型防雷产品，它不光具有针式绝缘子承载导线和线路绝缘的作用，还具有间隙式避雷器的作用，在山区铁路10KV贯通线路中有广阔的应用前景。关键词：铁路电力防雷支柱绝缘子应用1引言近年来，铁路运输生产得到迅速发展，列车速度的不断提升，电力贯通（自闭）线及电源线作为行车信号电源，对其安全运行的要求也不断提高。目前我段电力贯通线主要采用P-20针式瓷瓶绝缘，而这种瓷瓶也经常发生雷电过电压击穿故障，2013年4月19日23时，渝怀线贯通线梅江—兰桥区间37#、40#、44#、46#、47#杆针式瓷瓶因雷电击穿，造成松桃—秀山（局界）贯通线短路跳闸，兰桥站全站停电，影响了行车信号供电。因此，研究雷电对贯通线的危害，分析设备防雷缺陷原因，制定应对措施，引进新的防雷部件，对保证供电具有重要的意义。2雷电对铁路电力线路的危害及防雷措施电力架空线路受到直接雷击或线路附近落雷时，导线上会因电场感应而产生过电压，即大气过电压(外过电压)，这个电压往往高出线路相电压的2倍及以上，使线路绝缘遭受破坏而引起事故。雷击对铁路10KV常造成以下几种形式的危害：2.1当雷击线路或其附近物体时时，巨大的雷电波在线路对地阻抗上产生很高的电位差，从而导致线路绝缘闪络或击穿。线路上的针式瓷瓶因闪络放弧烧断导线，或因绝缘击穿瓷瓶炸裂引起线路接地，此类故障时有发生。2.2雷击不但危害线路本身的安全，而且雷电会沿导线迅速传到车站用电设备或变（配）电所，若车站设备前端或配电所内防雷措施不良，则会造成设备严重损坏，对供电安全造成严重不良影响。2.3雷电对我段贯通线的危害主要表现为针式瓷瓶击穿和烧损设备，不管是在只设一回贯通线的愉怀线及焦柳线大部，还是在设贯通、自闭线各一回的沪昆线，贯通线路上因雷电击穿瓷瓶和烧损设备的故障将近占到总故障件数的三分之一。在雷雨天气时，针式瓷瓶承载的导线上存在雷电过电压，瓷瓶表面因雨水构成爬电通道引起表面闪络，电弧灼烧瓷瓶在瓷体内外出现急剧温差，从而造成瓷体磞炸、线路接地或短路。即使闪络时没有立即引起故障，但电弧也会造成瓷体出现裂纹，当经过季节变换，环境温差过大时，瓷瓶也可能出现击穿或断裂故障。2.4雷击给铁路供电带来极大的危害，在只设单回贯通线的铁路尤其突出，我段主要采用提高针式瓷瓶等级和安装避雷器作为防雷措施，但还是没有消除雷电击穿针式瓷瓶和烧损设备的故障。通过网上检索和参考其他相关供电单位的防雷经验，防雷支柱绝缘子可以替代针式瓷瓶。防雷支柱绝缘子作为一种新型防雷产品，研究其防雷原理，分析其在铁路电力线路上的适用性，确定最佳安装方法，对提高铁路电力线路防雷能力具有重要的意义。3防雷支柱绝缘子的结构特点和防雷方式以FEG-24/8型防雷支柱绝缘子（瓷柱型）为例：FEG-24/8型防雷支柱绝缘子是新型组合式结构的二合一产品，采取提高绝缘和泄放雷电的双重设计理念，增强了绝缘性能和防污秽水平，适用于架空线路的绝缘支撑，而且还具有防止架空绝缘导线雷击断线，瓷绝缘子炸毁及减少雷击跳闸的保护功能。其结构具有突出特点：3.1FEG-24/8型防雷支柱绝缘子主要由绝缘护罩、夹线铝合金金具、电瓷绝缘子、引弧棒和下钢脚等组成，结构见上图。3.2引弧棒和夹线金具装配连接成一体，当雷击发生时，引弧棒和下钢脚之间引起闪络放电，形成短路通道，接续的工频电弧移动到引弧棒和钢脚之间燃烧，以保护导线免于烧伤，避免断线。因引弧棒绕开伞裙并调至最佳放电间隙，放电效果更好并防止烧坏绝缘子伞裙。3.3FEG-24/8绝缘子可以直接安装在横担上，不需要更新线路和更换金具，并利用横担本身连接原有接地线，安装施工极为方便，可极大地减轻操作工人的劳动强度。其穿刺型还有刺齿构造，可方便的用于安装绝缘导线，并对绝缘导线有良好的保护作用。3.4绝缘护罩采用硅橡胶材料制成，具有良好的绝缘性能、抗老化性能和阻燃性能。3.5特殊设计的引弧棒，并在其外表包了复合绝缘材料的独特结构，可以防止鸟类对架空导线造成短路危害，并能耐受多次工频大电流电弧的烧灼。4防雷支柱绝缘子在铁路电力线路的适用性分析4.1防雷支柱绝缘子部分型号规格和性能参数表:型号规格额定电压绝缘导线截面mm2雷电全波冲击耐受电压（峰值）KV1min工频耐受电压（有效值）KV工频电弧电流（有效值）KA额定弯曲耐受负荷KN最小公称爬电距离mm备注(KV)干湿FEG-24/824KV50/240170987016.58650穿刺式FEG-24/8B24KV50/240170987016.58650非穿刺式从表中参数可以看出，该产品完全满足铁路10KV线路的设计安装标准，其用于防雷空气间隙一般为145±5mm，当出现雷击过电压时，空气间隙击穿，泄放雷电能量，不仅能保护绝缘子本身，而且能够降低或消除线路上的雷电过电压。4.2与同等级P-20T瓷瓶相比，P-20T瓷瓶参数表如下：型号规格额定电压适用导线截面mm2雷电全波冲击耐受电压（峰值）KV1min工频耐受电压（有效值）KV额定弯曲耐受负荷KN最小公称爬电距离mm备注(KV)干湿P-20T20KV50/240140985713.2280无泄放雷电功能从表中可以看出，与P-20T瓷瓶相同等级的防雷支柱绝缘子，除弯曲负荷稍小外，其它电气指标均较优于传统的加强型P-20T瓷瓶，比P-20T瓷瓶绝缘性能好，并且其爬电距离大，提高了绝缘子的防污秽水平，可满足线路对绝缘子的防污秽要求。4.3与氧化锌避雷器相比，虽然防雷支柱绝缘子有防雷泄雷的功能，但毕竟不是设备用的避雷器，不能做为设备侧防雷保护。它能作为线路综合防雷的组成部分，降低线路过电压水平，避免避雷器因雷电过电压超出其工作范围而直接炸裂，使电力设备失去防雷保护。它配合避雷器使用，能取得更好的综合防雷效果。5防雷支柱绝缘子安装使用的探索和实际应用效果5.1防雷支柱绝缘子的夹线槽应对准导线平行方向安装在横担上，拧紧钢脚螺母，等同传统的绝缘子安装方法,把引弧棒朝向横担的（距离横担最远处）远外侧，利于灭弧。5.2非穿刺式的夹线方式为：绝缘导线剥开一段约65-80mm嵌入绝缘子夹线金具上,用扳手把压紧螺母拧紧带动压块座压紧导线即可；穿刺式的夹线方式为：根据导线截面及天气温度设定扭力扳手扭力值：26-32Nm，用扭力扳手交替、对称拧紧2个压力螺母。用肉眼检查，看不见刺齿根部为止，然后拧紧备紧螺母，防止压力螺母松动；绝缘护罩装配在夹线金具的外部。5.3防雷支柱绝缘子可利用电杆和金具既有接地，无需单独另设接地；如果安装的电杆原来没有接地装置，可以按跨越杆型接地标准制作安装接地。5.4根据其他线路安装经验，在雷电活动集中区域，可全部更换防雷支柱绝缘子；在一般雷电区域，可每隔1-2基杆更换1组防雷支柱绝缘子。（防雷支柱绝缘子目前还没有这方面的安装规范）5.5因防雷支柱绝缘子泄雷残压较高，可与线路避雷器和设备避雷器配合使用，防雷支柱绝缘子作为较简易的防雷的措施，其安装密度应高于线路避雷器，从而形成逐级避雷的综合防雷系统，较好的保护线路和设备。5.6怀化供电段渝怀线松桃配电所电源线的路径翻越一座高山，雷电非常强烈，2006年建成投成投运之后，其针式瓷瓶频繁被雷电击穿接地，每年雷击故障均在5件以上。2011年把山上的针式瓷瓶全部更换为防雷支柱绝缘子，山下每隔4-5基杆更换1基，至2015年3月底经过近四年未发生任何雷电击穿线路绝缘的接地故障。因此，在雷电活动集中区域，将全部或部分传统针式瓷瓶更换为防雷支柱绝缘子，可以提高线路防雷水平，降低线路故障率，有效保证电力贯通线安全运行，提高行车信号供电可靠性，降低运行维护人员劳动强度。5结束语防雷支柱绝缘子是新型产品，具有双重作用，其安装维护简单，防雷作用直观，并经过实际检验，在山区10KV电力贯通（自闭）线路上雷电集中区域有很高的推广应用价值，能保证电力贯通（自闭）线安全运行，提高供电可靠性。