基于阜六线接触网雷击跳闸故障的研究

　　1 概述
　　电气化铁路接触网是一种无备用的户外供电装置, 经常遭受风、雨、雪、雷击等恶劣气候条件的影响, 一旦遭受雷电, 将对接触网造成严重的危害性, 具体表现在: 雷电过电压击穿接触网高压绝缘子,引起牵引变电所断路器跳闸, 还可能引发接触网断线、塌网，中断接触网供电，造成运输中断。在隧道中, 由于接触网与隧道壁距离很近, 因而经常出现雷击造成与隧道壁放电现象。
　　2 接触网遭受雷击后腕臂绝缘子放电特点
　　以阜六线 2016 年的一次雷击跳闸故障为例分析。2016 年 2 月12 日 17 时 22 分阜六线 526 供电单元(白莲牵引所 212DL)阻抗一段动作，重合闸成功，故标显示 12.12 km(白莲 - 河口集区间 203#支柱，公里标 K98+798m)。当时天气情况是雷雨。查找到故障点位于白莲 - 河口集 163# 支柱公里标 K96+967m，该支柱腕臂绝缘子靠近腕臂侧有雷击放电痕迹。该处雷击放电点为，斜腕臂绝缘子靠支柱侧对回流线跳线放电。放电点呈扇贝状，放电部位的绝缘子表面瓷釉剥落，面积大约 280 平方厘米，扇贝型外侧并伴有烧黑状。回流线跳线同时被烧伤，伴有少量电热熔化的铝质熔渣掉落在绝缘子表面或者地面。
　　3 阜六线接触网雷击跳闸共性特点分析
　　3.1 丘陵及矿区地理地带为雷击跳闸故障多发地带。根据阜六线 2016 年度跳闸故障统计发现其中 40%跳闸故障均发生在吴集 -河口集区间。该区段地理类型为丘陵地带，属于雷电多发区，且该地区地下含有丰富的铁矿石，大地电阻较小，因此，这一区域接触网易发生雷击跳闸故障。
　　3.2 跳闸故障放电点多位于斜腕臂绝缘子腕臂侧。雷电跳闸故障的放电点几乎都是在斜腕臂绝缘子腕臂侧正上方靠近回流线跳线处，而不是位于上部的平腕臂绝缘子。其原因和阜六线的支柱安装方式有关，当接触网遭受雷击时，带电体将通过腕臂绝缘子，再通过空气间隙对矗立在地面的支柱放电，而在相同电压下，间隙越小，空气越易被击穿。接触网遭受雷击时，网压瞬时是大幅度升高的。平腕臂绝缘子与回流线跳线之间呈垂直状，最大发挥了绝缘子的爬电距离，等同于增大了空气间隙。而斜腕臂绝缘子与回流线跳线之间呈 83角左右，等同于缩短了斜腕臂绝缘子的爬电距离，斜腕臂与回流线跳线之间的空气间隙缩小，从而易发生雷击跳闸故障。
　　4 发生雷击跳闸故障后供电工区快速查找故障点方式
　　4.1 供电单元不停电查找故障点方式。发生雷击原因造成的接触网跳闸，大都会重合闸成功，但由于绝缘子受损，存在安全隐患，需尽快查找并处理，因此，正确有效的查找方法尤为重要。不停电查找方式是对铁路运输干扰程度最小的方式。首选，要以故障报文中的故标为参考依据，往故标两侧扩大范围查找。通过以上分析可知，由于雷击故障放电绝缘子多为斜腕臂绝缘子正上方，斜腕臂绝缘子离地面较高，再加上视线角度问题，肉眼不便观察。可利用望远镜在离杆 10 米处，成小于 45角往上观察斜腕臂绝缘子靠近腕臂侧有无放电痕迹。
　　其次，如果接触网雷击跳闸故标显示在站场时，现在的站场大多数都安装有监控，应该派人到站场监控室调取监控视频，着重看视频中是否有闪光地点，闪光点处极有可能是故障点。同时，还应该询问车站值班员和附近的其他人员是否听到类似放炮声的异响。此外，还应该安排人员添乘机车来巡查故障点，在运输条件允许的条件下，对发生故障的供电单元内适当降低车速以便观察，因为对雷击放电绝缘子查找时，车速太快也较难发现。同时，还应该询问相邻行别的司机，在行车过程中是否发生异常。
　　4.2 供电单元停电查找故障点方式
　　4.2.1 上网逐杆检查。接触网停电后，可利用天窗点时间对故标显示位置向两侧逐杆上网检查。该方法优点是检查仔细，不易遗漏，但缺点是效率不高，耗费时间长。
　　4.2.2 出动轨道车巡查。接触网停电后，轨道车出动，保持不高于10km/h 的运行速度，检查人员位于作业平台上仔细观察绝缘子，查找放电点。建议查找雷击放电点时优先使用作业车，这样既能提高查找效率，又能在天窗时间允许的情况下，在查找到故障点时及时更换故障绝缘子。
　　5 故障绝缘子的更换方法
　　在更换斜腕臂故障绝缘子时，传统方法是必须把平腕臂用手扳葫芦拉起到一定角度才能使斜腕臂和斜腕臂绝缘子脱离，从而进行更换。但阜六线腕臂在设计时，支柱顶端距平腕臂底座的距离太短，只有大约 200mm 左右，用手扳葫芦固定在杆顶时，平腕臂与手扳葫芦角度太小，很难使斜腕臂与斜腕臂绝缘子脱离，因而传统方法不太适用。为此，工区加工了一套专用工具，值得借鉴。该工具为一根长度为 2 米的定位管，在定位管的一端焊接上套管单耳 U 型环，在单耳 U型环两端分别焊接 2 根单耳螺栓，对称排列。
　　更换斜腕臂绝缘子时，先将斜腕臂绝缘子处的铁锚压板螺母松开。高空作业人员安全带打在支柱上，固定好定滑轮和大绳并绑住故障绝缘子。然后利用上述工具，把一端的单耳 U型环卡在腕臂套管双耳与承力索底座中间，另一端直立在作业车平台上，缓慢上升作业平台。使斜腕臂与斜腕臂绝缘子慢慢脱离，然后完成更换。在站场跟换斜腕臂绝缘子时，如果使用轨道车条件受限时，则可以利用整杆器和上述加工的工具，通过转动整杆器升高将平腕臂顶起进行更换。但该方法与轨道车更换相比速度较慢。
　　6 如何预防雷击跳闸故障
　　在雷雨季节来临之前，做好避雷器进行全面试验，复测接地电阻值，确保防雷设备状态良好。在雷击故障易发地段减少绝缘子清洗周期，以提高绝缘性能。对于回流线跳线设计不合理地方向设计部门提出整改建议。同时，还应加强设备巡视，及时发现并解决隐患问题。做好雷击故障的数据分析，有针对性加强雷雨季节时绝缘子更换演练频次。将历次的的各种雷击故障建立专门台帐，统计故障各项数据，通过差异分析、同类对比等统计方法，分析雷击故障的规律，做到提取预判和应急处置准备工作。
　　7 结论
　　阜六线接触网雷击跳闸故障是一项季节性多发问题，本文通过分析其故障特点及一些共性，给出了快速查找雷击故障的方式和处理办法。可以在一定程度上缩短停电时间，缩小故障范围，最大限度减少对铁路交通运输的影响，确保供电安全优质，运输有序。