和谐型电力机车车顶绝缘子的故障分析与处理探讨

和谐型电力机车车顶绝缘子的故障分析与处理探讨

发表时间：2019-07-05T11:25:59.180Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：李忠田1 崔一鸣2 [导读] 摘要：本文对和谐型电力机车车顶绝缘子结构及车顶绝缘子与其他部件之间的相互配合进行了阐述，结合事例对车顶绝缘子进行了故障分析并提出相关处理建议。

（1中国铁路北京局集团有限公司天津电力机车监造项目部天津 300452；2.天津电力机车有限公司天津 300452）摘要：本文对和谐型电力机车车顶绝缘子结构及车顶绝缘子与其他部件之间的相互配合进行了阐述，结合事例对车顶绝缘子进行了故障分析并提出相关处理建议。可为相关行业技术人员提供技术经验。

关键词：车顶绝缘子；故障分析；处理

引言

随着时代发展机车作为铁路运输的主要载运工具在人们的生活中扮演着重要角色，不论是方便出行的客运还是运载万千物品的货运，运行安全是保证运行任务顺利完成的基础。机车中众多断路器的正常工作不仅仅关系到机车装备及人员安全，同时关系到运输任务的完成。车顶绝缘子在众多安全保证中是不可或缺的一环。

1 车顶绝缘子的组成

HXD2C型电力机车车顶采用硅橡胶复合支柱绝缘子，用来支撑车顶受电弓和母线（导电杆）。该绝缘子由环氧玻璃纤维引拔棒（以下简称树脂芯棒）、高温硫化硅橡胶伞裙以及两端的连接金属器具三部分全封闭式组成，如图一所示。

图一

树脂绝缘芯棒是绝缘子的骨架，起着支撑伞套、内绝缘、连接两端金具的作用，具有良好的抗张强度，抗弯曲疲劳，抗冲击性。硅橡胶伞裙主要起着保护芯棒，这档风雪，增大爬电距离和外绝缘的作用，具有良好的憎水性和迁移性，以及良好的耐老化、耐高温、电绝缘等性能，并且具有很高污闪电压和耐碎性能。

该复合绝缘子使用环境温度-40℃~+70℃，海拔高度≤2500m，结构高度400mm，最小公爬电距离不小于1050m，耐受标准雷电冲击电压（峰值）≥180kv，工频干耐受电压（有效值）≥90kv，工频湿耐受电压（有效值）≥80kv，人工污秽耐受电压（灰密2.0mg/cm2盐密0.4mg/cm2）≥50kv。

2 故障简要情况

某机车在段整备过程中受电弓升弓时绝缘子被击穿导致接触网断电。

故障发生后公司在段售后现场检查发现车顶绝缘子底座有明显放电烧伤痕迹，绝缘子第一伞裙上颈处有周向裂纹约30mm，绝缘子硅橡胶伞裙下方有多处炸裂痕迹。

3 返厂检查情况

为进一步分析原因所在，实验人员对该故障绝缘子进行细致检查。在外观检查中发现绝缘子上下连接金属器具有电流击穿痕迹，绝缘子硅橡胶表面有裂痕，绝缘子伞裙下方出现裂纹。

将绝缘子解剖后发现绝缘子内部树脂芯棒中央有明显贯通裂纹，绝缘子被击穿部位的树脂芯棒和硅橡胶之间存在缝隙。

4 故障原因分析及可能性分析判定

4.1过电压

绝缘子工作时存在如雷击等高压情况，这个电压能给予价带电子足够的能量，将其激发到导带，使绝缘子的绝缘性能遭到破坏，形成导电通道，通电后瞬间有强电流流过从而将其击穿。

4.2超温

在高温（350℃以上）情况下，绝缘子伞裙内部电子会从外界获得能量，这个能量越大，其从价带跃迁至导带的几率就越高，即进入导带的数量徒增产生电流造成击穿。

4.3受潮

绝缘子受潮，其上铸铁件会产生铁锈，下雨时水流带着锈物流在绝缘子表面，水分子和锈物作为导电介质，在工频电压下，会造成电子定向移动形成电流将绝缘子击穿。

4.4伞裙老化

绝缘子由于长时间使用，绝缘子伞裙上有裂纹，砂眼等缺陷，使绝缘子内部芯棒外露，长时间裸露会使绝缘子绝缘性能下降，这种情况下长时间工作，绝缘子流过电流激增，从而导致绝缘子被击穿。

4.5树脂芯棒内部存在裂缝

绝缘子内部树脂芯棒在生产过程中由于工艺控制不当形成裂缝，在使用过程中由裂缝位置进入空气和水分子，从而形成导电通道，通电后击穿绝缘子。

5 防范、改进措施

加强对绝缘子检修，检修时注意检查绝缘子伞裙下方颈处是否有裂痕。增加检查频次及时去除绝缘子上铸铁件的铁锈，在检修过程中，对修复绝缘子进行75kV工频电压试验，不使用工频耐压试验不合格的绝缘子，并对车顶绝缘子检修过程中进行绝缘检测。

参考文献：

[1]吴光亚，有机复合绝缘子运行性能分析[M]．华中电力．1997.06

[2]王勇．运行中合成绝缘子早期故障检测的研究[D].武汉水利水电大学，1995