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[摘 要]文章从环境因素和绝缘设计因素两个方面探讨分析了动车组绝缘子污闪的成因，并从这两个方面入手对动车组绝缘子提出了相应的改进措施和建议。
[关键词]动车组绝缘子；污闪；分析
中图分类号：U225.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0243-01
0.引言
近年来随着各条高铁的陆续开通，动车组上线运营后一系列问题随之暴露出来，其中动车组绝缘子闪络击穿故障时有发生。究其成因既有环境因素也有绝缘子本身设计问题，本文从这两个方面入手对动车组绝缘子进行了探討和分析。
1.问题描述
1.1 环境因素对高压绝缘性能的影响
近年来动车组在冬季雪、雾、霜及春季小雨潮湿天气运行时，时而发生车顶绝缘子闪络事故。严重时会造成接触网烧断故障，极大的影响了铁路正常运输秩序。动车组自运营以来，在各条线路多次发生雾霾天气污闪的故障，多列动车出现晚点。
1.2 绝缘设计因素对高压绝缘性能的影响
到目前为止，国内动车组的绝缘设计没有遵循同一的标准，即使是同一个电压等级，选取的耐受压水平也存在较大差异。
而造成目前状况的原因十多方面的：1）没有同一的标准。2）制造厂商对绝缘标准的研究和理解上存在不一致的地方；3）引进产品是按照原生产过的技术标准设计制造的，而不同国家的使用的标准不尽相同；由于高压绝缘失效的特殊性，多数事故发生后没有留下可直接观察的证据，判断事故的性质比较困难，对绝缘事故的处理和认识上有误区。
2.动车组绝缘子污闪原因分析
2.1 雾霾天气造成车顶绝缘子闪络放电
2.1.1 动车组运行环境恶劣
通过统计分析，绝缘子发生闪络的环境温度一般在-3～+3℃，且天气状况多为雾霾、霜雾较重、空气湿度较大。随着我国工业化进程的加快，铁路沿线环境空气污染较为严重，空气中漂浮这铁硅铝钙灯金属颗粒，据有关文献介绍，含有这些杂质的冰水、污物导电率较高，达到了6700，大大降低了绝缘子的绝缘性能。
2.1.2 动车组运行速度高
动车组运行速度一般在200以上，其背风面形成的涡流压力比低速运行时要低，凝结的冰霜层后，因而绝缘子绝缘耐压值小，易发生闪络放电。
2.1.3 绝缘子放电击穿
动车组高速运行时气流对绝缘子迎风面由冲刷作用，在背风面形成低压涡流区，因此绝缘子背风面易凝霜纳污。车顶绝缘子表面积聚的雾霾易形成局部电离面，具有一定的泄露电流，泄露电流的动态变化又会使表面电压分布不均，产生电晕现象。空气被电离后形成导电桥，在雾霾、霜雾天气时容易发生闪络。
运行中由于气流的吹弧与冷却作用，可抑制绝缘子闪络击穿的发生，但在车速较慢或停车时，气流吹弧与冷却作用减弱，处于临界状态的冰霜在电晕状态下开始融化，冰体内污染介质形成导电体短路接地，导致绝缘子闪络击穿烧损。
2.1.4 车顶高压外绝缘设计
CRH3型动车组技术引进时，绝缘子按照IEC 60077-1标准设计，高度为323mm，而TB/T 1333.1-2002是关于机车车辆电气设备绝缘的一个专业标准它从IEC 60077-1：1999直接转化过来的，但25KV等级的技术指标和其他相关标准从在诸多不相容的地方。IEC 60077-1是有欧洲国家主导制定的标准，其技术内容主要基于IEC 60071-1：1993，与其对应的国家标准GB 311.1-1997与之为非等效，GB 311.1中对最高运行电压设备的外绝缘干状态下的短时工频耐受电压进行了调整，比IEC 60071-1中的规定值高，而TB/T 1333.1在转化过程中没有进行相应的修订。我国标称电压25kv交流牵引系统，除了电力机车和动车组外，其余高压电器的绝缘等级都和35KV电力系统相同甚至更高，以便和整个牵引供电系统取得合理的绝缘配合。车顶绝缘标准TB/T 3077-2006已经完成这一转化工作，可以作为车顶外绝缘设计的依据。
3.改进措施及建议
3.1 提高车顶高压部分绝缘性能
TB/T 3077中规定车顶绝缘子的结构高度为400mm，是综合考虑了各方面的因素之后做出的选择，要保证绝缘子本身具有适当的电器绝缘强度，车顶高压带电部分的对地绝缘净空气一般情况下应大于360mm，有时可能要求更大.因为空气间隙的放电电压不仅取决于间隙距离，还和间隙形状密切相关，最终需要通过雷电冲击试验或工频闪络电压试验来验证.绝缘子的额定雷电冲击耐受电压试验为185kV，工频耐干受电压试验为100KV，工频耐湿受电压试验为85KV，人工污秽耐受电压为32KV，爬电距离不小于1000mm.对受电弓支持绝缘子，机械弯曲破坏负荷选取8kN、12.5kN或16KN等级，可以覆盖目前所有速度等级的机车或动车组的运行需要。
25KV交流牵引系统的绝缘子的电气绝缘强度主要取决与外部大气的电压（雷电冲击）和运行是工作电压下的污秽耐受水平。增加爬电距离主要是为了提高绝缘子的耐污秽能力，污秽耐受电压为32KV是，瓷绝缘子的等值附盐密度为，复合绝缘子为，复合绝缘子有较强的耐污秽能力。车顶外观造型应当考虑高速运动是空气流场对车顶绝缘子的影响，尽可能降低特殊气象条件下的绝缘子表面的覆冰。实际上，由于硅橡胶绝缘子比瓷质绝缘子有较低的覆冰率，更有利于冬季运行。
3.2 将强支持绝缘子的维护保养
3.2.1 维护方法
日常维护使用一定压力的清水自顶向下一层一层冲洗干净即可，当表面附着物较厚且面积较大或有油污等顽固性污物无法清洁时，可使用清水加不超过10%的中性清洗剂清洗或用柔软棉纱布擦拭，最后再用清水冲洗干净，严禁用力或使用硬质清洁球擦拭。注意冲洗用水应洁净，无明显导电性杂质等电解质，严禁使用强腐蚀性的化学剂（强酸、强碱类）擦拭绝缘子表面。 3.2.1 维护周期
根据线路运行环境，制定合理的绝缘子清洁保养周期，正常天气下，车顶绝缘子维护保养可结合一、二级修进行；雾霾雨雪天气时，要加密维护保养频次。当日上线动车组车库前必须完成车顶绝缘子的清洁保养工作。每年十月底前应全面徹底检查、清洁和保养彻底绝缘子。
硅橡胶和环氧树脂类绝缘子表面由龟裂、电弧灼伤和爬电碳化痕迹等老化或其他损伤现象后，应立即更换。瓷质绝缘子表面由裂纹和瓷釉损坏是，应立即更换。
3.3 对环氧树脂类和瓷质绝缘子喷涂防污闪涂料
绝缘子喷涂防污闪涂料后可有效增强绝缘子憎水性，提高防污闪性能，喷涂前必须清洁干净绝缘子表面，无污物。喷涂施工工艺要严格安装相应防污闪涂料的具体要求执行。并按照日常清洗维护要求进行维护。
3.4 CRH3型动车组现有高度为323mm的绝缘子改进措施
为了增大绝缘子局部放电间隙，提高绝缘子防污闪能力，可以采取将绝缘子高压电气连接螺栓反穿及螺栓从下往上穿，将安装底座螺栓加装绝缘帽，底座是金属面的用防污闪涂料喷涂等措施。
4.结束语
针对绝缘子污闪问题，唐车公司联合北京铁道工程技术研究所研制了400mm绝缘子。现已按照标准TB/T 3077-2006完成了绝缘子型式试验，结果合格，为充分验证绝缘子抗污闪能力，拟后续在部分京津线CRH3型动车组上安装400mm绝缘子，进行运用考核。为今后动车组运营和新车型的设计提供技术数据依据。
参考文献
[1] 郭晨曦.电力机车动车组高压绝缘设计问题探讨[J].铁道机车车辆 2010年4月.
[2] 赵晓明.天气因素对动车组运行的影响分析[J].机车电传动，2011年1月.
[3] TB/T 1333.1.2002.铁路应用 机车车辆电气设备 第一部分：一般使用条件和通用规则[S].
[4] IEC 60077-1：1999. Railway applications—Electric equipment for rolling stock—Part1；General service conditions and general rules[S].
[5] IEC 60071-1：1993. Insulation co-ordination-definitions，principles an rules[S].
[6] TB/T3077-2006. 电力机车车顶绝缘子[S].
[7] 蒋春林.等.对电力机车车顶绝缘闪络的分析[J].机车电传动2003（6）.
[关键词]动车组绝缘子；污闪；分析
中图分类号：U225.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0243-01
0.引言
近年来随着各条高铁的陆续开通，动车组上线运营后一系列问题随之暴露出来，其中动车组绝缘子闪络击穿故障时有发生。究其成因既有环境因素也有绝缘子本身设计问题，本文从这两个方面入手对动车组绝缘子进行了探討和分析。
1.问题描述
1.1 环境因素对高压绝缘性能的影响
近年来动车组在冬季雪、雾、霜及春季小雨潮湿天气运行时，时而发生车顶绝缘子闪络事故。严重时会造成接触网烧断故障，极大的影响了铁路正常运输秩序。动车组自运营以来，在各条线路多次发生雾霾天气污闪的故障，多列动车出现晚点。
1.2 绝缘设计因素对高压绝缘性能的影响
到目前为止，国内动车组的绝缘设计没有遵循同一的标准，即使是同一个电压等级，选取的耐受压水平也存在较大差异。
而造成目前状况的原因十多方面的：1）没有同一的标准。2）制造厂商对绝缘标准的研究和理解上存在不一致的地方；3）引进产品是按照原生产过的技术标准设计制造的，而不同国家的使用的标准不尽相同；由于高压绝缘失效的特殊性，多数事故发生后没有留下可直接观察的证据，判断事故的性质比较困难，对绝缘事故的处理和认识上有误区。
2.动车组绝缘子污闪原因分析
2.1 雾霾天气造成车顶绝缘子闪络放电
2.1.1 动车组运行环境恶劣
通过统计分析，绝缘子发生闪络的环境温度一般在-3～+3℃，且天气状况多为雾霾、霜雾较重、空气湿度较大。随着我国工业化进程的加快，铁路沿线环境空气污染较为严重，空气中漂浮这铁硅铝钙灯金属颗粒，据有关文献介绍，含有这些杂质的冰水、污物导电率较高，达到了6700，大大降低了绝缘子的绝缘性能。
2.1.2 动车组运行速度高
动车组运行速度一般在200以上，其背风面形成的涡流压力比低速运行时要低，凝结的冰霜层后，因而绝缘子绝缘耐压值小，易发生闪络放电。
2.1.3 绝缘子放电击穿
动车组高速运行时气流对绝缘子迎风面由冲刷作用，在背风面形成低压涡流区，因此绝缘子背风面易凝霜纳污。车顶绝缘子表面积聚的雾霾易形成局部电离面，具有一定的泄露电流，泄露电流的动态变化又会使表面电压分布不均，产生电晕现象。空气被电离后形成导电桥，在雾霾、霜雾天气时容易发生闪络。
运行中由于气流的吹弧与冷却作用，可抑制绝缘子闪络击穿的发生，但在车速较慢或停车时，气流吹弧与冷却作用减弱，处于临界状态的冰霜在电晕状态下开始融化，冰体内污染介质形成导电体短路接地，导致绝缘子闪络击穿烧损。
2.1.4 车顶高压外绝缘设计
CRH3型动车组技术引进时，绝缘子按照IEC 60077-1标准设计，高度为323mm，而TB/T 1333.1-2002是关于机车车辆电气设备绝缘的一个专业标准它从IEC 60077-1：1999直接转化过来的，但25KV等级的技术指标和其他相关标准从在诸多不相容的地方。IEC 60077-1是有欧洲国家主导制定的标准，其技术内容主要基于IEC 60071-1：1993，与其对应的国家标准GB 311.1-1997与之为非等效，GB 311.1中对最高运行电压设备的外绝缘干状态下的短时工频耐受电压进行了调整，比IEC 60071-1中的规定值高，而TB/T 1333.1在转化过程中没有进行相应的修订。我国标称电压25kv交流牵引系统，除了电力机车和动车组外，其余高压电器的绝缘等级都和35KV电力系统相同甚至更高，以便和整个牵引供电系统取得合理的绝缘配合。车顶绝缘标准TB/T 3077-2006已经完成这一转化工作，可以作为车顶外绝缘设计的依据。
3.改进措施及建议
3.1 提高车顶高压部分绝缘性能
TB/T 3077中规定车顶绝缘子的结构高度为400mm，是综合考虑了各方面的因素之后做出的选择，要保证绝缘子本身具有适当的电器绝缘强度，车顶高压带电部分的对地绝缘净空气一般情况下应大于360mm，有时可能要求更大.因为空气间隙的放电电压不仅取决于间隙距离，还和间隙形状密切相关，最终需要通过雷电冲击试验或工频闪络电压试验来验证.绝缘子的额定雷电冲击耐受电压试验为185kV，工频耐干受电压试验为100KV，工频耐湿受电压试验为85KV，人工污秽耐受电压为32KV，爬电距离不小于1000mm.对受电弓支持绝缘子，机械弯曲破坏负荷选取8kN、12.5kN或16KN等级，可以覆盖目前所有速度等级的机车或动车组的运行需要。
25KV交流牵引系统的绝缘子的电气绝缘强度主要取决与外部大气的电压（雷电冲击）和运行是工作电压下的污秽耐受水平。增加爬电距离主要是为了提高绝缘子的耐污秽能力，污秽耐受电压为32KV是，瓷绝缘子的等值附盐密度为，复合绝缘子为，复合绝缘子有较强的耐污秽能力。车顶外观造型应当考虑高速运动是空气流场对车顶绝缘子的影响，尽可能降低特殊气象条件下的绝缘子表面的覆冰。实际上，由于硅橡胶绝缘子比瓷质绝缘子有较低的覆冰率，更有利于冬季运行。
3.2 将强支持绝缘子的维护保养
3.2.1 维护方法
日常维护使用一定压力的清水自顶向下一层一层冲洗干净即可，当表面附着物较厚且面积较大或有油污等顽固性污物无法清洁时，可使用清水加不超过10%的中性清洗剂清洗或用柔软棉纱布擦拭，最后再用清水冲洗干净，严禁用力或使用硬质清洁球擦拭。注意冲洗用水应洁净，无明显导电性杂质等电解质，严禁使用强腐蚀性的化学剂（强酸、强碱类）擦拭绝缘子表面。 3.2.1 维护周期
根据线路运行环境，制定合理的绝缘子清洁保养周期，正常天气下，车顶绝缘子维护保养可结合一、二级修进行；雾霾雨雪天气时，要加密维护保养频次。当日上线动车组车库前必须完成车顶绝缘子的清洁保养工作。每年十月底前应全面徹底检查、清洁和保养彻底绝缘子。
硅橡胶和环氧树脂类绝缘子表面由龟裂、电弧灼伤和爬电碳化痕迹等老化或其他损伤现象后，应立即更换。瓷质绝缘子表面由裂纹和瓷釉损坏是，应立即更换。
3.3 对环氧树脂类和瓷质绝缘子喷涂防污闪涂料
绝缘子喷涂防污闪涂料后可有效增强绝缘子憎水性，提高防污闪性能，喷涂前必须清洁干净绝缘子表面，无污物。喷涂施工工艺要严格安装相应防污闪涂料的具体要求执行。并按照日常清洗维护要求进行维护。
3.4 CRH3型动车组现有高度为323mm的绝缘子改进措施
为了增大绝缘子局部放电间隙，提高绝缘子防污闪能力，可以采取将绝缘子高压电气连接螺栓反穿及螺栓从下往上穿，将安装底座螺栓加装绝缘帽，底座是金属面的用防污闪涂料喷涂等措施。
4.结束语
针对绝缘子污闪问题，唐车公司联合北京铁道工程技术研究所研制了400mm绝缘子。现已按照标准TB/T 3077-2006完成了绝缘子型式试验，结果合格，为充分验证绝缘子抗污闪能力，拟后续在部分京津线CRH3型动车组上安装400mm绝缘子，进行运用考核。为今后动车组运营和新车型的设计提供技术数据依据。
参考文献
[1] 郭晨曦.电力机车动车组高压绝缘设计问题探讨[J].铁道机车车辆 2010年4月.
[2] 赵晓明.天气因素对动车组运行的影响分析[J].机车电传动，2011年1月.
[3] TB/T 1333.1.2002.铁路应用 机车车辆电气设备 第一部分：一般使用条件和通用规则[S].
[4] IEC 60077-1：1999. Railway applications—Electric equipment for rolling stock—Part1；General service conditions and general rules[S].
[5] IEC 60071-1：1993. Insulation co-ordination-definitions，principles an rules[S].
[6] TB/T3077-2006. 电力机车车顶绝缘子[S].
[7] 蒋春林.等.对电力机车车顶绝缘闪络的分析[J].机车电传动2003（6）.