大秦鐵路股份有限公司太原供電段 李勃,，郎志波
摘要：對絕緣子污閃進行概述,，分析導(dǎo)致絕緣子污閃的原因,，闡述絕緣子污閃預(yù)警檢測監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,。介紹絕緣子傳統(tǒng)檢測技術(shù)及泄漏電流檢測法,、 紫外成像檢測法等現(xiàn)代化檢測監(jiān)測技術(shù)并簡述其優(yōu)缺點和適用范圍,。提出絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向,。
一,、引言
(一)研究背景和意義
1. 電氣化鐵路的發(fā)展現(xiàn)狀
伴隨我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，電氣化鐵路如雨后春筍般迅速崛起,，建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴大,，已然成為交通運輸領(lǐng)域的中流砥柱。如今,，電氣化鐵路以其高效,、環(huán)保、快捷等優(yōu)勢,，在我國綜合交通體系中占據(jù)著舉足輕重的地位,。
2. 絕緣子污閃的危害和檢測監(jiān)測的重要性
絕緣子污閃猶如一顆不定時炸彈，一旦爆發(fā),，將導(dǎo)致電氣化鐵路供電戛然而止,，嚴(yán)重影響鐵路運輸?shù)陌踩c效率。其危害不僅在于中斷交通,，還可能引發(fā)連鎖反應(yīng),，給國家經(jīng)濟和人民生活帶來巨大損失。因此,，積極開展絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)的研究，具有極其重要的現(xiàn)實意義,。
(二)研究目的與方法
1. 明確論文目的
本文闡述電氣化鐵路牽引供電絕緣子污閃預(yù)警檢測監(jiān)測技術(shù),，剖析各種技術(shù)的優(yōu)劣之處與適用范圍，為提升電氣化鐵路的安全性和可靠性提供參考依據(jù),。
2. 闡述研究方法,，如文獻綜述、實地調(diào)研等
通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻,，深入了解絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,。同時，結(jié)合實地調(diào)研,，親身了解實際應(yīng)用中存在的問題和需求,，為研究提供真實可靠的資料,。
二、絕緣子污閃概述
(一)絕緣子的作用和類型
1. 介紹絕緣子在電氣化鐵路中的作用
絕緣子在電氣化鐵路中扮演著至關(guān)重要的角色,，主要用于支撐和固定接觸網(wǎng)導(dǎo)線,，同時也起到電氣絕緣的關(guān)鍵作用，為鐵路的安全運行保駕護航,。
2. 常見絕緣子的類型和特點
常見的絕緣子有瓷絕緣子,、玻璃絕緣子和復(fù)合絕緣子等。瓷絕緣子的特點是機械強度高,、耐老化等;玻璃絕緣子的特點是透明性好,、易于檢測等;復(fù)合絕緣子的特點是重量輕、耐污性能好等,。
(二)污閃形成的原因
1. 污閃發(fā)生的條件
污閃發(fā)生需要三個條件：①污穢,，②潮濕，③電壓,。當(dāng)絕緣子表面附著污穢物質(zhì)時,，處在潮濕的環(huán)境下，污穢物質(zhì)將會溶解從而形成導(dǎo)電層,，導(dǎo)致絕緣子的絕緣性能降低,，一旦施加在絕緣子上的電壓超出一定值時，污閃就會發(fā)生,。
2. 詳細(xì)解釋污閃發(fā)生的物理過程
污閃的物理過程可以分為四個階段：①污穢積累,，②濕潤，③形成導(dǎo)電層,，④閃絡(luò),。在污穢的積累階段，絕緣子外在表面逐漸附著污穢物質(zhì);在濕潤的階段,，污穢物質(zhì)吸收濕潤空氣中的水分,，形成濕潤層;在形成導(dǎo)電層的階段，濕潤層中的電解質(zhì)發(fā)生溶解,，從而形成導(dǎo)電層;在閃絡(luò)的階段,，當(dāng)導(dǎo)電層上的電壓超過一定值時，閃絡(luò)就會發(fā)生,。
3.鐵路系統(tǒng)原因
通常有接觸網(wǎng)電壓有波動,、電力機車的受電弓和接觸線的接觸不良、貨運列車易飄落粉塵落在絕緣子表面,、隧道內(nèi)部存在污染等,。
4.外在原因
通常有風(fēng)力、電磁場等外力、鐵路周邊異物源,、天氣原因等,。
三、現(xiàn)有污閃檢測監(jiān)測技術(shù)
(一)傳統(tǒng)檢測技術(shù)
1. 外觀檢查法
外觀檢查法是通過人工進行觀察絕緣子的外觀,，憑借肉眼判斷其是否發(fā)生污穢,、破損等問題。外觀檢查法簡單易行,，但是準(zhǔn)確性和及時性較差,。
2. 絕緣電阻測量法
絕緣電阻測量法是對絕緣子的絕緣電阻進行測量，判斷其絕緣性能是否下降,。絕緣電阻測量法在一定程度上可以反映絕緣子的污穢程度,，但是需要停電進行測量，會影響鐵路的正常運行,。
3. 分布電壓測量法
分布電壓測量法是通過對絕緣子串上的分布電壓進行測量,，判斷其是否發(fā)生污穢、破損等問題,。分布電壓測量法可以在不停電的情況下測量,，但是需要專業(yè)的測量設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員。
(二)現(xiàn)代檢測技術(shù)
1. 泄漏電流檢測法
- 工作原理與優(yōu)勢
泄漏電流監(jiān)測法是監(jiān)測絕緣子的泄漏電流,，判斷絕緣子的絕緣性能是否下降,。泄漏電流檢測法可以對絕緣子的運行狀態(tài)實時監(jiān)測，準(zhǔn)確性和及時性較高,。
- 實際應(yīng)用案例
某電氣化鐵路采用了泄漏電流監(jiān)測法對絕緣子進行檢測監(jiān)測,，通過安裝在絕緣子上的傳感器實時監(jiān)測泄漏電流的變化情況。當(dāng)泄漏電流超過設(shè)定的閾值時,，系統(tǒng)就會自動發(fā)出預(yù)警信號,，提醒工作人員及時進行處理。
2. 紫外成像檢測法
- 檢測原理與特點
紫外成像檢測法是檢測絕緣子表面的紫外輻射,，判斷絕緣子是否存在局部放電等問題,。紫外成像檢測法可以在不停電的情況下檢測，它具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性,。
- 應(yīng)用效果分析
某鐵路局采用了紫外成像檢測法對絕緣子進行檢測,，發(fā)現(xiàn)了多處局部放電的現(xiàn)象，并及時進行處理,，避免了污閃事故的發(fā)生。
3. 紅外熱像檢測法
- 原理及適用范圍
紅外熱像檢測法是檢測絕緣子表面的溫度分布,，判斷絕緣子是否存在過熱等問題,。紅外熱像檢測法可以在不停電的情況下檢測，適用于檢測絕緣子的內(nèi)部缺陷及局部放電等問題。
- 與其他技術(shù)的對比
和紫外成像檢測法相比,，紅外熱像檢測法可以檢測到絕緣子的內(nèi)部缺陷,，但是對局部放電的檢測靈敏度比較低。
四,、絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
在絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)方面,，目前有一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。例如,，國際電工委員會(IEC)曾制定過一系列關(guān)于絕緣子的標(biāo)準(zhǔn),，例如 IEC 60383《Insulators for overhead lines - Ceramic or glass insulator units for a.c. systems - Definitions, test methods and acceptance criteria》等，這些標(biāo)準(zhǔn)對絕緣子的性能,、要求,、試驗方法和驗收標(biāo)準(zhǔn)做了詳細(xì)規(guī)定。
在我國國內(nèi),，國家鐵路局就發(fā)布了《電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件》等標(biāo)準(zhǔn),，對絕緣子的試驗方法、技術(shù)要求及檢驗規(guī)則進行了規(guī)范,。此外,，中國鐵路總公司也制定過一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對絕緣子的安裝,、選型和維護等方面提出了具體要求,。
這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)依據(jù)和保障，確保了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性,。
五,、各種檢測技術(shù)的優(yōu)缺點及適用的范圍
(一)傳統(tǒng)技術(shù)的局限性
1. 準(zhǔn)確性與及時性不足
傳統(tǒng)檢測技術(shù)主要是依靠人工觀察以及停電測量，準(zhǔn)確性和及時性比較差,，難以滿足現(xiàn)代電氣化鐵路的安全運行要求,。
2. 適用的場景受限制
傳統(tǒng)檢測技術(shù)適用于一些較為簡單的監(jiān)測場景，對于復(fù)雜的環(huán)境以及故障類型,，檢測效果不佳,。
(二)現(xiàn)代化技術(shù)的優(yōu)勢以及不足
1. 優(yōu)勢：高精度、實時性等
現(xiàn)代檢測技術(shù)采用了較為先進的傳感器以及數(shù)據(jù)分析技術(shù),，可以實現(xiàn)高精度,、實時性的檢測，為電氣化鐵路的安全運行提供了有力的保障,。
2. 存在的問題以及改進方向
現(xiàn)代檢測技術(shù)還存在一些問題,，例如傳感器的可靠性以及穩(wěn)定性有待提高、數(shù)據(jù)分析算法還需進一步優(yōu)化等,。未來的研究方向可以集中在①提高傳感器的性能,，②優(yōu)化數(shù)據(jù)分析算法，③實現(xiàn)智能化檢測等方面。
(三)比較不同技術(shù)的適用范圍
1. 根據(jù)鐵路環(huán)境,、絕緣子的類型等選擇相對合適的檢測技術(shù)
不同的檢測技術(shù)適用于不同的鐵路環(huán)境以及絕緣子類型,。在選擇檢測技術(shù)的時候，需要綜合考慮①鐵路環(huán)境,，②絕緣子類型,，③檢測精度，④實時性等因素,，選擇最為合適的檢測技術(shù),。
六、結(jié)論以及展望
(一)研究總結(jié)
1. 對現(xiàn)有污閃檢測監(jiān)測技術(shù)進行總結(jié)與歸納
本文對電氣化鐵路絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)進行了闡述,，介紹了傳統(tǒng)檢測技術(shù)以及現(xiàn)代化檢測技術(shù)的特點,、原理及應(yīng)用案例，分析了各種技術(shù)存在的優(yōu)缺點以及適用范圍,。
2. 強調(diào)絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)在電氣化鐵路安全運行中的重要性
絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)是保障電氣化鐵路安全運行的一個重要手段,，通過及時發(fā)現(xiàn)及處理絕緣子的污穢等問題，可以有效的避免污閃事故的發(fā)生,，提高鐵路運輸?shù)陌踩砸约翱煽啃浴?/p>
(二)未來發(fā)展趨勢
1. 多技術(shù)融合和協(xié)同監(jiān)測
單一的檢測技術(shù)往往有一定的局限性,，未來可能會將多種檢測監(jiān)測技術(shù)進行融合，例如,，①將泄漏電流監(jiān)測,、紅外熱像檢測、紫外成像檢測以及AI視覺等技術(shù)相結(jié)合,。不同的技術(shù)可以進行相互補充,、驗證，提高污閃檢測監(jiān)測的準(zhǔn)確性以及可靠性,。例如,，②利用泄漏電流監(jiān)測數(shù)據(jù)來判斷絕緣子的絕緣狀態(tài)以及變化趨勢，同時結(jié)合紫外成像檢測對局部放電進行更為精確的捕捉,，再通過紅外熱像檢測以發(fā)現(xiàn)絕緣子的發(fā)熱異常部位,，全方位地對絕緣子的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。
2. 智能化和自動化
隨著人工智能,、大數(shù)據(jù)及其AI學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展,，污閃檢測監(jiān)測系統(tǒng)將會變得更加智能化、自動化,。系統(tǒng)能自動對采集到的數(shù)據(jù)進行分析,、處理，識別模式異常和潛在的污閃風(fēng)險,，實現(xiàn)實時的預(yù)警,。例如,，通過對大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)、分析,，建立健全智能預(yù)測模型，提前預(yù)判絕緣子污閃發(fā)生的可能性和時間,，以便更及時地采取有效預(yù)防措施,。同時，自動化的檢測設(shè)備和AI機器人可能會得到更為廣泛的應(yīng)用,，減少人工干預(yù),，提高檢測監(jiān)測效率以及安全性。
3. 高精度與高靈敏度傳感器的研發(fā)
傳感器是污閃檢測監(jiān)測技術(shù)的關(guān)鍵部件,，未來將會不斷研發(fā)出精度更高,、靈敏度更強的傳感器。例如,，新型光學(xué)傳感器,、新型電場傳感器等，能夠更為精確地檢測出絕緣子表面的污穢程度,、電場的分布等參數(shù),，為污閃預(yù)警提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。此外,，傳感器的小型化,、集成化以及低功耗化也是未來發(fā)展方向，以便更方便地安裝及應(yīng)用于絕緣子上,。
4. 實時在線監(jiān)測以及遠(yuǎn)程監(jiān)控
為了能及時掌握絕緣子的運行狀態(tài),，實時在線監(jiān)測將會成為未來主流趨勢。通過安裝在絕緣子上面或接觸網(wǎng)沿線的監(jiān)測設(shè)備,，實現(xiàn)對絕緣子實時狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)測,，并將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。同時,，借助更為先進的通信技術(shù),，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理,，使工作人員可以隨時隨地地了解絕緣子的狀態(tài),，而后迅速做出決策、處理,，提高維護管理的效率以及響應(yīng)速度,。
5. 與智能電網(wǎng)進行融合
隨著智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，絕緣子污閃檢測監(jiān)測技術(shù)將會與智能電網(wǎng)的其他系統(tǒng)進行更為緊密的融合,。例如,，與電力調(diào)度系統(tǒng),、變電站自動化系統(tǒng)等實現(xiàn)信息共享以及協(xié)同工作，當(dāng)檢測到污閃風(fēng)險時,，能夠及時準(zhǔn)確地調(diào)整電網(wǎng)運行方式,，降低污閃對電網(wǎng)的影響。同時,，通過和智能電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)平臺相結(jié)合,，利用更為廣泛的數(shù)據(jù)資源進行分析、預(yù)測,，提高污閃預(yù)警的準(zhǔn)確性以及科學(xué)性,。
6. 基于數(shù)據(jù)分析的狀態(tài)評估以及預(yù)測性的維護
不僅僅局限于污閃的預(yù)警，未來的技術(shù)將會更注重對絕緣子整體狀態(tài)的評估以及預(yù)測性維護,。通過對長期監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深度分析,，了解絕緣子的老化規(guī)律、性能變化趨勢等,，制定更為合理的維護計劃和策略,。根據(jù)絕緣子的實際狀態(tài)進行更為針對性的維護和更換，避免出現(xiàn)過度維護或維護不足的情況,，提高接觸網(wǎng)的運行可靠性與經(jīng)濟性,。
參考文獻：
【1】蔣先國.《電氣化鐵道接觸網(wǎng)零部件設(shè)計與制造》[M]，中國鐵道出版社,，2009.12.
【2】中國大百科全書. 《國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)》.
【3】李偉.《(教材)接觸網(wǎng)》[M],，中國鐵道出版社.，2011.
【4】 DL/T 345-2010,，帶電設(shè)備紫外診斷應(yīng)用導(dǎo)則[S]
【5】 TB 10009-2005,，鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范[S]
【6】 TB/T 3199.1-2008，電氣化鐵路絕緣子
【7】 關(guān)志成,，等,，《絕緣子及輸變電設(shè)備外絕緣》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.
