关于动车组高压系统闪络问题的分析
摘要：通过对近年北京铁路局北京动车段配属的动车组检修运用过程中高压系统闪络的问题进行调研，从高压设备源头质量、动车组运营环境条件、检修运用管理等方面简要分析和举例说明其形成的原因，从实际出发提出解决问题的具体思路和措施。
关键词：动车组、高压系统、闪络、绝缘子
引言：高压受电系统的安全运行是决定动车组是否能安全运营，提高线上准点率非常关键的因素，近两年来各地方铁路局管内动车组频繁发生高压系统故障，特别是高压系统闪络的问题比较突出，引起了各检修运用部门和主机厂商的高度重视，如何提高高压系统部件源头质量和检修运用水平，解决以高压闪络为主的高压系统问题，成为了非常重要的课题。
高压受电系统是动车组的主要组成部分，按照动车组的车型不同略有差异，大体主要由受电弓、主断路器、电压互感器、避雷器、接地开关等部件构成，以CRH380BL型动车组高压受电系统为例，如图1。
图1CRH380BL型动车组高压受电系统
根据对北京局配属的动车组检修运用情况进行调研，发现其配属多种型号的动车组都出现过不同程度的高压系统闪络的问题，分析其成因主要原因有以下四点：
一、接触网压波动易造成高压闪络问题。
某CRH380BL动车组担当G162次交路时，运行至无锡东站，在站台停车期间，15车受电弓自动降下并伴有拉弧现象，在查看HMI屏状态时发现15车车顶隔离开关切除，改升2车、10车受电弓后恢复运行。
动车组回库后，登顶检查发现15车受电弓碳滑板有轻微放电烧蚀痕迹。
经调查分析，动车组报出高压系统故障，导致降弓的原因为网压不稳，受电弓在与接触网分离的一瞬间产生拉弧现象。
目前运行的动车组都具备高压系统保护功能，一旦高压互感器检测到接触网压超出正常波动范围，动车组将采用自动降弓方式保护车载设备，在受电弓降下
瞬间，便存在拉弧、闪络的可能。
二、恶劣天气和污秽附着易诱发高压闪络问题。
1.某CRH380BL动车组担当D342次运行交路时，19：58分到济南站进站时2车10车受电弓自动降弓，报线电流监控故障（6CA0），10车车顶隔离开关锁闭（63CE）。
三键复位后，升2车10车弓合主断，主断自动跳开，无法闭合。
20：21分司机再次升2车10车弓闭合主断正常。
20：24分济南站开车，晚开24分。
现场勘察，发现受电弓碳化板发现多处点击伤。
而故障发生时，济南的天气为雨夹雪，温度最高6℃、最低-1℃，相对湿度84%，且温度呈下降趋势，湿度呈上升趋势。
经分析，动车组报故障代码6CA0（网测过电流导致VCB被切断），受电弓自动降弓的原因是由于低温高湿天气导致接触网与受电弓接触不良存在瞬间拉弧现象，使车辆CCU控制单元检测到网压波动信号，触发车辆自动保护功能，自动断开主断，降弓。
2.北京某动车所配属的CRH380A动车组一场出库前，3:50分司机在8车司机室发现有闪络现象，闪络当时升4车受电弓，司机操控台电气设备灯报红，无故障代码。
3:58分，再次出现闪络现象，司机降弓操作。
4:15分司机重新升4车受电弓，闭合主断正常，4:20分再次出现闪络现象，4:35分司机断电降弓联系换车。
检查发现此CRH380A动车组6车受电弓、车顶高压设备存在明显的多点放电痕迹，具体情况如图2。
图2CRH380A动车组6车EGS供风风管
从当日北京、天津地区空气湿度图，可以看出在动车组发生车顶高压闪络现象的时段内，空气湿度较大（最大相对湿度分别达到94%、89%），空气相对潮湿，是造成动车组车顶高压闪络现象的重要因素。
3.污秽也是诱发高压闪络的重要原因。
污秽主要来源于列车运行时生产的导电粉末（例如受电弓碳滑板与接触线摩擦后产生的粉末），沿线城镇郊区、工厂生产和生活中排放的粉末、腐蚀性气体等单一或复合作用所致，沿海地区还受到来自海上带有盐分的风的污染。
我国电气化铁路沿线受污秽的影响十分严重，在调研中发现，污秽受到环境因素的影响往往集中在绝缘子的一侧，有分布不均的现象。
另外，有些地段的绝缘子的盐度值不大，而灰密度却较大，灰份的存在易使绝缘子表面受潮，降低了绝缘子的污闪电压值，容易诱发高压闪络问题。
三、动车组车顶支撑绝缘子的高度和绝缘水平对高压闪络有重要影响。
动车组车顶绝缘子由于受动车组限界、接触网高度的制约，结构高度不允许做的很高，因而其爬电距离（爬电距离：沿绝缘表面测得的两个导电零部件的最短距离）也被限制在一定范围内，也就解释了在接触网绝缘水平普遍提高的情况下，车顶高压系统闪络问题仍不断发生。
因此在动车组运营过程中，在同等天气条件下，动车组车底支撑绝缘子高度短的更易出现高压闪络问题。
同时受电弓支撑绝缘子的结构对其绝缘性能的影响也不可忽视，动车组在运行过程中空气流动会对车顶绝缘子产生一定的自洁作用，但如果绝缘子结构不合理，空气对其清洁作用就会降低，绝缘子表面易形成污秽带，或者在雨雪天气易形成积水支臂，大大降低其绝缘性能。
例如，若电弓支撑绝缘子存在积水支臂，当雨水累计到一定程度后会沿着支臂向下流淌形成水柱，造成爬电距离缩短，形成对车顶区域放电的现象；目前CRH380A/AL型、CRH3C型动车组支撑绝缘子形成积水支臂的部位较多，易产生放电现象，CRH3C型动车组绝缘子放电情况如图3。
图3CRH3型动车组在阴雨天气下车顶闪络情况
四、高压设备的日常检修质量对降低高压闪络问题至关重要。
按照动车组一级检修规程，当动车组走行公里数达到4000±10%公里就必须进行一级检修，车顶高压设备擦拭和检修是其中非常重要的项目之一。
在我国北方天气多沙尘，同时全国范围内雾霾天气增多，车顶高压设备裸露在空气中，表面易附着污物，造成绝缘子绝缘性能降低，若在检修过程中清理和检修不彻底，发生高压闪络的概率将会大大提高，因此，严格执行车顶高压设备的检修标准，提高车顶设备检修质量就显得格外重要。
五、对于解决高压闪络问题的思考和建议。
动车组出现高压闪络问题主要是由环境因素、设计制造标准以及检修质量等一系列因素造成的高压绝缘性能降低而导致，解决动车组高压系统污闪问题，不应该孤立地考虑动车组自身的问题，而应该从系统工程的角度出发，根据系统中每个子系统各自的特点和要求来综合研究解决，结合现有的技术规范，可以从以下四方面进行改善和加强：
5.1 通过喷涂绝缘材料，加装绝缘护套的形式增加支撑绝缘子的绝缘系数。
对受电弓支撑绝缘子上方支臂内积水容易形成水流的部位涂打绝缘胶，增加绝缘系数；加强对绝缘子喷涂防污闪材料质量的监控，对于出现脱落、起泡及表面不光滑的绝缘子进行清除并重新喷涂。
5.2 通过更换支撑绝缘子提高车顶高压绝缘性能。
目前北京配属的动车组通过加高支撑绝缘子的高度以增加爬距的方式使高压系统闪络的问题有了一定程度的下降；同时还可以通过更改电压互感器接线点，调整避雷器地线接线位置等措施来实现提高绝缘性能的目的。
5.3在保证机车限界和绝缘子抗弯强度不变的前提下，采用减小绝缘子杆径，增大绝缘子伞径，大小伞相交错的伞形结构，或是提高高压设备设计制造标准，采用耐压等级更高的新型绝缘材料来设计和选用车顶绝缘子以提高车顶绝缘子爬电距离和湿、污的耐受水平，较好地实现动车组车顶绝缘和接触网绝缘的配合性能。
我国地幅辽阔，气候多变，以京广高铁为例，实现了我国的南北联通，同时动车组也必须经受不同气候条件的考验，再加上运行线路环境不良等因素，提高高压设备的设计制造标准已经刻不容缓。
5.4 加强动车组一级检修作业质量。
一是落实瓷瓶、绝缘子擦拭作业标准；二是落实车顶高压设备作业过程盯控；三是建立质量记录台账，落实车顶作业记名检修制度；四是在恶劣天气下，增加车顶高压设备擦拭频次；五是扩大车顶设备日常清洁范围；六是对新改装的受电弓、主断路器、隔离开关、避雷器、电压互感器及电缆支撑绝缘子进行普查，及时整改发现的问题。
结束语：通过参与动车组检修运用管理工作和对已掌握资料的统计分析，完成了本篇论文，在撰写论文的过程中，对高压系统闪络问题有了更深层次的了解，理清了动车组高压系统闪络问题的主要成因，有助于指导自己以后的工作。