菱形分段绝缘器绝缘滑道端部放电的判断与改进思路

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菱形分段绝缘器绝缘滑道端部放电的判断与改进思路

接触网检修和运行中，菱形分段绝缘器是一个容易出问题的设备。它的机械稳定性较好，安装方便，对现场安装要求不高，但绝缘滑道端部的放电问题比较突出。本文围绕这一核心问题，梳理故障现象、放电机理和改进方向，帮助供电专业读者建立清晰的判断思路。

一、菱形分段绝缘器的基本结构与定位

分段绝缘器是接触网上实现电气分段、使受电弓平滑通过的重要绝缘设备。它把接触网分隔成几个独立供电单元，为上下行电气分隔、站场供电分束、机务整备和货车线装卸等提供作业条件。当接触网检修或发生故障时，可缩小停电范围，减少对运输的干扰。

按结构形式，分段绝缘器主要分为三类：有断口、无绝缘滑道的；无断口、有绝缘滑道的；有断口、有绝缘滑道的。英国BB公司分段绝缘器即菱形分段绝缘器，1984年引进用于京秦线，具有结构简单、质量轻、安装方便、过渡平滑等优点，国内企业随后纷纷仿制。

菱形分段绝缘器的结构中，a、d为两个导电滑道，b、c为两个绝缘体滑道，e、f为接触线，g1和g2为受电弓的两个工作位置。理解这几个部件的空间关系，是分析故障过程的基础。

二、故障现象：绝缘滑道端部烧灼

菱形分段绝缘器在使用中陆续出现故障，主要形式是绝缘滑道局部烧灼，严重时出现断裂。烧损位置基本上处于绝缘滑道两端位置，包括端部绝缘滑道连接处，以及绝缘滑道与中间桥式绝缘子连接的部分。

这里有一个容易混淆的判断点：有断口的分段绝缘器主要问题来自机械性能，机车通过时的冲击力和颠簸使导电滑道产生机械振动，造成打弓及挂弓；而菱形分段绝缘器机械稳定性较好，主要问题是绝缘滑道端部放电。两类故障的机理不同，排查方向也不同。

三、三个特殊工作过程与放电原因

菱形分段绝缘器工作时，有三个特殊过程需要重点理解。

第一，接触网检修时的状况。当接触线f需要检修时，f需要接地，这时绝缘滑道b的两端会有比较高的电位。绝缘滑道两端为夹持件，一般用紧固件夹持，两端结构并未特殊设计，造成绝缘滑道b两端电场强度比较高。在有污秽或阴雨天气时，由于绝缘距离较长，两端不会出现贯穿性的沿面放电，但会在绝缘滑道两端出现树枝状放电现象，伤及绝缘滑道端部，使绝缘能力下降，久而久之出现绝缘滑道损伤。

第二，受电弓处于弓位g1的情况。受电弓从接触线e段向f段移动，当移动到g1位置时，虽然e和f名义为同幅、同相位，但由于机车负载的原因，其间有一定电位差。在受电弓与导电滑道d接触之前，理论上存在间隙很小的时刻，会出现沿着绝缘滑道b端部的沿面放电。由于受电弓很快将导电滑道a和d连接，这个放电过程也很快结束。

第三，受电弓处于弓位g2的情况。受电弓从a和d接通的状态继续前行，移动到g2位置时，受电弓将与滑道a断开。这个过程包括两个问题：其一，对于滑道a连接的接触网来说，是一个甩负荷过程，必然产生很高的过电压；其二，在断开瞬间，由于系统惯性，必然要通过电弧保持续流，快速形成沿面放电，使周围空气因电弧作用发生电离。随着受电弓继续移动，电弧可能被拉长，继续放电，直至自持放电条件破坏才熄灭。

此外，受电弓由碳材料制成，与接触线和分段绝缘器接触摩擦过程中，形成碳粉附着于接触线和分段绝缘器上，这些碳粉也会随之燃烧，形成电弧与可燃物同时存在的过程。

四、改进方向：端部增加屏蔽措施

从上述分析看，菱形分段绝缘器的主要问题是端部放电。由于电压不高、绝缘距离够长，沿面贯穿性击穿的可能性很小，主要目标是防止绝缘滑道端部放电，这就需要给绝缘滑道端部增加屏蔽措施，改善端部电场。

仿真计算给出的水平平面等位线分布显示，绝缘滑道两端部电位线分布很密，电场强度较高。增设屏蔽环后，可大大改善绝缘滑道端部的电场。但需要注意，由于机车受电弓需要滑动而过，屏蔽环只能设半个，分段绝缘器下部的屏蔽效果会受到一定影响，可适当延长屏蔽长度来改善。

承力索以及轨道对绝缘滑道的包面电场也有一定影响，但由于距离均较远，总的影响不大。

📎 参考答案

说明：本篇为知识讲解型文章，自测题围绕上述核心知识点设置，答案统一附于题后。

一、单选题

1. 菱形分段绝缘器机械稳定性较好，其主要问题是（ ）
A. 打弓
B. 挂弓
C. 绝缘滑道端部放电
D. 导电滑道变形

2. 接触网检修时，若接触线f需要接地，绝缘滑道b两端会出现（ ）
A. 贯穿性沿面放电
B. 比较高的电位
C. 机械振动
D. 断口拉弧

3. 受电弓移动到弓位g2时，受电弓将与滑道a断开，对滑道a连接的接触网而言，这是一个（ ）
A. 甩负荷过程
B. 合闸过程
C. 短路过程
D. 接地过程

4. 菱形分段绝缘器改进的主要目标是（ ）
A. 提高机械强度
B. 防止绝缘滑道端部放电
C. 减轻设备质量
D. 增大断口距离

5. 增设屏蔽环后，由于受电弓需要滑动而过，屏蔽环只能设（ ）
A. 整个
B. 半个
C. 两个
D. 四个

二、多选题

6. 分段绝缘器按结构形式可分为（ ）
A. 有断口、无绝缘滑道的
B. 无断口、有绝缘滑道的
C. 有断口、有绝缘滑道的
D. 无断口、无绝缘滑道的

7. 菱形分段绝缘器工作时，三个特殊过程包括（ ）
A. 接触网检修时的状况
B. 受电弓处于弓位g1的情况
C. 受电弓处于弓位g2的情况
D. 接触网停电时的状况

8. 受电弓由碳材料制成，与接触线和分段绝缘器接触摩擦过程中会形成碳粉，碳粉可能（ ）
A. 附着于接触线上
B. 附着于分段绝缘器上
C. 随之燃烧
D. 改变接触网电压等级

9. 关于菱形分段绝缘器端部放电，下列说法正确的有（ ）
A. 有污秽或阴雨天气时，绝缘滑道两端会出现树枝状放电
B. 树枝状放电会伤及绝缘滑道端部
C. 绝缘滑道端部损伤会使绝缘能力下降
D. 端部放电必然导致贯穿性击穿

10. 增设屏蔽环改善端部电场时，需要考虑的因素有（ ）
A. 受电弓需要滑动而过
B. 屏蔽环只能设半个
C. 下部屏蔽效果会受到一定影响
D. 可适当延长屏蔽长度来改善

三、判断题

11. 菱形分段绝缘器的主要故障形式是绝缘滑道局部烧灼，严重时出现断裂。（ ）

12. 有断口的分段绝缘器主要问题来自电气性能，菱形分段绝缘器主要问题是机械稳定性。（ ）

13. 受电弓移动到弓位g1时，由于e和f名义为同幅、同相位，其间不存在电位差。（ ）

14. 受电弓移动到弓位g2断开瞬间，系统惯性会通过电弧保持续流，快速形成沿面放电。（ ）

15. 菱形分段绝缘器电压不高、绝缘距离够长，沿面贯穿性击穿的可能性很小。（ ）

16. 承力索以及轨道对绝缘滑道的包面电场影响很大，必须作为主要改进对象。（ ）

17. 在绝缘滑道端部增加屏蔽措施，可有效改善端部电场强度，防止端部放电和烧伤。（ ）

参考答案

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参考资料：电气化铁路菱形分段绝缘器的研究与改进（科技视界）

引用依据：
《210323094_电气化铁路菱形分段绝缘器的研究与改进》

资料使用说明：本文依据已抽取铁路专业原始文本整理，仅供学习参考。涉及规章、技术参数和作业要求时，请以现行有效文件为准。

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