接触网绝缘子污闪，轻则造成短时断电停车，重则造成接触线断线，长时间中断供电，甚至引起牵引供电系统振荡，造成更大面积停电，严重影响供电稳定和设备安全，破坏列车运行秩序。系统研究接触网绝缘子污闪预警原理与检测技术，探索接触网绝缘子污闪全过程发展规律，建立基于绝缘状态实时监测的污闪预警机制，是电气化铁路牵引供电技术管理部门提高供电系统可靠性的客观需求，具有重要的现实意义。
1 接触网绝缘子污闪因素分析
电气化铁路牵引变压器27.5 kV侧有一相接地，当绝缘子发生污闪时相当于两相短路，导致变电所跳闸中断牵引供电。电气化铁路牵引供电系统与地方电力系统相比，接触网绝缘子的安装高度较低，接触网跨越距离大，沿线所经地区污染源种类繁多，因此，接触网外绝缘受污染程度相对严重。这在混合牵引、烟尘积污严重的电气化铁路中表现尤为突出。一般来讲，表面积污、污层受潮、承受电压这3个条件是绝缘子发生污闪的必要条件，接触网绝缘子由于其特殊的工作环境，发生污闪的要素可系统解析为内部因素和外部因素两大类。
1.1 内部因素
内部因素即电气化铁路系统自身因素，包括电压波动、负荷冲击、机车污染、隧道内污染等。
(1)电压波动。接触网电压波动频繁，容易出现过电压，特别是已投运交一直一交机车的线路，这种冲击更为明显，电压波动给预防接触网绝缘子污闪提出了更高要求。
(2)负荷冲击。电力机车启动、停止、自动过分相及机车受电弓与接触线接触不良等都会导致暂态过程，产生过电压，可能引发接触网绝缘子在非工作电压下的污闪。相比普通牵引负荷，货运线重载负荷电流更大，这会提高接触网绝缘子的静电吸尘能力，进而增大污闪概率。
(3)机车污染。接触网绝缘子安装在轨道平面以上5一7m的空间中，铁路货运车辆的装载高度可达4.8 m，煤运专线所产生的煤碳粉尘极易落在接触网绝缘子表面并沉积下来，在潮湿天气条件下引发污闪。此外，我国部分电气化铁路内燃和电力牵引并存，内燃机车排出的废气(烟)不仅直接污染接触网绝缘子，而且因其豁性大，有助于吸附其他污染粒子沉淀在绝缘子表面，从而增大特定气象条件下的污闪概率。
(4)隧道内污染。货运列车经过隧道时带来的粉尘在隧道内不易扩散，导致隧道内接触网绝缘子表面的积污普遍比隧道外严重。隧道中潮湿、漏水现象很普遍，部分地区含矿物质较多的水直接滴在绝缘子表面，使隧道内接触网绝缘子更易发生污闪。在冬季低温季节，沉积污秽吸潮后发生凝冻，使绝缘子耐压水平显著降低，维护工作艰巨。
1.2 外部因素
外部因素可分为外力作用、外部污染源、气象条件。
(1)外力作用。外界作用力包括风力、重力、电场力等。风力不仅会加速污秽微粒的扩散，还会对绝缘子表面起到冲刷作用。重力作用一般会对较大的微粒产生显著影响，如工厂污染源附近的绝缘子由于重力作用更易产生污秽。电场力作用会使处于交流电场中的绝缘子比不带电的绝缘子更易积污，由于污闪是区域性问题，根据这一特点，供电运营维护单位可在需要重点监测绝缘子污闪风险的电气化铁路区域安装不带电的绝缘子，系统定期监测其积污状态，以此推断接触网上带电运行的绝缘子的污闪风险，作为制定绝缘子清扫或清洗计划的依据。
(2)外部污染源。按照污秽来源的不同，接触网绝缘子表面积污可分为内陆积污和沿海积污。内陆积污主要来自接触网沿线的化工厂、水泥厂、发电厂等各类工厂的排放物，以及接触网上空公路跨线桥上汽车行驶产生的灰尘等。根据IEC 60815-2008《污秽条件下高压绝缘子选型指南》，附着在接触网绝缘子上的污染物可分为A, B两种。A类污染物可通过等值盐密(ESDD )、等值灰密(NSDD)描述。A类污染物中第一种为可溶性污秽物，通常为高溶解度的盐类物质，可通过ESDD表述;A类污染物中第二种为非可溶性污秽物，通常为不溶于水的灰质。典型非可溶性污秽物是灰尘、沙粒、泥土、油脂等，通常采用等值灰密(NSDD)表述。B类污染物是指绝缘子表面液态电解液，不包含非可溶性成分，通常采用电导率或泄漏电流方法描述。B类污染物主要有化学雾霆、酸雨、海岸水汽等。大型鸟类排泄物也会形成一条高电导率(20一40 k SZ /m)的液态导电通道。
(3)气象条件。大雾与污秽沉积干燥后很容易形成污染物附着于绝缘子表面不易脱落。绝缘子表面的脏污层在干燥条件下仍有较高的绝缘强度，但在毛毛雨或潮湿天气下，脏污层中的导电粒子会溶于水并在绝缘子表面形成导电通路，降低绝缘强度，从而容易导致绝缘子在正常运行电压下发生污闪。
滨海水雾是沿海地区的大雾天气，其区别于内陆地区大雾的主要特点是含有大量海盐成分，海雾是在特定海洋水文和气象条件下生成的，近海面空气由于水汽增加及温度降低逐渐达到饱和或过饱和状态，微细盐粒等吸湿性微粒不断凝结水汽，逐渐形成小的水滴、冰晶或两者的混合物，悬浮在海面以上几米至几百米低空，海风将其吹到近海陆地区域的空气中，由于海雾中含有盐的混合物微粒，水分蒸发后小颗粒盐会沉积在接触网绝缘子表面，降低绝缘性能。
覆冰积雪的气象条件也会降低接触网绝缘子电气强度。在覆冰天气条件下，绝缘子表面积污有两种方式:第一种是在覆冰前绝缘子表面已积聚了污层;第二种是悬浮水汽在冻结前已溶解或捕获了空气中的导电粒子。当绝缘子表面的覆冰或积雪融化时，绝缘子表面电导率将显著提高，从而容易导致在接触网运行电压下发生闪络，即冰闪。
2 接触网绝缘子污闪预警检测方法
接触网绝缘子污闪预警检测方法可大致分为3种:等值附盐密度检测、泄漏电流检测、紫外成像检测。
2.1 等值附盐密度检测
根据TB/T 2007-1997《电气化铁道接触网绝缘污秽等级标准》’3{，接触网绝缘子自然污秽的等值附盐密度是用一定量的蒸馏水清洗绝缘子表面污层，清洗完成后测量该清洁液的电导，并以在相同水量中产生相同电导的氯化钠作为该绝缘子的等值盐量邵，除以被清洗的绝缘子表面积，即为等值附盐密度等值附盐密度测定程序。
等值附盐密度检测是判断绝缘子表面污秽状况严重程度的定量测试，测试结果为定量数据，根据测试数据和接触网绝缘污秽等级标准，可推算出特定运行区域的接触网绝缘子是属于轻度积污、重度积污、还是特重积污，进而确定清扫计划。这种方法的优点是便于现场使用，缺点是该方法属于绝缘子静态积污程度预警检测，不能反映绝缘子表面污层受潮情况，因此作为污闪预警检测的判据会存在一定偏差。
2.2 泄漏电流检测
泄漏电流是指在接触网运行电压下绝缘子表面污层受潮时测得的流过绝缘子表面污层的电流，泄漏电流的变化反应了绝缘子表面的积污程度和污层的润湿程度，反映了绝缘子接近污闪的程度。因此，泄漏电流是理想的监测绝缘子绝缘状态的参量。
接触网绝缘子泄漏电流监测系统的构成可分为信号采集单元、数据传输单元、采集传输设备供电单元、控制处理中心4部分。
集流环安装在接触网绝缘子上平腕臂和斜腕臂上。在接触网绝缘子支柱底部合适位置配套安装太阳能电池板、蓄电池和配电箱、嵌人式数据采集处理与无线传输单元等设备，集流环采集绝缘子泄漏电流信号，按预设时间间隔把采样后的统计数据传送给数据采集处理单元，GPRS通信模块将数据传输至地面监控中心，分机和供电段监控中心主机之间通过GPRS模式连接，分机向监控中心主机上传数据，监控中心主机可及时查询数据、修改各分机参数，即时存储各种数据，监控中心软件分析并诊断接收到的数据，实时对接触网绝缘子污闪进行预警判断。数据传输与监控结构。
泄漏电流检测不需复杂设备，容易实现在线连续测量，泄漏电流的变化特征能够反映出绝缘子表面积污状况、污层受潮程度和绝缘子承受电压的波动等信息，与等值附盐密度检测相比，泄漏电流的连续测量属于实时动态检测，这使得泄漏电流监测逐渐成为接触网绝缘子污闪预警技术研究的热点。
2.3 紫外成像检测
绝缘子表面发生局部放电时，会产生空气电离，空气电离后放射光波的频率与气体种类有关，空气中的氮气由于电弧作用发生电离，辐射出紫外线(波长}l -230 } 405 nm )，而由于臭氧层的作用，地球上能够接收到的太阳辐射紫外线波长都在280 nm以上，因此230 } 280 nm属于日盲区，如果在电气设备附近观察到日盲区的紫外光，就可判定存在放电现象。
光子数是表征电晕放电强度的主要指标之一，是紫外成像仪在一定增益下单位时间内观测到的光子数量。紫外检测技术一般采用紫外光图像与可见光图像叠加的技术方案，实时显示设备电晕放电状态和在一定区域内紫外线光子的数值，具有光子数计数功能并可避免太阳光中紫外线的干扰。紫外成像检测到的单位时间内光子数与电气设备电晕放电量具有一致的变化趋势和统计规律，当放电增强，单位时间内的光子数将增加，甚至出现饱和现象。绝缘子表面放电时泄漏电流的最大值与对应时间的紫外光子数最大值存在明显对应关系，紫外光子数的大小在一定程度上反应了绝缘子污秽状况和受潮程度。根据文献[[6],紫外成像检测电晕放电量的结果与检测距离呈指数衰减关系，因此，实际应用中需根据现场情况进行校正。以5.5 m作为标准检测距离，电晕放电量与紫外光检测距离校正公式如下:
y,=0.033x2莎zexp(0.412 5-0.075x2)，(2)式中:x2为检测距离;少2为在距离为二2时紫外光检测到的电晕放电量;y.为将距离换算到5.5 m时的电晕放电量。
接触网绝缘子紫外成像检测设备的应用分为两种模式，一种是设备安装于专用检测车车顶，用于沿线动态检测;另一种是便携手持式人工巡视设备。这两种模式的检测设备均以图像形式直观显示绝缘子异常温升前的放电过程，相对于红外检测，紫外成像检测可以发现绝缘子的早期污闪隐患。
3 接触网污闪防治技术管理措施
除了应用预警检测设备检测接触网绝缘子污闪隐患外，根据电气化铁路运营维修管理实践，国内外预防接触网污闪的技术管理措施如下:
(1)排查沿线污染源，制定沿线污区分布图，建立重污区台账，编制接触网绝缘子年度清扫计划，定期清扫或清洗，采用人工清扫与绝缘子水冲洗作业清洗结合的作业模式提高作业效率。
(2)与气象局、环保局签订预警服务协议，包括定期提供污染源情况和污染指数、提供雨、雪、雾、霆等气象预警。
(3)在接触网绝缘子表面涂RTV或PRTV憎水涂料。
(4)将重污区接触网绝缘子更换为复合绝缘子，提高绝缘水平。
(5)安装加强伞，调增爬距，提高绝缘子抗污闪能力。预警检测模型并逐步形成接触网绝缘子污闪预警技术标准，提高污闪预警准确性。
4 结束语
上述防污闪技术管理措施及污闪预警检测方法中的等值附盐密度检测、紫外成像检测均无法做到实时监测绝缘子污闪风险，绝缘子定期清洗或清扫需消耗较大人力物力，而且有时污闪又恰恰发生于两次清扫之间，因此这些措施均只能适当比例的减少污闪。接触网绝缘子表面泄漏电流特性能够反映出绝缘子表面积污状况、污层受潮程度和绝缘子承受电压的波动等信息，由于泄漏电流便于连续监测，以泄漏电流特征量及当地天气为监测目标的绝缘子在线监测系统已在电力部门应用，但在电气化铁路接触网绝缘子在线监测中仍然鲜有应用。
研究适用于电气化铁路的接触网绝缘子在线监测系统意义重大。由于污闪是区域性的问题，一旦一处污闪跳闸，则表明该区域成百上千个同类绝缘子均处于临界污闪状态。因此，接触网绝缘子污闪风险预警水平的高低直接关系到牵引供电系统的可靠度及供电段在绝缘子维护工作中投人的人力成本和承担的安全风险，关系到供电天窗的利用率。
提高污闪预警能力，技术上实现接触网绝缘子的实时监测预警，管理上实现由计划清洗向状态清洗转变，是铁路运输企业预防绝缘子污闪事故的客观需求，也是未来接触网绝缘子污闪预警检测技术的发展方向。
