CN104330718A - 列车绝缘检测分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车绝缘检测分析方法，所述方法包括：步骤1，在常温下利用列车绝缘检测系统检测列车关键部件的泄露电流；步骤2、利用污秽测试法、覆冰测试法、雨淋测试法、高低温测试法分别对列车绝缘检测系统进行检测；步骤3，利用列车绝缘检测系统对操作电压进行测试。本发明的列车绝缘检测分析方法，分析效果好，分析速度快。

Description

列车绝缘检测分析方法

技术领域

本发明涉及列车绝缘检测领域，尤其涉及一种列车绝缘检测分析方法。

背景技术

随着时代的发展，使用铁路运输人员和货物的需求也越来越大，而现在列车的主流是电力机车。

因为列车运行范围大，不同地域之间的地理条件差异大，而且有平原地区、丘陵地域和各种河流流域。加之海拔高度变化也不同，爬坡情况也很多。

在列车运行后，均需要进行绝缘检测，而现有的绝缘检测装置检测的绝缘检测效果均很差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种列车绝缘检测分析方法，可以有效实现列车绝缘检测分析。

为实现上述目的，本发明提供了一种列车绝缘检测分析方法，所述方法包括：

步骤1，在常温下利用列车绝缘检测系统检测列车关键部件的泄露电流；

步骤2、利用污秽测试法、覆冰测试法、雨淋测试法、高低温测试法分别对列车绝缘检测系统进行检测；

步骤3，利用列车绝缘检测系统对操作电压进行测试。

进一步的，所述步骤1具体包括：在常温下，利用列车绝缘检测系统检测列车断路器、避雷器、电压传感器、电流传感器、受电弓支撑绝缘子进行泄露电流检测；

进一步的，所述步骤2具体包括：对于列车绝缘检测系统，利用污秽法进行了检测，在100％的相对湿度及湿润状况下，当电压30kV时,检测泄露电路，当覆冰和高温时，检测泄露电流。

进一步的，所述步骤2中的污秽检测法具体包括：

步骤21、将硅藻土混合物溶解于水中成为第一溶液；

步骤22、再将NaCl溶解到相同温度下的水中成为第二溶液；

步骤23、检测第一溶液的第一导电率和第二溶液的第二导电率；

步骤24、当第一体积量的第二溶液的电导率正好相等于第一溶液的电导率时，表明第一溶液中的导电物数量等值于此NaCl的量；

步骤25、计算第一体积量第二溶液的NaCl的质量，与待测物的表面积比为等值盐密的值。

进一步的，所述步骤21具体包括：将100g硅藻土，10g高度分散的颗粒大小2μm～20μm的二氧化硅，和1000g水进行溶解，形成第一溶液。

本发明的列车绝缘检测分析方法，分析效果好，分析速度快。

附图说明

图1为列车绝缘检测系统的示意图；

图2为列车车顶绝缘检测装置的示意图；

图3为列车绝缘检测控制装置的示意图；

图4是列车绝缘检测原理图；

图5是本发明列车绝缘检测分析方法的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为列车绝缘检测系统的示意图，如图所示，列车绝缘检测系统包括列车绝缘检测控制装置1和列车车顶绝缘检测装置2。

图2为列车车顶绝缘检测装置的示意图，如图所示，列车车顶绝缘检测装置包括：环氧浇注筒21、真空灭弧室22、静触头23、动触头24和永磁机构25。

环氧浇注筒21利用绝缘材料制作，例如环氧树脂。真空灭弧室22容置在环氧浇注筒21内，并且是固封在环氧浇注筒21内。静触头23位于真空灭弧室22内，并从环氧浇注筒21伸出；动触头24位于环氧浇注筒21内，与外部的高压发生器10相连接，接收检测高压信号；永磁机构25具有驱动杆250，通过绝缘拉杆26与动触头24相连接，当永磁机构25接收到接通信号后驱动驱动杆250，将动触头24与静触头23在真空灭弧室23内接触，检测高压信号通过动触头24和静触头23加载到待测物上；当永磁机构25接收到断开信号后驱动驱动杆250，将动触头24与静触头23在真空灭弧室22内断开。

永磁机构25通过控制得电动作，上推和下拉：上推时，压动开关体内绝缘拉杆26带动触头弹簧和传动件使真空灭弧室22内的动触头24闭合，并以恒定压力压紧使动触头24和静触头23压紧；下拉时，同样通过开关体内绝缘拉杆26拉开灭弧室的动触头24，使开关打开；在开关动作的同时，安装在永磁机构25上的接近开关同时上下移动，打开或闭合。

作为绝缘检测系统车顶装置对于绝缘检测系统可靠运行的重要性是不言而喻的。对于高压真空开关(一般开关也如此)，保证其可靠性设计的关键是：灭弧室的应用、绝缘设计、操动机构及传动、控制器及附件设计。

真空灭弧室22作为隔离开关，实际开断电流仅为毫安级，远小于额定开关电流(630A)，因此其寿命和安全性将进一步提高。真空灭弧室22需要的闭合力为600—800N，永磁机构25闭合力设计为2200N，长时间运用后即使发生一点退磁也可保证装置正常使用。绝缘拉杆26作为传动部件充分保正可靠性和同步性。动触头24拉杆采用了环氧树脂固封进行制作，减少了运动部分的质量，为分合闸提供了一定的便利。

环氧绝缘材料由于其优良的绝缘、理化性能在高压电器领域得到了广泛应用。采用了户外环氧树脂为开关的主绝缘件，其有更好的电气，机械综合性能，有利于减轻车顶部分的体积和重量。其具有耐紫外线性、憎水性和自洁性，使装置的日常保养大大简化。

27.5kV电压等级，空气湿度100％饱和情况下，安全空气绝缘距离≥360mm，可以符合有关要求。

根据27.5kV接触网电器强度的有关规定，设计外爬距为1.1m、内爬距为0.6m，对地耐压为100kV/1分钟。

控制器采用低功耗微处理器，输出采用大功率电力电子器件，主要元器件采用军品级元件，电流电压留有裕度，整个控制电路加强了电磁兼容抗扰度设计。电源供给由电容提供。接近开关采用100万次寿命的接近开关，可靠性高。

真空灭弧室22直浇在环氧绝缘子中上端(静触头)接入动车组车顶母线，下端(动触头)接升高压发生器10的输出端。在中轴线下方安装一台永磁机构用来断开和闭合真空灭弧室中的动触头和静触头。真空灭弧室额定工作电压40.5kV，短时工频耐受电压达100kV，额定电流630A，开距14mm，机械寿命20000次。真空灭弧室代替传统开关不仅增加了安全性，提高了稳定性。而且杜绝了在带电分、合闸时的拉弧、放电现象。

永磁机构25采用对称式双稳态结构，无论在合闸位置和分闸位置，其保持力均由钕铁硼永久磁铁提供。永磁机构由七个主要零件组成：为静铁心，为机构提供磁路通道，对于方形结构一般采用硅钢片叠形结构，圆形结构则采用电工纯铁；动铁心是整个机构中最主要的运动部件，一般采用电工纯铁结构；永久磁体为机构提供保持时所需要的动力；为分闸线圈和合闸线圈；为驱动杆，是操动机构与开关传动机构之间的连接纽带。为驱动杆，是操动机构与开关传动机构之间的连接纽带。为了产生电磁吸力驱动铁心运动，必须给永磁机构的分、合闸线圈通电，使其达到一定的励磁安匝数，这样才能满足真空开关的分、合闸速度要求。检测装置中采用大容量电容器作为电源，有脉冲电流大、充电时间短、没有充电过量的危险、可并联使用、体积小、寿命长、经济实用等优点。

再如图2所示，所述装置还包括机构箱27和盖板28，永磁机构25和外部高压发生器10容置在机构箱27内，而盖板28盖合在结构箱27上。

具体的，列车车顶绝缘检测装置位于列车的车顶，真空灭弧室22固封在环氧浇注筒21中，在其正下方结构箱27中安装一台永磁机构25，用绝缘拉杆26链接真空灭弧室动触头24和永磁机构25的驱动杆250。真空灭弧室动触头24通过软连接、导线接到外部高压发生器10输出端、高压发生器10从航空插头获取调压器送来的0-190V工频交流电，并升压至0-35kV。永磁机构25通过航空插头获取分、合信号来驱动真空灭弧室内动触头24、静触头23闭合或断开，闭合时，高压检测信号加载在高压母线上。测量端将感应到的检测电压和泄露电流通过航空插头送至控制器做处理分析。

1、车顶部分电场计算与分析

为了使列车车顶绝缘检测装置尽可能体积小，对其电场分布进行了数值分析和优化设计，在实际运行电压为30kV下空气中的最大电场强度小于3kV/mm，而绝缘材料中的最大场强远小于其击穿场强。因此该装置部分绝缘性能安全可靠。

2、车顶部分空气动力学空气阻力计算与分析

绝缘检测车顶部分在行车运行中，将受到空气对其形成的一种反向作用力，即空气阻力F_w，其表示为：

$F_w=\frac{1}{16}A\·C_w\·V^2\left(\mathrm{kg}\right)$

其中：V为速度，单位：m/s；

按照动车最大行车速V₁＝350km/h＝97.2m/s，考虑到最大风速V₂＝30m/s，127.2＝V₁+V₂＝97.2+30＝127.2m/s；

A为绝缘检测车顶部分横截面面积，单位：m²；

C_w为风阻系数，其无量纲，通常它只取决于移动物体的形状。根据物体的外形不同，C_w值一般在0.3—0.6之间。对于平面C_w值为1.1，而对于一个球体的C_w值为0.45。对于车顶部分其迎风面为圆柱面，C_w取0.45。

列车车顶绝缘检测装置放置于车顶，裸露部分为上部(环氧浇注筒)和下部(机构箱)这两部分。下面分别计算这两部分空气阻力。

列车车顶绝缘检测装置上部(环氧浇注筒)的空气阻力F_w计算

A_max＝π·R·h＝3.14x150x346mm²＝0.16m²

$F_{w\max }=\frac{1}{16}A\·C_w\·V^2=1/16x0.16x0.45x{127.2}^2\left(\mathrm{kg}\right)=72.8\mathrm{Kg}$

其最大的弯曲强度为： $\mathrm{\σ}=\frac{F_{w\max }}{A}=72.8x10/0.16x{10}^6=0.0046N/{\mathrm{mm}}^2.$

而该材料的弯曲强度为110-120N/mm²，由此可见，列车车顶绝缘检测装置上部(环氧浇注筒)在列车行进过程中承受的弯曲强度远远小于环氧浇注筒本身所能承受的弯曲强度，可以看出满足车顶部分上部运行过程中因空气阻力引起的形变很小。

列车车顶绝缘检测装置下部(机构箱)的空气阻力F_w计算。

A_max＝π·R·h＝3.14x200x350mm²＝0.22m²；

$F_{w\max }=\frac{1}{16}A\·C_w\·V^2=1/16x0.22x0.45x{127.2}^2\left(\mathrm{kg}\right)=100\mathrm{Kg}$

其最大的弯曲强度为： $\mathrm{\σ}=\frac{F_{w\max }}{A}=100x10/0.22x{10}^6=0.0045N/{\mathrm{mm}}^2$

其用10件M10螺栓安装在车顶上，其完全满足要求。

机构箱采用不锈钢焊接，上面盖板为环氧材料，表面喷漆处理，箱体整体密封。机构箱箱体底端通过10个直径为12mm的通孔安装在带有受电弓车厢的车顶。

具体处理时，从列车蓄电池获取24V直流电驱动处理器运行，同时作为逆变器输入电源。逆变器将直流24V电逆变成交流220V，再经调压器调出0V-190V交流电，通过航空插头输送送给升压变压器。另外使用一个开关电源将交流220V转换为110V直流为永磁机构的电容器充能。处理器根据乘务员指令自动进行合断永磁机构，调节步进电机带动调压器上转轴输出合适测试电压，控制机箱装在带有受电弓车厢相邻车厢的机柜中。

图3为列车绝缘检测控制装置的示意图，如图所示，列车绝缘检测控制装置具体包括：逆变器11、处理器12、调压器13、高压发生器10、电压传感器14和电流传感器15。

逆变器11用于将接收到的机车直流电压转换为交流电压；处理器12用于产生控制信号；调压器13与处理器12和逆变器11相连接，用于在处理器12的控制下将交流电压转换为连续可变交流电压；高压发生器10与调压器13相连接，用于将连续可变交流电压转化为检测高压信号，高压发生器10的接地端与列车车体相连接；电压传感器14与处理器12相连接，用于当检测高压信号加载到列车车体的待测物上时，产生检测电压信号并发送给处理器12；电流传感器15，与处理器12相连接，用于当检测高压信号加载到列车车体的待测物上时，产生检测电流信号并发送给处理器12，处理器12根据检测电压信号和检测电流信号判断绝缘性。

系统中的调压、升压、电流和电压的监测、测量均采用了变压器的的工作原理，即对于理想的变压器，根据电磁场理论，设U₁，I₁，N₁和U₂，I₂，N₂分别是这些设备的原边和负边的电压、电流和匝数，则有：

$\frac{u_1}{u_2}=\frac{N_1}{N_2};\frac{I_1}{I_2}=\frac{N_2}{N_1}.$

而控制电路的设计和参数的选择，主要由系统实现的需要所决定，同时也应用到嵌入式单片机、数字电路、AD变换、操控软件设计等，主要完成人机的交互、信号的采集、故障判断、现场操作指导等。

高压发生器10变比为1:200的干式试验变压器，可将调压器输出端的0-190V工频交流电变至0-35kV工频交流电。变压器额定功率4kW，满足检测装置最大输出要求。相比互感器升压方式，使用专用的升压变压器可以提供更大输出功率和更高的测试电压，可以更容易地检测出车顶高压设备绝缘系统的绝缘缺陷。相比油式变压器和SF6变压器，干式变压器具有体积小，防火性好，免维护，无污染，抗短路能力强，耐热能力好，抗振动性强，安装方便等一些列优点，是动车组及电力机车上选用的最佳选择

逆变器的整个电路分为两大部分：第一部部分采用高精度PWM(脉宽调制)芯片和MCU(微电脑处理器)组成控制电路，利用MOS管和高频变压器组成的开关电路，将电瓶提供的24V直流电，通过高频PWM开关电源技术转换成40kHz左右的高频交流电；第二部分电路则是利用桥式整流、滤波电路将高频交流电转为400V左右的的直流，利用MCU程序产生的SPWM调制技术与IGBT功率管组成的输出电路将400V直流转为标准的220工频交流电，本电路最大输出功率3000W，功率因素高达90％以上。直流输入端采用先进的反灌杂音抑制技术，内置精密的反噪声倒灌装置和滤波器，符合电磁兼容标准，与其他设备共用蓄电池时互不干扰，避免对蓄电池产生干扰。同时负载适应性强，在额定功率内，无论是容性负载，还是感性负载都可正常使用，不担心损坏。具备体积小，重量轻，保护全，精度高，响应快等特点。

再如图3所示，列车绝缘检测控制装置还包括存储器16、显示器17、USB接口18和时钟芯片19，并且分别与处理器12相连接。

存储器16可以存储电压传感器14和电流传感器15检测到的信号，显示器17用于显示，而USB接口18则可以与外设连接，时钟芯片19用于提供时钟信号。

具体的，列车绝缘检测方法的原理流程：

应用逆变器11将机车的24V直流电压转换为220V交流电压，再用调压器13将220交流电压转化为0～250V连续可变化的交流电压(根据系统检测需要可随时调整)，再将此电压经过高压发生器10转换为高压(最高不超过30KV)，并经过永磁高压开关与绝缘子接电端相连接。高压发生器10接地端则与绝缘子的接大地端(车体)相连并在其间串接电流互感器的初级。电流传感器15利用电流互感器实现，电流互感器的次级线圈连接于操控系统，用于信号采集。系统上电后，操控系统首先进行自检，确认检测系统自身各部件及整体都工作正常后，处于等待命令状态。根据命令对相关的部件(调压器、开关等)进行调整控制，最终，通过对漏电流信号的采集、比较、判断等做出警告、正常等提示并通告漏电流值；同时将本次检测数据保存或通报上级系统以备以后查询。

如果车顶的绝缘子的绝缘性能很好，则电流互感器初级未形成回路，电流传感器次级线圈应没有信号。如果车顶绝缘子的绝缘性能变差，导致初级形成回路，回路中的漏电流在电感传感器次级生成感应电流。操作控制系统根据操控命令采集该电流信号(将电流大小转变为电压)，根据电流(电压)的大小强度，判断车顶绝缘子的绝缘性能的损坏程度。电流越大，绝缘性能越差。根据系统设定，目前可测绝缘端漏电流的大小范围不大于100mA。

绝缘检测装置采用对车顶高压设备的绝缘系统施加工频30kV耐压试验的方法检测绝缘系统的绝缘状况。装置的工作原理如下：

图4是列车绝缘检测原理图，图中：

R:保护电阻，

K:开关，

Z₀：装置自身的等效阻抗，

Z_x：车顶绝缘的等效阻抗，

实测过程中根据毫安表测得泄露电流值判定绝缘系统的状况。

本发明对动车组测量方式的特点的绝缘性能进行定性检测，并能进行报警。具有数据自动存储功能，这些数据为装置提供了科学、准确的绝缘性能判断依据，同时也为车顶高压设备的绝缘设计提供了真实、可靠的参考数据,这些数据为以后绝缘在线监测提供了参考。对因污秽和雾霾引起的高压设备绝缘性能下降具有修复功能，进而降低了因污秽和雾霾引起的闪络事故。为车顶高压设备提供独立的高压实验源，方便其它高压设备的耐压试验，为机车的检修提供了方便。

列车绝缘检测具体过程如下：

步骤1，合上主机箱后面的空气开关合上，按下前面板的自锁开关，逆变器有DC 24V输入，AC 220V输出，此时“主逆变220V”灯、“主+5V”灯、“主+12V”灯亮起，“系统合闸”灯、“系统分闸”灯会根据当前真空开关状态亮起或熄灭。

步骤2，若上一次检测因意外中途终止，此时将显示上一次分析结果。继而断开真空开关(“系统合闸”灯灭，“系统分闸”灯灭)，调压器回零。若上次进行完整检测，不会进行该步骤，则直接进行下一步。

步骤3，按下“检测”按钮装置将检测受电弓和主断状态，如若受电弓状态显示仍处在升弓状态或者主断状态显示仍处于闭合状态，将不能进行下一步检测。若受电弓状态处于降弓状态并且主断处于断开状态，“受电弓一号降弓”灯、“主断分闸”灯亮起。装置将自行对永磁机构分别进行一次合闸和分闸测试，并将测试状态在显示屏上显示。

步骤4，若上一步中受电弓状态和主断状态符合检测条件，并且永磁机构合闸、分闸试验通过，则会自动第一次高压测试。首先，永磁机构推动绝缘拉杆闭合真空灭弧室，将检测装置接入高压系统；然后，处理器控制步进电机带动自耦调压器转轴转动使调压器将逆变器输出的220V工频交流电调成0V-150V，同时在高压测试端输出0V-30kV交流电，并在30kV停留10s，对车顶高压设备的绝缘状态进行测试。

步骤5，若步中测试通过，则处理器会控制再进行一次测试以进行确认。若在测试过程中发生闪络，或泄漏电流值超过预设安全阀值，则在显示屏显示检测失败和测试闪络前的最高电压，否则显示检测通过。

步骤6，按下“时间调整”按钮，可以车顶绝缘检测装置的系统时间进行调整。按左右箭头键可以选择对年、月、日、时、分、秒分别调整，按“+”键可以在原有数字上加1(若原数字为9，按“+”键，调整为0，“-”键保留给其他功能使用，不可用来进行时间调整)。

利用列车绝缘检测分析方法对列车绝缘检测系统进行绝缘特性研究是动车组车顶绝缘检测装置检测评价依据的基础和核心工作。这项工作可分为两个方面，第一方面，绝缘系统在工频稳态电压下的特性；第二方面在操作过电压下的特性。然而在不同气候条件下稳态和暂态状态中的绝缘特性的研究至今未见报道。因此在装置的开发过程中首先建立了人工气候室，对车顶绝缘系统的绝缘特性的影响因素，如温度、湿度、污秽、风速、雨淋等进行了研究，积累了大量的实验数据，同时在实验的过程中也发现了一些新现象。这些基础性的工作使得我们对绝缘特性有了深入理解和掌握，同时也为装置的研制打下了坚实可靠的基础。

图5是本发明列车绝缘检测分析方法的示意图，如图所示，具体包括如下步骤：

步骤101，在常温下利用列车绝缘检测系统检测列车关键部件的泄露电流；

具体的，在常温下，利用列车绝缘检测系统检测列车断路器、避雷器、电压传感器、电流传感器、受电弓支撑绝缘子进行泄露电流检测。

车顶绝缘系统及部件的电容和直流电阻(温度：40Co,相对湿度：45.2％),经过实测：车顶高压导体对人工气候试的电容：C＝156pF，R＝44MΩ,其中：R3＝44MΩ(电压传感器直流电阻)，其余部件的直流电阻均大于1000MΩ。未接入穿墙套管

常温下测量绝缘系统的泄露电流的试验环境：温度：40Co,相对湿度：45.2％，且试品无污秽。

外界干扰均为高频干扰，干扰对电流表的读数没有影响。

为了进一步研究和了解车顶绝缘系统的泄露电流的特点，首先必须对每个设备的泄露电流的特点要了解，下面是对每个设备泄露电流的实测结果。

断路器检测的电流表读数为下表所示：

避雷器检测的电流表读数为下表所示：

电压传感器检测的电流表读数为下表所示：

电流传感器检测的电流表读数为下表所示：

受电弓支撑绝缘子1检测的电流表读数为下表所示：

受电弓支撑绝缘子2检测的电流表读数为下表所示：

经过穿墙套管接入试品测得的波形和数据检测的电流表读数为下表所示：

经过穿墙套管接入试品并将气候室接入时测得的波形和数据检测的电流表读数为下表所示：

对该组数据进行等效电路模型的分析计算，可以认为电阻为无穷大，而整个测量系统的电容实测为580pF，其高压侧阻抗为：

$Z=\frac{-j\frac{R}{2\mathrm{\πfC}}}{R-j\frac{1}{2\mathrm{\πfC}}}=1.78-j5.5\left(\mathrm{M\Ω}\right)$

在电压作用下，泄露电流大小为：

$\left|\stackrel{\·}{I}\right|=\frac{\left|\stackrel{\·}{U}\right|}{\left|Z\right|}=\frac{U}{5.7}\left(\mathrm{mA}\right)$

根据此公式计算得到的模型计算值分别是：

在车顶高压设备中除避雷器其它设备在干燥常温下其绝缘电阻的伏-安特性基本保持线性。

避雷器在45kV已经表现出非线性的伏-安特性，由于穿墙套管的电容为420pF，电阻很大，因此其容性电流很大，使得经过穿墙套管测得的车顶绝缘系统的泄露电流变大，但是该影响是固定不变的，在以后的污秽试验中可以进行扣除。

步骤102、利用污秽测试法、覆冰测试法、雨淋测试法、高低温测试法分别对列车绝缘检测系统进行检测；

具体的污秽检测法具体包括：

步骤21、将硅藻土混合物溶解于水中成为第一溶液；

将100g硅藻土，10g高度分散的颗粒大小2μm～20μm的二氧化硅，和1000g水进行溶解，形成第一溶液。

污秽的配置如下：

硅藻土混合物的组成为：100g硅藻土，10g高度分散的二氧化硅，颗粒大小2μm～20μm；1000g自来水；适量的商业纯NaCl。

当自来水的体积电导率高于0.05s/m时，推荐使用软化水。为了使试验时的绝缘子上达到其基准污秽度并符合规定偏差±15％要求，可以将所提交试验的绝缘子本身(或它的一部分)作初步的试验性的染污以确定所要制备的污液的体积电导率的适宜值。所期望的体积电导率可通过调整污液中的盐量来达到。作为一个近似的参考值，后面的表1给出了绝缘子基准污秽度与温度20℃时污液的体积电导率间的近似对应关系。

表1，硅藻土混合物：绝缘子上基准污秽度和温度20℃时污液体积电导率间近似的对应关系

表2，耐污型户外棒形支柱绝缘子人工污秽耐受值

步骤22、再将NaCl溶解到相同温度下的水中成为第二溶液；

步骤23、检测第一溶液的第一导电率和第二溶液的第二导电率；

步骤24、当第一体积量的第二溶液的电导率正好相等于第一溶液的电导率时，表明第一溶液中的导电物数量等值于此NaCl的量；

步骤25、计算第一体积量第二溶液的NaCl的质量，与待测物的表面积比为等值盐密的值。

污秽试验按照GB/T 4585-2004《高压架空线路和发电厂、变电所环境污秽分级及外绝缘选择标准》中有关线路和发电厂、变电所污秽进行。其中试验中采用了等值盐密法测量法，具体如下：

等值盐密法是对可电离物质所具有的电导性能加以定量测量，把实际污秽物溶解于某一容积和某一温度下的蒸馏水中，再把NaCl溶解到相同溶剂和相同温度下的蒸馏水中，分别测出2种溶液的电导率。当某一定量NaCl溶液的电导率正好相等于污液的电导率时，就说污液中的导电物数量等值于此NaCl量。再将此NaCl的毫克数除以绝缘子的表面积，即为所求等值盐密。

污秽等级的特点如下表所示

对于列车绝缘检测系统，利用污秽法进行了检测，在100％的相对湿度及湿润状况下，当电压30kV时,泄露电流最大值分别达到40mA和100mA左右，当覆冰和高温时，泄露电流为13mA。

具体的，分别按I级和IV级污秽进行了实际测量，在100％的相对湿度及湿润状况下，当电压30kV时,泄露电流最大值分别达到40mA和100mA左右，当覆冰和高温时，泄露电流仅为13mA。因此，污秽和雾霾气候条件下是车顶绝缘危险时期。。

步骤103，利用列车绝缘检测系统对操作电压进行测试。

当受电弓与接触网接触时以及主断路器闭合时，在车顶绝缘系统中会产生操作过电压，实验发现该操作过电压是工频稳态同电压下泄露电流的5倍左右。因此除了对车顶绝缘系统进行稳态耐压检测外还应对系统进行操作电压进行测试，从而才能保证绝缘检测的有效性。

本发明采用了独立的高压测量装置，可提供能满足车顶高压设备进行污秽实验的容量和电压。

利用机车上安装的高压电压互感器的一、二次绕组的电压变化来实现车顶高压设备的绝缘测试，其容量小于300VA，最高电压仅为25kV。而根据我们在人工气候实验室进行四级污秽实验的数据表明车顶高压设备发生污秽闪络时，高压实验设备应能提供3000VA的容量，本装置的电压为0kV—30kV。

可以模拟受电弓升弓过程中绝缘设备所承受的操作过电压状态，测试结果真实、可靠。

装置采取了两种不同形式的高压耐压试验方式，其中第一种进行0kV—30kV电压缓慢上升方式的耐压试压，即工频耐压试压；而第二种进行30kV高压闭合开关的耐压试验，即操作过电压的耐压试压。

在第一种耐压试验过程中可能会发生两种现象：第一种现象是车顶高压设备发生闪络，此时升压将自动停止并进行报警提示，然后自动重复进行0kV—30kV缓慢升压方式。如果在本次升压过程中高压未达到30kV而再次发生闪络，则说明车顶绝缘设备出现了严重的绝缘缺陷，必须进行检修；第二种现象是未闪络而仅是泄露电流超标，此时进行另外一种报警提示并再次重复进行0kV—30kV缓慢升压方式。在此过程中未闪络，而再次泄露电流超标，此时可根据两次升压的耐压进行判断是否继续进行耐压试压。具体如下：如果两次耐压很接近，说明车顶绝缘出现了严重的污秽，必须进行清理；如果第二次耐压明显提高，则可继续重复耐压试验，直至耐压达到30kV，这种污秽物质可被放电电弧气化，使得绝缘性能得到恢复，因此工频耐压试验具有一定的清洁作用。

当工频耐压试验通过之后，为了进一步模拟受电弓升弓过程，进行第二次操作耐压试验。先将电压升到30kV,然后闭合开关，如果不发生闪络则正常升弓，否则需要检查设备的绝缘。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种列车绝缘检测分析方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，在常温下利用列车绝缘检测系统检测列车关键部件的泄露电流；

步骤2、利用污秽测试法、覆冰测试法、雨淋测试法、高低温测试法分别对列车绝缘检测系统进行检测；

步骤3，利用列车绝缘检测系统对操作电压进行测试。

2.根据权利要求1所述的列车绝缘检测分析方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：在常温下，利用列车绝缘检测系统检测列车断路器、避雷器、电压传感器、电流传感器、受电弓支撑绝缘子进行泄露电流检测；

3.根据权利要求1所述的列车绝缘检测分析方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：对于列车绝缘检测系统，利用污秽法进行了检测，在100％的相对湿度及湿润状况下，当电压30kV时,检测泄露电路，当覆冰和高温时，检测泄露电流。

4.根据权利要求1所述的列车绝缘检测分析方法，其特征在于，所述步骤2中的污秽检测法具体包括：

步骤21、将硅藻土混合物溶解于水中成为第一溶液；

步骤22、再将NaCl溶解到相同温度下的水中成为第二溶液；

步骤23、检测第一溶液的第一导电率和第二溶液的第二导电率；

步骤24、当第一体积量的第二溶液的电导率正好相等于第一溶液的电导率时，表明第一溶液中的导电物数量等值于此NaCl的量；

步骤25、计算第一体积量第二溶液的NaCl的质量，与待测物的表面积比为等值盐密的值。

5.根据权利要求4所述的列车绝缘检测分析方法，其特征在于，所述步骤21具体包括：将100g硅藻土，10g高度分散的颗粒大小2μm～20μm的二氧化硅，和1000g水进行溶解，形成第一溶液。