高速鐵路牽引供電常見故障分析

任 亮

上海高鐵維修段，江蘇杭州 310016

0 引言

滬杭高鐵地處高度發(fā)達地區(qū)，客流量極大，自2010 年10月1 日開通一年多以來，在各方面努力及配合下，平穩(wěn)的度過了過渡期，目前供電設(shè)備運用狀況良好，運輸秩序井然，特別是正常運營的情況下沒有發(fā)生嚴重的牽引供電和弓網(wǎng)事故。本文從供電部門角度對滬杭高鐵路開通初期及運營中供電方面常見故障作些分析及總結(jié)。

1 滬杭高鐵供電常見故障原因分析及處理辦法

1.1 牽引變電相關(guān)故障

牽引變電所最常見的故障是牽引變電所跳閘，牽引變電所跳閘絕大多數(shù)情況不是牽引變電所內(nèi)的故障而是牽引所以外的設(shè)備出現(xiàn)問題后引起的。

1.1.1 故障原因分析

在牽引所故障中斷路器跳閘是最常見故障，滬杭高鐵在近一年多共計各類跳閘幾十次，跳閘的主要原因主要有以下幾個方面：1）雷擊引起牽引所跳閘；2）機車自身原因引起牽引所跳閘；3）過負荷引起牽引所跳閘；4）外界環(huán)境引起牽引所跳閘。

1.1.2 故障處理及應(yīng)對辦法

應(yīng)對以上牽引所跳閘主要從以下幾個方面：1）滬杭高鐵處于雷暴區(qū)不可能消除雷雨天氣，在每年的雷雨季節(jié)來臨前對管內(nèi)的避雷設(shè)施及接地系統(tǒng)進行全面檢查。檢查內(nèi)容主要包括牽引所、AT 所、分區(qū)所處的避雷針及上網(wǎng)點處的避雷器及其引線等，保證這些避雷設(shè)備設(shè)施符合要求，以限制雷電波的幅值，從而減少跳閘次數(shù)。一旦雷擊引起跳閘后要按要求去故障點巡視，要找出雷擊點并檢查設(shè)備損壞程度，進行相應(yīng)處理；2）對于機車自身原因引起的跳閘作為設(shè)備管理單位加強與機務(wù)部門的聯(lián)系來獲得更多的信息，在確認為機車原因跳閘時對牽引所跳閘時機車所在位置進行檢查，避免因機車故障對接觸網(wǎng)設(shè)備造成損壞；3）對于過負荷引起的跳閘在滬杭高鐵出現(xiàn)過多次，特別是許村牽引所213、214 斷路器在2012 年3 月至5 月頻繁的出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。 要解決這種問題從兩個方面入手。首先，從牽引所的整定值入手，只要稍微調(diào)高牽引所的整定值即可解決。因為這種現(xiàn)象不是每天都發(fā)生，而是間隔的發(fā)生，說明最大負荷時剛好與牽引所的整定值相差不多。其次，延長該供電臂區(qū)間的列車追蹤間隔或者降低該區(qū)段的列車速度(限制列車取流)；4）對于外部環(huán)境引起的牽引所跳閘如異物、鳥巢、樹木、絕緣子污閃、臨近線路施工等，最有效手段就是利用監(jiān)控系統(tǒng)盡早發(fā)現(xiàn)并處理，防止事態(tài)擴大。

1.2 接觸懸掛及接觸網(wǎng)相關(guān)的故障

接觸懸掛及接觸網(wǎng)設(shè)備故障最常見的就是線間距及零部件松脫。接觸懸掛線索與線索間以及線索與腕臂零部件間都會產(chǎn)生摩擦，特別是受溫度變化的影響可能導(dǎo)致某些線索與設(shè)備間距不足，從而導(dǎo)致不同設(shè)備間摩擦或電氣燒傷等一系列問題。

1.2.1 故障原因分析

接觸懸掛及接觸網(wǎng)常見的問題主要是關(guān)節(jié)及線岔處線間距不足，主要發(fā)生在承力索、接觸線、彈性吊索、吊弦及接觸懸掛設(shè)備之間。對照滬杭高鐵接觸網(wǎng)主要技術(shù)標準，在正常情況下不會出現(xiàn)故障，但在隨著外部環(huán)境的變化特別是溫度的變化會導(dǎo)致線索發(fā)生物理變化。物理變化常見就是線索的熱脹冷縮，線索一旦發(fā)生這種變化原先接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)也會發(fā)生相應(yīng)的變化，這樣就會導(dǎo)致故障的發(fā)生。另外，施工過程中的疏忽也會導(dǎo)致接觸網(wǎng)故障的發(fā)生，如電連接壓接不規(guī)范。

1.2.2 故障處理及應(yīng)對辦法

本著“精檢慎修”的原則，發(fā)現(xiàn)線間距不足的處所能夠滿足靜態(tài)標準不能滿足動態(tài)標準時，主要采用在線索上加裝絕緣護線條和加裝等位線的方法處理，并定期對所加的絕緣護線條進行監(jiān)測。靜態(tài)標準難以滿足且已經(jīng)相磨的處所，制定方案對接觸懸掛進行調(diào)整。對線索間距的變化規(guī)律還處在摸索階段，在掌握了變化規(guī)律后再進行調(diào)整，這樣不會因反復(fù)調(diào)整對設(shè)備造成損害。另外，對于線岔及關(guān)節(jié)式分相定期測量，一旦發(fā)現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生明顯變化就要重點對該部位進行全面檢查。

1.3 隔離開關(guān)相關(guān)的故障

隔離開關(guān)牽引供電系統(tǒng)中重要設(shè)備之一，設(shè)置隔離開關(guān)的目的主要有：1）通過隔離開關(guān)的開合將需要停電的設(shè)備或線路與電源可靠的隔離，以保證檢修等工作的安排。2）當(dāng)線路出現(xiàn)故障時改變供電方式，如越區(qū)供電、迂回供電等。一旦隔離開關(guān)出現(xiàn)故障以上功能將不能實現(xiàn)。

1.3.1 故障原因分析

隔開開關(guān)常見的故障有以下幾個方面：1）機械方面故障要是隔離開關(guān)的刀閘的開合角不到位以、電機及整理部件損壞、螺栓力矩不夠造成虛接導(dǎo)致電氣燒傷；2）遠動方面故障主要表現(xiàn)在本地與電調(diào)綜自系統(tǒng)顯示不一致或非遠動分合閘及遠動無法操作，其主要原因是綜自系統(tǒng)故障；3）電氣方面故障主要表現(xiàn)為因銅鋁過渡處沒有按要求使用銅鋁過渡板造成化學(xué)腐蝕；4）隔離開關(guān)附屬設(shè)備故障主要是固定在隔離開關(guān)支柱上的附加設(shè)備，如PVC 管等脫落造成故障。

1.3.2 故障處理及應(yīng)對辦法

針對隔離開關(guān)常見故障處理方法為：1）機械方面的故障是對燒損的靜觸頭進行了更換。并定期檢查隔離開關(guān)操作設(shè)備及分合角，通過紅外、紫外等先進設(shè)備進行監(jiān)測以及測溫片等手段加強監(jiān)測；2）遠動方面的故障要求廠家定期對相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題進行更換；3）對于因施工造成未安裝銅鋁過渡的處理辦法要求施工單位對沒有安裝處所全部重新安裝。4、隔離開關(guān)上附屬設(shè)備脫落主要是固定附屬設(shè)備時使用了塑料的綁扎帶，經(jīng)長期日曬雨淋老化斷裂，造成附屬設(shè)備脫落，處理方法是用不銹鋼絲固定并利用各種巡視方式加強監(jiān)測。

1.4 分段絕緣器故障

本線采用的是吳江天龍DXF—(1.6)Ⅱ分段絕緣器，這種分段以可靠性高被高速鐵路廣泛使用。

1.4.1 分段絕緣器故障

分段絕緣器故障有：1、絕緣滑道被打壞。2、銷弧角斷裂。3、本體電弧灼傷。4、表面碳粉堆積。

1.4.2 故障處理及應(yīng)對辦法

分段絕緣器主要布置在站場及線路所附近，因此監(jiān)測、檢查稍微方便一些。在安裝分段絕緣器前仔細檢查分段絕緣器外觀確保安裝上去是個合格的分段絕緣器，安裝時嚴格安裝標準安裝，然后安裝一年兩次檢查基本能保證分段絕緣器正常使用。很多出現(xiàn)問題的分段絕緣器都是安裝時存在一定問題，使用很短一段時間后就暴露出了。對于使用頻繁的分段絕緣器減少檢測、檢修間隔，并清掃表面堆積的碳粉，保證分段絕緣器絕緣性能良好。

1.5 避雷器

金屬氧化物避雷器優(yōu)點是產(chǎn)品體積小、重量輕、不易破損、運輸安裝方便，因此避雷器本身很少出現(xiàn)問題。

1.5.1 避雷器常見故障

避雷器相關(guān)問題有：1、避雷器爆裂。2、避雷器脫離器損壞。3、計數(shù)器避雷器失效。4、避雷器接地極損壞或電阻過大。

1.5.2 故障處理及應(yīng)對辦法

避雷器一般安裝在牽引所、AT 所、分區(qū)所上網(wǎng)點上，因此在監(jiān)測、檢測、檢查這些重要部位的同時對應(yīng)對避雷器進行同步進行狀態(tài)確認。首先，實驗合格的避雷器不易發(fā)生爆裂，在安裝前確認檢驗合格，正確的運輸及儲存，定期對避雷器脫離器、計數(shù)器、接地極檢查，并對接地電阻進行測量，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。每年雷雨季節(jié)來臨前全部檢查到位，做好相應(yīng)的臺賬記錄。

1.6 弓網(wǎng)故障

容易發(fā)生弓網(wǎng)故障的地方是線岔、電分相、曲線段及各類線夾處，設(shè)計存在缺陷或者檢修存在缺陷都會導(dǎo)致弓網(wǎng)故障。弓網(wǎng)故障是個綜合性的故障，接觸網(wǎng)或受電弓出現(xiàn)問題都會造成弓網(wǎng)故障。這里僅對因接觸網(wǎng)方面產(chǎn)生的弓網(wǎng)故障分析。

1.6.1 常見弓網(wǎng)故障

隨著速度的提高，高速接觸網(wǎng)的動態(tài)變化顯著增大，受電弓與接觸網(wǎng)之間會出現(xiàn)離線現(xiàn)象，受電弓會因為磨損等產(chǎn)生劃痕甚至損壞。常見弓網(wǎng)故障都是受電弓和接觸網(wǎng)關(guān)系不良引起，主要有：1）脫弓、打弓、鉆弓、抬弓；2）機車自動降弓；3、拉弧。

1.6.2 故障處理及應(yīng)對辦法

消除弓網(wǎng)故障主要是做好接觸網(wǎng)全面檢查工作，杜絕因失修造成接觸網(wǎng)參數(shù)變化，具體做法：

1）加強對接觸網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測、檢測、檢修。對重點設(shè)備做好數(shù)據(jù)記錄及分析，各部螺栓的緊固達到要求力矩；

2）嚴格按溫度曲線安裝、調(diào)整接觸網(wǎng)設(shè)備，保證補償裝置、支持裝置、定位器、開關(guān)引線、電連接線在溫度變化時不致影響受電弓取流或參數(shù)發(fā)生較大變化；

3）加強外部環(huán)境的監(jiān)管。做好線路添乘及巡視，對上跨橋、上跨線、附近廣告牌、塑料布、節(jié)慶氣球等及時發(fā)現(xiàn)及時處理，防止落到接觸網(wǎng)上造成弓網(wǎng)故障；

4）對下發(fā)的動檢數(shù)據(jù)應(yīng)足夠重視，仔細檢查認真復(fù)測。

2 結(jié)論

高鐵是近幾年發(fā)展迅速，沒有一套成熟的運行檢修模式，高鐵的運行檢修都還處于摸索階段。探索出一條既安全又高效的設(shè)備養(yǎng)修體現(xiàn)十分重要。為保障人身和設(shè)備安全，設(shè)備管理單位采取了加強措施，確保高鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行是我們努力的方向。

[1]劉啟明.最新電氣化鐵道接觸網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、施工實用全書.1版，中國電力出版社，2004，11.

[2]于萬聚，高速電氣化鐵路接觸網(wǎng). 成都西南交通大學(xué)出版社，2003.

[3]李群湛，賀建閩.牽引供電系統(tǒng)分析.1版，西南交通大學(xué)出版社出版發(fā)行社，2007，9.

[4]高速鐵路接觸網(wǎng)運行檢修暫行規(guī)程.中國鐵道出版社出版發(fā)行，2011，3.

[5]上海鐵路局滬杭高速鐵路技術(shù)規(guī)章文件匯編.上海鐵路局總工程師室，2010，10.

[6]滬杭甬客專滬杭段技術(shù)交底說明書.中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，2010，3.