牽引變電所開關拒動原因分析及防范措施

劉鵬 上海鐵路局調度所

牽引變電所開關拒動原因分析及防范措施

劉鵬 上海鐵路局調度所

結合上海鐵路局管內開關拒動故障案例，分別從機械故障、保護裝置故障、施工工藝及設備性能三個方面對拒動的原因進行歸類分析，并提出防范措施，為牽引供電系統(tǒng)可靠運行提供借鑒。

開關拒動，原因分析，防范措施

上海鐵路局管內多次出現(xiàn)因牽引變電所開關拒動，擴大故障（事故）影響范圍，造成設備損壞，給人身、設備安全運行帶來隱患，影響行車、供電安全。因此，為了進一步提高牽引供電可靠性，研究開關拒動的常見原因，及時采取防范措施是十分必要的。本文從機械、保護裝置、施工工藝三個方面進行故障現(xiàn)象分析。

1 機械故障方面

1.1 行程開關故障

1.1.1 事故案例

2010年8月30日23時44分，在滬寧城際線棲霞牽引所進行遙控停電操作后，電調按規(guī)定進行停電確認，發(fā)現(xiàn)下蜀AT所271斷路器未能失壓跳閘，電調遠方分閘時拒動。故障報文顯示：下蜀AT所271拒分、控制回路斷線。經查，發(fā)現(xiàn)271斷路器分閘線圈、儲能電機燒壞。

1.1.2 原因分析

行程開關損壞（見圖1），造成儲能電機儲能不到位，電機不停轉，儲能電機、傳動尼龍齒輪、儲能彈簧軌跡盤（見圖2）等零部件損壞。

圖1 損壞的行程開關

圖2 損壞的零部件

1.2 氣體密度傳感器故障

1.2.1 事故案例

8月24日12時23分,京滬高鐵固鎮(zhèn)牽引所2#進線（鐘固線）失壓，備自投啟動,1、3#主變投入運行，但母線203斷路器拒動，導致3#主變無法正常供電。經檢修人員對203斷路器氣室壓力進行檢查，確認203斷路器氣體密度傳感器損壞。

1.2.2 原因分析

氣體密度傳感器損壞致使電磁鐵閉鎖，導致203斷路器拒動。氣室壓力正常時203斷路器分合閘的必要條件，當氣室壓力正常時，氣體密度傳感器BP1的4、6點導通，斷路器才能正常合閘。當氣室壓力發(fā)生異常時，氣體密度傳感器動作，BP1的4、6點斷開（見圖3），閉鎖電磁鐵對203斷路器進行機械閉鎖，導致該斷路器無法合閘。

圖3 氣體密度傳感器二次接線圖

檢查后臺監(jiān)控機發(fā)現(xiàn)，6月4日曾報203斷路器氣室壓力異常，告警信號未復歸，說明自6月4日起，該斷路器氣體密度傳感器已經故障。經了解，因后臺機類似壓力異常信息誤報頻繁，造成相關值班人員對這次告警信息未充分重視，造成故障信息遺漏，錯失排除故障的有利時機。

2 保護裝置故障方面

2.1 出口繼電器故障

2.1.1 故障概況

2012年9月4日17：45，隴海線東海牽引所1#主變低后備a相201A斷路器過流一段保護動作,造成隴海335（213斷路器）、336（214斷路器）單元停電，18：15恢復，停電時間30min。

2.1.2 原因分析

從保護信息分析，214斷路器在故障時阻抗一段、二段、電流速斷、過流一段均啟動并有出口，但214斷路器機構拒動，造成主變低后備過流一段越級動作。在檢查214斷路器饋線保護裝置時，發(fā)現(xiàn)跳閘出口板繼電器TZJ損壞。另外，保護裝置投入了“控制回路斷線”閉鎖，在保護裝置發(fā)生控制回路斷線時發(fā)出預告信號并閉鎖相關保護。但參照214斷路器控制原理圖（見圖4）后發(fā)現(xiàn)：“控制回路斷線”僅監(jiān)視斷路器輔助接點及跳閘、合閘線圈和相關接線，對于裝置內部的TZJ是否正常無法監(jiān)視。

圖4214 斷路器控制原理圖

2.2 保護裝置出口板故障

2.2.1 故障概況

2012年9月9日13 :44，蕭甬線余姚西牽引所212饋線保護裝置電流速斷出口、阻抗I段出口，212饋線斷路器拒動，2#主變后備保護a相過流出口，202a斷路器動作。

2.2.2 原因分析

根據故障報文和定值可以判斷，212饋線保護裝置故障電流2328A大于整定電流1872A，212饋線斷路器保護啟動，2#主變后備保護a相故障電流2.71A大于定值0.59A，202A斷路器動作。證明212斷路器和202斷路器保護配合正確，不存在誤動作的情況。通過對212斷路器本體分、合閘試驗未發(fā)現(xiàn)問題，可以排除斷路器機構故障。用繼電保護測試儀對212饋線保護裝置進行試驗，保護動作報文正確，但斷路器拒動。初步判斷是212饋線保護裝置內部故障，更換其6#出口板后，用繼電保護測試儀試驗，斷路器動作正常。

3 施工工藝不精、設備性能不良方面

3.1 設備裸露在外，表面形成氧化膜

3.1.1 故障現(xiàn)象

2012年10月16日，春申變電所全所停電檢修。作業(yè)結束后，電調送電時發(fā)現(xiàn)202B斷路器遠動合閘拒動，當地控制盤柜操作合閘失敗，隨后啟用1號系統(tǒng)供電，操作中1015隔離開關、201A斷路器拒動，合閘電機空轉，斷路器本體電動合閘送電成功。

3.1.2 原因分析

首先，操作201A斷路器本體電動合閘成功，確定合閘電磁鐵、輔助開關、本體機械及內部二次連接正常。對照圖紙資料利用對地電位法測量正負電源正常，當測量到綜合測控裝置到本體保護裝置間連接線號為203時發(fā)現(xiàn)：F12端無電而C06端為-55V，確定為203線有斷點，過渡端子3D68右側為-55V，左側為0V；因直接測量的端子的電位，判斷連接端子問題，更換后所有電位均正常。

其次，測量線號307為-55V，線號305為0V，之間經過了201B斷路器的常閉接點。測量閉鎖接點B11、B12，其電阻均達到兆歐，正常應為0Ω。拔下航空插頭后再測量，在斷路器內該節(jié)點導通，航空插頭到端子排B12導通，B11不通，后更換該閉鎖節(jié)點，所有接點電位正常，操作試驗均正常。

最后，檢查1015隔開時發(fā)現(xiàn)，其電機碳刷與電磁離合器接觸不良，無法帶動變速箱轉動，將碳刷拆下打磨接觸面后測量電阻正常。因電磁離合器與碳刷在外裸露，表面形成氧化膜，造成電機空轉。

3.2 連接銷制作工藝存在缺陷

3.2.1 故障現(xiàn)象

2009年4月16日22：17：58，合肥分區(qū)兼開閉所291保護裝置電流速斷保護動作，所內值班員到291斷路器本體確認，斷路器分合閘指示器顯示分位。22：19，值班員向供電調度匯報跳閘情況。22：24，供電調度通知所內：線路上仍有電壓要求所內人員對斷路器兩側進行驗電確認，所內值班員對291斷路器兩側進行驗電并確認有電。

圖5 開關軸與拉桿脫落結構圖

3.2.2 原因分析

打開斷路器本體箱蓋檢查機構內部，發(fā)現(xiàn)291斷路器開關軸與拉桿連接銷斷裂，導致開關軸與拉桿脫落（圖5）。檢修人員會同斷路器廠家技術人員共同分析，最終確認是連接銷制作時存在工藝缺陷，導致多次受力后斷裂。

4 防范措施4.1 增強值班人員安全責任意識，不斷提高業(yè)務能力

牽引變電監(jiān)控系統(tǒng)，主要作用是在設備運行中，對采集的電流、電壓、氣體壓力、溫度等量，不間斷的進行越限監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號，同時記錄和顯示事故告警信息。值班人員要對告警信息正確解讀，及時判斷，以免錯過最佳處置時機，擴大影響范圍。另外針對告警信息誤報頻繁想象，相關業(yè)務部門應主動與廠家聯(lián)系，對誤報信息進行排查，消除隱患。

4.2 強化源頭控制，加大設計審查力度，選取成熟、可靠工藝

近幾年，鐵路建設迅猛發(fā)展，設計理念不斷更新，新產品、新工藝大面積投入到新建高鐵、客專線路，通過近幾年運營經驗，由于客觀原因，部分上線產品存在設計缺陷，質量欠佳，工藝不成熟現(xiàn)象，給運營管理單位提出更高要求。因此要求有關部門，嚴格控制設計選型，產品招標、進場驗收等環(huán)節(jié)，加強現(xiàn)場作業(yè)管理，確保使用安全可靠、質量達標產品，避免施工遺留問題對設備運行產生影響。

4.3 建立故障分析新機制，探索維護新機制

相關部門要對典型故障進行總結，提出優(yōu)化、整改以及預防措施，形成閉合管理。如本文案例2.2.1中，此接線方式局管內大部分保護裝置與此相似，為避免此類事故的再次發(fā)生，除對變電所加強巡視，認真檢修關鍵部件，選擇高質量、高可靠的元件外，還應在TZJ等保護跳閘關鍵繼電器線圈回路上增設自動檢查、告警裝置，在繼電器發(fā)生故障，可能引發(fā)保護拒動時能提醒值班人員盡快處理。

5 結束語

牽引供電設備安全穩(wěn)定運行，需要設備管理單位后天的精心維護，同時也需要設計、施工、監(jiān)理單位提供先天的優(yōu)質保障。今后幾年，我局管內鄭徐、杭長、杭黃等多條高速客專鐵路將陸續(xù)建成開通，因此如何確保新建供電設備正常開通，安全可靠運行，將是供電系統(tǒng)的一項重要課題和艱巨任務。相關部門和設備管理單位應當總結近幾年來，新線接管、運營中牽引供電設備存在的問題，進一步分析典型故障原因，追根溯源，從前期入手，從源頭卡控，不斷探索完善牽引供電設備運行檢修方法，從而不斷提升設備質量，降低故障率，確保行車暢通和供電安全。

責任編輯：王華朱挺來稿日期：2014-11-27