談電氣化鐵路變電系統(tǒng)主要電器設(shè)備檢修及故障處理

楊秀榮

摘 要：變電系統(tǒng)是電氣化鐵路的重要的供電設(shè)備，電氣化鐵路的正常和安全可靠運營離不開變電系統(tǒng)的安全可靠供電，所以研究電氣化鐵路變電系統(tǒng)的故障問題意義重大。本文就針對電氣化鐵路變電系統(tǒng)的主要電器設(shè)備，對其經(jīng)常發(fā)生的故障進行分析和總結(jié)，并提出相應(yīng)的故障處理方法，以迅速恢復(fù)主要電器設(shè)備確保變電系統(tǒng)的安全可靠。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵路；變電系統(tǒng)；電器設(shè)備；檢修；故障處理

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0088-01

電氣化鐵路的正常安全運營離不開牽引供電系統(tǒng)，牽引供電系統(tǒng)是電氣化鐵路的主要裝備之一，牽引供電系統(tǒng)是電力裝置的總稱，是將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機車的裝置。牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)這兩大部分組成，它將國家電力系統(tǒng)輸送的電能變換為電氣化鐵路電力機車適合使用的形式，以電力機車為牽引對象，完成牽引任務(wù)。隨著我國電氣化鐵路的不斷發(fā)展和興建，電力機車的變電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行成為人們?nèi)找骊P(guān)系的話題，其檢修和故障處理的質(zhì)量顯得至關(guān)重要。

1 電力機車變電系統(tǒng)的作用和主要電器設(shè)備構(gòu)成

變電系統(tǒng)中的牽引變電所包括開閉所、分區(qū)所和自耦變壓器、是電氣化鐵路供電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。為了將電力系統(tǒng)輸送來的三相高壓電變換成為電力機車合適使用的電能，就將牽引變電所按一定的距離進行重復(fù)設(shè)置。牽引變電所有兩方面的作用：一方面，牽引變電所將電力系統(tǒng)的電能變換成了適合電力機車使用的電能；另一方面，牽引變電所將降低電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響。

不同的電力系統(tǒng)的牽引變電所的電器設(shè)備可能存在一定的差異，最為常見的變電所的主要設(shè)備有：進線系統(tǒng)設(shè)備、主變系統(tǒng)設(shè)備、并聯(lián)電容補償裝置、饋線系統(tǒng)設(shè)備、高壓室設(shè)備等。

2 電力機車變電系統(tǒng)主要設(shè)備檢修和故障處理

2.1 高壓斷路器常見故障分析和處理

高壓斷路器是電力系統(tǒng)安全運行的直接“保護傘”。由于在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，高壓斷路器能和繼電器配合，迅速切斷故障電流，保護電力系統(tǒng)，防止事故范圍擴大，其工作的好壞，直接影響著電力系統(tǒng)的運行安全。高壓斷路器的種類很多，以滅弧方式的不同，可以將高壓斷路器分為三種：油斷路器、真空斷路器、壓縮空氣斷路器。不管是哪種斷路器，其存在的事故類型主要有：拒動作事故、誤動作事故、斷路器過熱、異音、爆破及著火事故、外力及其他事故等。

高壓斷路器故障的處理首先應(yīng)該判斷是機械故障還是電氣故障，若操作期間合閘電流表上的電流出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，說明是機械故障，若沒有，則為電氣故障。對于斷路器過熱和放電故障，需要加強監(jiān)控，當斷路器內(nèi)部溫度不斷上升且放電聲音過大時，應(yīng)立即關(guān)閉系統(tǒng)，對斷路器進行檢查。故障處理過程中應(yīng)重點注意安全問題，在保證盡快送電到接觸網(wǎng)的同時，按照調(diào)度遠方操作，控制室遠方操作，現(xiàn)場斷路器手動操作的順序逐級進行故障排查。

2.2 隔離開關(guān)的常見故障分析和處理

隔離開關(guān)常見的故障主要分為運行過程中隔離開關(guān)的過熱引起的相關(guān)燒傷、燒毀事故，以及隔離開關(guān)的拒分拒合現(xiàn)象。隔離開關(guān)的過熱問題主要由隔離開關(guān)觸頭接觸不良，動接觸部分接觸不良，引線間的線夾接觸不良等引起的，接觸不良導(dǎo)致通過負荷電流或短路電流時，產(chǎn)生很大的焦耳熱損耗，不能及時散熱，從而產(chǎn)生相關(guān)故障事故。隔離開關(guān)的拒分拒合故障主要由相關(guān)電器故障和機械故障而引起的。

對于隔離開關(guān)過熱故障的處理，應(yīng)先退出運行，停電檢修，若是由于隔離開關(guān)容量不足而導(dǎo)致的故障，應(yīng)更換更大容量的隔離開關(guān)。對于隔離開關(guān)的拒分拒合故障，也應(yīng)先停電，檢查相應(yīng)的電氣回路，比如電源操作順序、合閘回路是否斷線、輔助接電是否正常轉(zhuǎn)換等。其次檢查隔離開關(guān)的機械故障，是否發(fā)生嚴重的銹蝕，接頭是否分開，相應(yīng)連接部位是否斷裂等等。

2.3 并聯(lián)電容補償裝置常見故障分析和處理

并聯(lián)電路補償裝置的常見故障基本上分為兩大類，即電容器故障和電抗器故障，其中電容器設(shè)置了專門的保護。一般情況下，電容器的故障現(xiàn)象包括：電容器爆炸、接頭嚴重過熱或者是熔化、套管發(fā)生嚴重地放電閃路，除此之外，還有電容器外殼鼓肚及滲漏油和電容器嚴重噴油或者起火等。

在變電系統(tǒng)中，并聯(lián)電容補償裝置的故障發(fā)生頻率較高，很多情況下的故障都會造成電容器的保護動作，比如：接觸網(wǎng)上的電壓波動、壓互保險的熔斷、電容器內(nèi)部故障等。對于并聯(lián)電容補償裝置常見的故障，應(yīng)采取恰當?shù)姆绞竭M行處理，要先分析故障部位，對故障進行定位，看是電容器內(nèi)部的原因還是其外部的原因，然后再對具體問題進行合理分析，找出故障分析并給出合理的處理辦法，以確保電容器的正常使用。

2.4 牽引變壓器常見故障分析和處理

變電系統(tǒng)中牽引變電所的主變壓器的故障集中發(fā)生在幾個部位，如套管部位、油箱部位、鐵芯部位、線圈和分接開關(guān)部位等。相應(yīng)的牽引變壓器故障類型主要有：線圈故障；鐵芯故障；套管損壞故障；變壓器分接開關(guān)故障；油箱和散熱器漏油故障等。

在變電系統(tǒng)中，牽引變壓器的故障發(fā)生頻率相比其他電器設(shè)備來說雖然不高，但是一旦牽引變壓器發(fā)生故障，其故障影響范圍和其重要性也不亞于其他電氣設(shè)備的發(fā)生故障產(chǎn)生的影響度，因此，牽引變壓器的故障問題也必須引起注意。當牽引變壓器發(fā)生故障導(dǎo)致主變壓器跳閘后，相關(guān)負責(zé)人員要首先確認備用主變壓器能正常使用，并及時投入運行，以確保供電不被間斷。如果發(fā)現(xiàn)變壓器有異常響動或有爆炸聲，套管嚴重破損、放電，變壓器著火，漏油等情況時，相關(guān)負責(zé)人員應(yīng)立即采取相關(guān)措施使變壓器退出運行。

2.5 互感器常見故障分析和處理

互感器故障分為電壓互感器故障和電流互感器故障。電壓互感器的常見故障有：互感器兩側(cè)熔斷導(dǎo)致斷路現(xiàn)象，互感器內(nèi)部斷路引起爆炸，互感器引線與外殼之間的火花放電等。電流互感器常見的故障有：流互開路，負荷過大引起的過熱現(xiàn)象，內(nèi)部有異味、冒煙，因鐵芯松動導(dǎo)致的內(nèi)部聲響異常等現(xiàn)象。

對于電壓互感器常見的故障處理：當互感器一次側(cè)和二次側(cè)熔斷器斷路時，應(yīng)檢查二次側(cè)回路的短路情況，之后重新更換熔斷器；當互感器內(nèi)部斷路時，應(yīng)及時更換新的互感器，并查明原因，及時修理；當互感器內(nèi)部有放電和其他噪聲時，應(yīng)立即停止運行，并進行檢查和問題定位。對于電流互感器常見的故障處理：對于流互開路，要先定位是哪一組電流回路故障，開路的相別、對系統(tǒng)保護有無影響，減小負荷電流，嚴重時進行相應(yīng)的停電處理；對于冒煙、火花等現(xiàn)象，首先應(yīng)該減小負載負荷，其次逐段進行短接測試，定位故障點。

2.6 交流系統(tǒng)常見故障分析和處理

在變電系統(tǒng)故障檢修中，交流自用電的故障主要有：母線電壓波動大、缺相運行、電壓過低以及母線失壓等。產(chǎn)生上述故障的原因很多，可能原因有：由于高壓側(cè)母線的失壓導(dǎo)致變壓器損壞；也有可能是變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障導(dǎo)致變壓器高壓側(cè)有熔斷，變壓器二次回路缺相運行。

當交流系統(tǒng)發(fā)生故障時，若是高壓側(cè)母線失壓導(dǎo)致的故障，檢修人員應(yīng)立即停止使用該變壓器，換備用變壓器投入使用，確保交流系統(tǒng)正常運行；若是變壓器內(nèi)部發(fā)生故障導(dǎo)致的交流二次短路造成，那檢修人員必須對交流二次進行檢查，尋找故障發(fā)生部位并及時分析原因，在這種情況下只要斷掉短路故障點即可恢復(fù)交流自用電正常運行；若檢修人員在檢修的過程中發(fā)現(xiàn)是故障發(fā)生在硅整流回路，那么檢修人員就要將此回路與交流回路連接處斷開，使用備用的硅整流裝置進行供電。

3 結(jié)語

電氣化鐵路變電系統(tǒng)的安全可靠性直接影響著電力機車的安全運行，相關(guān)電力設(shè)備的檢修人員要能不斷積累電力機車變電系統(tǒng)主要電器設(shè)備的運行管理經(jīng)驗、常見故障發(fā)生情況及常見故障的處理經(jīng)驗，積極探索電力機車變電系統(tǒng)主要電氣設(shè)備正確安全運行的新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新思路，為電氣化鐵路的正常運行和進一步發(fā)展做出積極的貢獻。

參考文獻

[1]王建.輸電線路氣象災(zāi)害風(fēng)險分析與預(yù)警方法研究[D].重慶大學(xué)，2016.

[2]胡婧.保定供電公司GIS設(shè)備故障分析及檢修策略研究[D].華北電力大學(xué)，2016.

[3]李俊.變電運行設(shè)備的維護與常見故障的處理[J].科技與企業(yè)，2015，（18）：197.

[4]王鵬朝.變電設(shè)備在線測溫故障診斷系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2015.

[5]楊軍.淺談高壓隔離開關(guān)的故障處理[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，（24）：131-132.

[6]石金峰.鐵路TADS設(shè)備綜合檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實踐[D].上海交通大學(xué)，2012.