高速鐵路電力供配電運(yùn)行故障分析及對(duì)策

紀(jì)榮浚

摘 要：隨著近年來鐵路快速發(fā)展，面臨的安全壓力持續(xù)增大。而電力供配電作為鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)不可或缺的環(huán)節(jié)，重要性不言而喻，高速鐵路電力供配電設(shè)備的安全可靠性越來越多地受到關(guān)注?；诮鼛啄陙?，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)和調(diào)度工作情況，總結(jié)發(fā)生的電力供配電設(shè)備故障類型、原因，并就如何降低故障發(fā)生幾率探討對(duì)策。

關(guān)鍵詞：高鐵電力供配電;典型故障及原因分析;采取的對(duì)策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.137

0 引言

隨著鐵路運(yùn)營(yíng)里程的持續(xù)增加，隨之而來的安全、運(yùn)維壓力也持續(xù)增大。本文針對(duì)管內(nèi)的高速鐵路電力供配電運(yùn)行的典型故障，深入分析設(shè)備故障原因，并提供相應(yīng)的對(duì)策。

1 高鐵電力供配電

高速鐵路電力供配電是由公共電網(wǎng)、發(fā)電廠、變電站、輸配電線路等作為外部電源的，外部電源由專盤專線引入鐵路變、配電所，[1]饋線饋出至高速鐵路（客專）電力貫通線（綜合貫通）、自動(dòng)閉塞線路（一級(jí)貫通）。主要給火車站、信號(hào)、通信等鐵路負(fù)荷供電。電力變、配電所大多設(shè)在車站附近，為自閉線（一級(jí)貫通），貫通線（綜合貫通）和車站供電。電力貫通線（綜合貫通）為分布在鐵路變、配電所之間的鐵路用電負(fù)荷輸送電能。自動(dòng)閉塞線路（一級(jí)貫通）為分布在鐵路變、配電所之間的自動(dòng)閉塞區(qū)段信號(hào)設(shè)備輸送電能。高鐵電力供配電是鐵路部門自行管理的，主要為高速鐵路（客專）用電負(fù)荷供電。

2 典型故障及原因分析

2.1 電纜中間頭故障

近年來新建高鐵客專逐年增多，從最初的寧滬杭、寧杭甬到寧安、寧啟再到杭黃，青鹽。電纜線路里程成倍增加。近年來電纜中間頭故障頻發(fā)，影響供電穩(wěn)定性。僅8月，集團(tuán)公司管內(nèi)就發(fā)生電力電纜中間頭損壞故障10件。究其原因，一是冷縮式電纜中間接頭施工制作工藝不滿足標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的水汽進(jìn)入，造成電纜中間頭放電、擊穿、燒損。二是電纜鋪設(shè)時(shí)施工不規(guī)范，造成電纜外皮磨損，引起電纜鎧裝層接地，與既有接地點(diǎn)形成環(huán)流，長(zhǎng)期運(yùn)行電纜發(fā)熱、絕緣下降、最終被擊穿。三是中性點(diǎn)不接地方式接地電容電流較大，在電纜故障發(fā)生單點(diǎn)單相接地故障時(shí)不接地系統(tǒng)中故障線路帶病運(yùn)行，非故障相電壓升高，且電壓連續(xù)波動(dòng)，加速了非故障相電纜的絕緣老化，電纜線路剩余中間頭絕緣薄弱點(diǎn)被擊穿，擴(kuò)大故障范圍。

2.2 三相不平衡故障

三相不平衡故障發(fā)生的多是由于前期電氣施工時(shí)負(fù)荷的不合理分配。首先，施工人員素質(zhì)參差不齊，沒有平衡負(fù)荷的相關(guān)知識(shí)，在進(jìn)行電氣施工時(shí)無法有意識(shí)去平衡三相負(fù)荷;同時(shí)，新建線路趕工期、搶開通情況較多，電氣施工也就更加隨意。其次，鐵路配電所負(fù)荷分配中雖然區(qū)分動(dòng)力和照明，但在實(shí)際使用時(shí)多為單相負(fù)荷，這樣造成實(shí)際用電效率低，進(jìn)一步加劇了三相負(fù)荷的不平衡狀況。

也有一部分三相不平衡故障，在設(shè)備投運(yùn)一段時(shí)間后才能凸顯，也多是由于新增設(shè)備施工不規(guī)范，私自改變?nèi)萘炕蚋脑炀€路導(dǎo)致運(yùn)行中出現(xiàn)故障等。例如：管內(nèi)某新建綜合工區(qū)空調(diào)連續(xù)燒壞，房建檢查發(fā)現(xiàn)電壓不正常，懷疑電源問題，經(jīng)供電部門現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)線電壓正常，相電壓異常，N線帶電。

全面檢查所內(nèi)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)綜合所變壓器（Dyn11）中性點(diǎn)接地為虛接，對(duì)地電阻很大，等效于中性點(diǎn)未接地。在前期運(yùn)行過程中由于各單位均在搬遷，實(shí)際用電負(fù)荷并不大，未發(fā)生明顯電壓變化。后期新增綜合工區(qū)食堂接電施工不規(guī)范，由于食堂負(fù)荷大，造成變壓器三相不平衡運(yùn)行，且綜合所變壓器中性點(diǎn)虛接地，持續(xù)運(yùn)行造成綜合所變壓器中性點(diǎn)發(fā)生飄移，引起電壓不正常變化，造成設(shè)備損壞。

2.3 二次回路故障

二次回路故障發(fā)生的多是由于前期施工階段或者設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中接線錯(cuò)誤。例如：管內(nèi)某綜合變電所低壓設(shè)備故障，遠(yuǎn)動(dòng)報(bào)文顯示綜合變電所電源一低壓受電總開關(guān)3-1報(bào)非遠(yuǎn)動(dòng)分，同時(shí)3-1側(cè)所有低壓開關(guān)報(bào)非遠(yuǎn)動(dòng)分。查看復(fù)視顯示3-1開關(guān)在分位，綜合變電所一段母線上顯示電壓正常。供電調(diào)度通知工區(qū)前往查看。

現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)3-1低壓開關(guān)、3-11低壓開關(guān)、3-3低壓母聯(lián)開關(guān)在分位，4-1低壓開關(guān)在合位。高壓開關(guān)均在合位并顯示電壓正常。供電調(diào)度要求現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)?shù)亻]合3-1開關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)合閘不成功，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)有施工臨時(shí)接電。取消臨時(shí)接電后，復(fù)位開關(guān)，合閘成功。3-1側(cè)所有低壓開關(guān)同時(shí)報(bào)“（開關(guān)動(dòng)作）非遠(yuǎn)動(dòng)操作->分”“斷路器控制方式->當(dāng)?shù)亍痹蛉晕床槊鳌?/p>

全面檢查所內(nèi)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)二次接線存在問題：3-1側(cè)所有低壓柜電測(cè)表工作電源接引不當(dāng)（與測(cè)量電壓回路一并接引自該低壓柜饋出開關(guān)出線側(cè)），當(dāng)3-1斷開造成3-1側(cè)所有低壓回路電測(cè)表工作電源同時(shí)失電，按故障導(dǎo)向安全的原則，發(fā)出“（開關(guān)動(dòng)作）非遠(yuǎn)動(dòng)分”的警示。

2.4 在線監(jiān)測(cè)設(shè)備故障

隨著科技的日益進(jìn)步，使用科技手段提高效率成為大趨勢(shì)，鐵路近年來也上新了許多在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，但是這些設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用后發(fā)生故障的概率比較高。一是施工質(zhì)量不可靠，例如煙感、門禁報(bào)警等由于施工質(zhì)量問題采集不到真實(shí)信號(hào)造成誤報(bào)警在新線初期頻繁發(fā)生;二是設(shè)備質(zhì)量不可靠，如SF6在線監(jiān)測(cè)、溫度在線監(jiān)測(cè)等故障頻發(fā)。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的不穩(wěn)定導(dǎo)致電調(diào)主站大量頻繁接收到異常監(jiān)測(cè)信息，給調(diào)度判斷帶來干擾。影響故障處置的效率。

3 采取的對(duì)策

3.1 完善設(shè)計(jì)方案、加強(qiáng)運(yùn)行管理

在今后的新線建設(shè)中要從源頭上控制，從設(shè)計(jì)源頭進(jìn)行充分考慮，在電纜連接時(shí)采用電纜接頭箱等形式，避免電纜中間頭的存在，并盡量減少接頭的數(shù)量。對(duì)于長(zhǎng)大電纜線路，中間一定要設(shè)置隔離開關(guān)箱，便于電纜的分段查找和探測(cè)。

電纜饋出回路增設(shè)零序電流互感器，增設(shè)小電流選線裝置，對(duì)零序電流保護(hù)定值進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)判明電纜故障類型、自動(dòng)切斷故障電纜，防止故障范圍擴(kuò)大。

完善電纜中間頭臺(tái)賬和現(xiàn)場(chǎng)的位置標(biāo)識(shí)，并動(dòng)態(tài)更新，可以幫組快速地找到故障點(diǎn)，減少故障處置時(shí)間。

3.2 強(qiáng)化新線前期、跟蹤介入調(diào)試

在新線介入期間，統(tǒng)籌安排人員，全過程參與施工安裝，對(duì)不按規(guī)范施工的行為，及時(shí)提出并要求整改。根據(jù)實(shí)際情況制定盯控項(xiàng)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)介入過程落實(shí)專人記錄，并拍照留存，防止安裝過程中有三相負(fù)荷不平衡、二次線破損、折斷等隱患，造成后期設(shè)備運(yùn)行故障。

在進(jìn)行新線設(shè)備交接試驗(yàn)、遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試過程中，一律要求從設(shè)備本體進(jìn)行觸發(fā)，并對(duì)接線端子標(biāo)號(hào)進(jìn)行核查確認(rèn)，以防止發(fā)生接線錯(cuò)亂問題造成故障。交接試驗(yàn)和調(diào)試之后，安排對(duì)所有二次回路端子進(jìn)行平推緊固，防止由于試驗(yàn)、調(diào)試拆卸端子恢復(fù)不到位引發(fā)故障。

3.3 盯控設(shè)備運(yùn)行、推進(jìn)動(dòng)態(tài)管理新線驗(yàn)收投運(yùn)后，要盯控設(shè)備運(yùn)行，加強(qiáng)設(shè)備管理，梳理管內(nèi)設(shè)備情況，通過日常計(jì)劃巡視、檢修，做好設(shè)備的動(dòng)態(tài)管理。對(duì)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生的變化要做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急準(zhǔn)備。在設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)及時(shí)處理，拒絕拖時(shí)間、等等看。對(duì)私自改變?cè)O(shè)備運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)行條件的行為及時(shí)制止，做好溝通協(xié)調(diào)，必要時(shí)上報(bào)上級(jí)部門協(xié)調(diào)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，通過研究管內(nèi)高速鐵路電力供配電運(yùn)行的故障情況，總結(jié)分析了高速鐵路電力供配電設(shè)備傾向性、典型性問題，并針對(duì)不同的問題探討了相應(yīng)的改進(jìn)措施。進(jìn)一步指導(dǎo)后期運(yùn)行維護(hù)、應(yīng)急處置工作，降低故障發(fā)生幾率，提高高速鐵路電力供配電設(shè)備運(yùn)營(yíng)可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張娟.鐵路電力配電系統(tǒng)可靠性研究[D].北京：北京交通大學(xué)，電氣工程，2014.