軌道交通中直流開關(guān)故障調(diào)度處理淺析

王磊

摘 要：簡要介紹無錫地鐵的直流牽引供電系統(tǒng)，剖析直流牽引饋線開關(guān)故障跳閘情況，梳理總結(jié)了一套故障調(diào)度處理思路，并針對目前無錫地鐵電客車的集電靴存在的不足之處，提出較為合理的完善改進(jìn)措施，提高了故障處理的效率。

關(guān)鍵詞：接觸軌;城市軌道交通;直流饋線開關(guān);故障跳閘;故障處理;集電靴

中圖分類號：U231.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

全國多個城市的軌道交通行業(yè)都在蓬勃發(fā)展，無錫地鐵的3號線一期也在2020年如期而至，為廣大市民提供了更多的出行選擇。在軌道交通行業(yè)中，直流牽引供電系統(tǒng)擔(dān)任著極其重要的角色，其相關(guān)設(shè)備應(yīng)滿足自動化需求。而在運行中發(fā)現(xiàn)，直流饋線開關(guān)故障跳閘的情況屢有發(fā)生，該故障可能會造成嚴(yán)重影響，甚至中斷列車運行，為了盡可能縮短接觸軌故障的停電時間，減小對客運服務(wù)運行影響。作為電力系統(tǒng)運行的調(diào)度人員，要充分利用設(shè)備特性，積累運行經(jīng)驗，總結(jié)出安全、高效的故障調(diào)度處理方式、方法。設(shè)備設(shè)計并非毫無缺陷，也有電客車集電靴無法自動收放影響故障調(diào)度處理的問題存在，通過對現(xiàn)場設(shè)備多方面分析，設(shè)想出完善建議，從而能進(jìn)一步提高故障調(diào)度處理效率。

1 無錫地鐵直流牽引系統(tǒng)概述

1.1 無錫地鐵直流系統(tǒng)設(shè)備組成

無錫地鐵的每個牽引降壓混合變電所都設(shè)有兩套整流設(shè)備，由35 kV整流變壓器和整流器組成，整流變壓器（主要作用是變壓，將35 kV交流電降低為1 180 V交流電）高壓側(cè)并接于35 kV同一段母線，兩組整流器DC1500V側(cè)饋出至同一母線（單母線不分段方式），這兩套整流機組運行方式為并列運行，并產(chǎn)生等效24脈波的直流電，通過饋線柜將DC1500V直流電供至接觸軌，正線運營列車由集電靴從第三軌受電，后經(jīng)過鋼軌以及回流電纜回流至牽引變電所的負(fù)極柜中，這樣便形成了完整的電流回路。

該系統(tǒng)組成部分及主要設(shè)備為整流機組、DC1500V直流饋線開關(guān)、接觸軌、鋼軌、回流電纜、均流電纜、鋼軌電位限制裝置、負(fù)極刀閘等。

1.2 正常及異常運行方式

在地鐵列車正常運行的情況下，正線接觸軌由接觸軌兩端相鄰的牽引變電所提供列車牽引電源，即正線接觸軌雙邊供電;車輛段、停車場接觸軌由場段內(nèi)的牽引變電所提供列車牽引電源，即場段接觸軌單邊供電。

當(dāng)?shù)罔F正線除了兩端的一座牽引變電所因故障或其他原因退出運行后，通過遠(yuǎn)方或就地合上越區(qū)刀閘，由相鄰兩座牽引變電所對影響的接觸軌供電區(qū)域?qū)崿F(xiàn)“大雙邊”越區(qū)供電。

當(dāng)?shù)罔F正線兩端站牽引變電所因特殊情況無法運行，其對應(yīng)接觸軌區(qū)域由鄰接牽引變電所實現(xiàn)單邊供電;當(dāng)受影響的供電區(qū)域與停車場或車輛段牽引變電所相連，則可以通過場段的牽引變電所對受影響區(qū)域構(gòu)成“大雙邊”供電。

當(dāng)車輛段、停車場牽引變電所退出運行，由于場段的接觸軌區(qū)域為單邊供電，則可通過合上越區(qū)刀閘，由相連正線牽引變電所向受影響的車輛段、停車場接觸軌越區(qū)供電。

在正常情況下，無錫地鐵牽引變電所的兩套整流機組的運行方式為并列運行，當(dāng)其中一套因特殊情況不能正常運行時，另一套整流機組保持正常運行，并由相關(guān)人員嚴(yán)格監(jiān)視設(shè)備情況;當(dāng)運行的單套整流機組又出現(xiàn)異常時，必須立即將其退出運行，并將故障設(shè)備與正常設(shè)備隔離。

1.3 無錫地鐵直流牽引供電能力

單邊供電時，一個直流牽引供電分區(qū)最多只能有2列列車同時啟動。

大雙邊供電時，兩個越區(qū)相連的直流牽引供電分區(qū)最多只能有4列列車同時啟動。

如果區(qū)間內(nèi)有更多的車輛，應(yīng)對其下達(dá)啟動順序，避免直流饋線開關(guān)因多次列車同時啟動導(dǎo)致電流疊加發(fā)生跳閘。

考慮受到牽引系統(tǒng)電壓及鋼軌電位的限制，單邊供電方式一般需要對行車密度進(jìn)行限制，同時單邊供電方式能耗較大，因此在現(xiàn)有條件允許實現(xiàn)大雙邊供電的情況下，盡量不采用單邊供電方式。

2 直流跳閘故障處理

2.1 原則

防止?fàn)恳╇娤到y(tǒng)的故障擴大，防止造成更大影響，消除或隔離故障的根源，快速解除故障對人身和設(shè)備可能造成的安全威脅。

縮減牽引供電系統(tǒng)停電時間，盡可能保持接觸軌供電和設(shè)備持續(xù)運行。

2.2 故障類型

直流饋線開關(guān)保護(hù)動作跳閘，除低電壓保護(hù)、熱過負(fù)荷保護(hù)其它保護(hù)出口動作均可視為線路故障（低電壓保護(hù)、熱過負(fù)荷保護(hù)為系統(tǒng)不正常工作狀態(tài)引起），直流饋線線路故障可分為三類五種情況。

三類：直流饋線開關(guān)本體故障、接觸軌+饋線部分刀閘靜觸頭、直流饋線短電纜+饋線刀閘動觸頭。

五種：主跳、聯(lián)跳所開關(guān)本體故障、主跳、聯(lián)跳所直流饋線短電纜+饋線刀閘動觸頭故障、接觸軌+饋線刀閘靜觸頭。

2.3 處理思路

牽引供電是為了提供列車運行的動力能源，因此當(dāng)接觸軌停電以后，要第一時間通知列車監(jiān)控人員，方便及時采取相應(yīng)措施：阻止列車進(jìn)入接觸軌停電區(qū)域;安排停電區(qū)域區(qū)間正在行駛的列車盡量惰行至前方車站，其他列車調(diào)整為休眠狀態(tài)。

開關(guān)跳閘后，故障與電源并未隔離，要及時操作將電源與故障點進(jìn)行隔離，使兩者間產(chǎn)生明顯斷開點。

故障處理原則要縮減系統(tǒng)停電時間，根據(jù)故障現(xiàn)象通過試送電方式及時恢復(fù)接觸軌供電。

接觸軌是否恢復(fù)供電，都要及時通報，方便后續(xù)行車調(diào)整及乘客組織。

因此直流饋線開關(guān)故障跳閘后，基本處理思路是：通報信息 隔離故障 調(diào)整供電方式 通報信息 跟進(jìn)總結(jié)。

3 存在問題及改進(jìn)建議措施

無錫地鐵目前參與運營的電客車取流部件即集電靴未設(shè)置自動收放功能，當(dāng)直流饋線開關(guān)故障跳閘后，雖電客車已進(jìn)入休眠，但集電靴與接觸軌并未隔離，即與故障設(shè)備未形成物理斷開點。

如果故障原因為電客車高速斷路器至集電靴間線路（如圖1所示）故障接地導(dǎo)致直流饋線開關(guān)跳閘，接觸軌并無故障，但仍無法恢復(fù)送電。

電客車的故障集電靴不能及時收起就無法被救援工程車牽引途經(jīng)有電區(qū)至存車線或回場段，因為會導(dǎo)致其它供電分區(qū)接觸軌開關(guān)跳閘失電，擴大了故障范圍。

若采用人工手動收起集電靴，六節(jié)編組的電客車共有20個集電靴，該操作耗時耗力，在故障發(fā)生的緊急關(guān)頭嚴(yán)重影響故障處理效率。

建議：（1）后續(xù)用于三軌供電的電客車生產(chǎn)改用可自動收放集電靴設(shè)計;（2）對現(xiàn)有電客車的集電靴進(jìn)行可自動收放升級改造。這樣軌、靴故障可清晰判斷并及時處理，大大縮短了故障停電時間，將故障對運營影響降到最低。

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