龚稳
广州地铁集团有限公司，广东，广州510030
一、 概述
1.1研究背景
目前可视化自动接地系统已经广泛运用于城市轨道交通行业，对其深入研究发现系统一次回路设备直接与接触网正极连接，一旦故障将造成接地短路、供电跳闸等影响较大事件，针对可视化自动接地系统一次回路设备进行全面、深入地研究，剖析设备运行过程中的薄弱点，研究改善优化措施提升设备运行可靠性是非常必要的。
2.1设备简介
2.1.2可视化自动接地系统一次设备概况
系统一次设备主要分布在间隔设备层，一次设备直接与接触网正极连接，长期处于高压带电状态，主要包含接地刀闸、熔断器、放电器、电压传感器、直流线缆。如图1所示，当验电闭锁控制器接收到分合接地刀闸指令时，控制器下达接触网（轨）电压检测和判断防误逻辑的命令，系统采用两路电压传感器实时检测接触网（轨）电压，当电压传感器检测到网压小于600V且符合分合闸逻辑时，验电锁解锁，接地刀闸动作；当电压传感器检测到网压大于600V时，放电器启动放电程序将网压降低到600V以下，同时现场符合防误逻辑时，验电所解锁，接地刀闸动作。当一次回路绝缘降低、发生击穿或短路造成一次回路电流大于1A时，熔断器熔断，将故障设备与接触网（轨）分离，起到保护接触网（轨）设备正常运行目的。
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图1 可视化自动接地系统一次设备接线原理示意图
2.2研究方法
2.2.1故障树分析法
使用故障树分析法通过识别其关键过程步骤，识别其失效模式，进而判断失效模式与效应的优先顺序，以确定最佳优化处理方式降低风险。
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障 接地柜刀闸片夹
表4 故障树分析表格
经过FTA分析可识别出可视化一次设备运行可靠性影响关键性因素如表1所示。
表1 影响一次设备运行可靠性关键因素表
故障分类 直流线缆 接地刀闸 元器件 接地柜柜体
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2.2.2检测试验分析法
通过搭建可视化自动接地系统试验检测平台，对可视化系统一次设备功能、技术指标进行测试检验，深入分析元器件及线缆运行指标及功能特性，根据检测试验结果确定可视化系统改善提升方向。
2.2.3分析总结法
结合设备运行过程中发生的故障及问题，深入分析设备工作原理及故障机理，综合检测试验情况，总结可视化自动接地系统运营维护经验及产品改进成果，形成系统化、规范化、精深化的课题研究成果。
三、研究改善措施
3.1元器件性能验证检测
根据上线运行设备组网方式搭建了一套集检测、试验及培训一体的综合性平台，其具备模拟中央级、站级、现场级三级控制功能，具备部分中央级、站级关键报文报警模拟功能，同时具备关键元器件关键指标参数检测功能。
通过对标元器件关键技术指标，参照高压电气设备的相关检测标准，继续拓展性进行关键零部件的检测。相关的检测电路如电压传感器功能检测试验、电压工频耐压试验、绝缘电阻试验。
3.2接地柜柜门防爆优化
既有接地柜可行的改进方向有两个，一是增加柜门强度，主要是加强一次室柜门锁片，根据理论分析，锁片结构形式加强后，可使一次室门板抵抗压力值提升7.8倍，二是主动泄压，主要是通过更改接地柜观察窗材质来实现，观察窗泄压板在受到16kPa气体压力后将产生破裂，主动泄压，方案改造过程中要确保接地柜观察窗密封性、使用寿命不下降，目前两种方案已通过理论分析并进行了试验验证可行。
图14 接地柜门锁天地杆 图15 接地柜侧面观察窗
3.3接地柜接地刀闸研究
针对接地刀闸两种最严重的失效模式进行分析，为接地刀闸绝缘失效以及手动分合闸传动机构失效。
手动分合闸传动机构失效主要通过接地刀闸分合闸是否顺畅进行间接分析，具有一定的隐蔽性，难以提前预防。手动分合闸传动机构可通过日常巡检过程中检查螺杆及环氧树脂杆运行状态。
接地柜按GB/T 25890.1-2010设计，国标规定了标称电压为1.5kV、额定电压为1.8kV的一次设备对地的冲击耐受电压和工频耐受电压。接地柜按最高等级设计并留有余量。日常检修维护过程中重点关注绝缘子与环氧树脂板是否存在开裂现象，做好机械破坏损伤的提前预防更换。
四、研究小结
课题从系统一次回路元器件、线缆技术规范入手研究一次回路设备本身运行可靠性以及设备故障对系统运行可靠性的影响，通过搭建测试平台检测一次回路设备各项技术性能指标，结合设备运行现状，提出产品设计优化、施工工艺控制以及运维经验总结三个提高设备运行可靠性的改善优化措施。
参考文献
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