铁路牵引变电所故障跳闸的原因和处理措施张玉--中国期刊网

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铁路牵引变电所故障跳闸的原因和处理措施张玉

发表时间：2021/4/28 来源：《电力设备》2020年第33期作者：张玉廖福强谌述超康亚周

[导读] 摘要：在电气化铁路运营过程中，应用牵引变电设备为铁路电力机车提供电能。

        （中铁通轨道运营有限公司浙江省温州市 325088）
        摘要：在电气化铁路运营过程中，应用牵引变电设备为铁路电力机车提供电能。在铁路运行过程中，牵引变电设备发挥着重要的作用。因此需要保证铁路牵引变电设备运行的安全性和稳定性，保证铁路安全稳定的运行。由于铁路牵引变电设备运行过程中受到多种因素的影响，因此需要运用先进的技术手段，并采取具体的保护措施，优化牵引变电设备控制方式，为铁路正常、稳定的运营打下坚实的基础。
        关键词：铁路牵引变电；故障跳闸；原因；措施
        引言
        随着社会经济的不断发展，我国各个行业的发展速度都在大幅提高，国家对铁路建设的投资也在逐渐加大，铁路建设迅猛发展，电气化铁路因其技术经济上的优越性成为铁路建设的主流方向。以电气化铁路牵引变电设备为研究对象，探讨铁路牵引变电设备稳定性对铁路安全的重要意义，重点探究影响铁路牵引变电设备稳定性因素，并针对主要因素进行深入分析，提出提高运行设备稳定性的措施，保障铁路运行安全。
        1铁路牵引变电设备的相关简介
        牵引供电系统是电气化铁路的重要组成部分，向电力机车供给牵引电能，其主要由牵引变电所和接触网两部分组成。牵引变电所把高压输电线送来电能通过降压与变流之后传输到接触网，由接触网向电力机车提供电能。牵引变电所是牵引供电系统的心脏，接触网是牵引供电系统的动脉，二者的稳定性直接影响电气化铁路的运行安全。由于单个牵引变电所容量有限，因此在铁路沿线每隔一定距离设置一个牵引变电所，保证电能输送充裕。另外，当某个变电所出现故障无法运行时，可以由相邻变电所越区供电，提高了供电系统的稳定性。目前京沪线、京九线、温州轨道交通S1线等各牵引变电所之间的距离一般为40~50km。由于牵引变电设备在铁路供电系统的核心地位，牵引变电设备稳定性出现问题，就会直接对铁路运行安全产生影响，并有可能带来极其严重的后果。为了保障铁路运行安全，就必须提高铁路牵引变电设备的安全性与稳定性，加强运营维护工作。
        2铁路牵引变电所故障跳闸的主要原因分析
        2.1变电所容量不符合实际的输送量
        现阶段，从实践情况来看，大多数的铁路牵引变电所都在某种程度上存在着主变容量设计不够科学合理的问题，与具体运行环节是输送的电容量不够对称，当前朔黄铁路新增扩容，其运行方式变为现在的AT供电方式，牵引变电所的主变压器容量超过31500kva，通过这样的设计以满足铁路线路的吞吐量。但是结合具体情况来看，其他地区的绝大多数的牵引变电站所内部都有着比较典型的超负荷运行的问题，在这样的情况下导致变电所相关设备故障跳闸问题时有发生。
        2.2相关地区的电网系统构建不够完善
        铁路电网的基本根基是不同地区的电网系统，然而相关地区的电网系统因为受到外部环境或者内部因素的影响，极有可能出现不够安全稳定的情况，特别是在外部的供电调节、供电区域内部出现线路不够安全稳定的情况，就会严重影响铁路牵引变电所的供电质量。当前，在铁路线路的运行过程中，需要不断的扩建和改建等等，由此导致该方面对于供电需求日益提升，而相关地方电网建设并没有充分与时俱进，没有跟进铁路的发展建设步伐，在这种情况下就会使其供电质量大打折扣，其中最显著的问题体现在供电线路长度过大，使得电流输送效率和质量十分低下，有巨大损失，也进一步提升了设备的运行负荷。除此之外，因为铁路大多数是在山林地区建设，某些地区的管辖范围是平原，但自然条件十分复杂，有很多隧道等等，这在很大程度上严重影响到地区电网的铺设。
        2.3牵引工况的不良影响
        牵引供电系统对于高速铁路来讲，有着至关重要的作用，它可以结合实际情况为其提供切实有效的牵引用电，同时它也是货运重载铁路，也就是煤炭运输组至关重要的动力源泉。牵引工况主要是指在供电的状态下，车辆所呈现出的状态。例如，车辆在加速的情况之下，就会在很大程度上降低供电网络的电压。牵引变电所在天窗作业过程中，会严重降低变电所内部的电压值，维持在110kv左右，我们的变电所为进线110kv，为两路一路主供，一路备供，经过变压器降压至27.5kv供给电力机车。如牵引变电所在天窗作业以外，电压值会呈现出比较显著的波动，在这样的情况下使得牵引变电所出现一定的故障。
        2.4上网开关接地防雷系统存在的问题
        在牵引供电设备中包括上网隔离开关及接触网分享开关，但火车运行环境十分恶劣，这必然会导致开关受到污染、雷击及其他因素的影响，容易发生馈线跳闸故障，严重时还会影响到就近的变电设备。而且在实际运行的过程中，网管接地装置和系统容易受到雷击而导致接触网设备故障的发生。这主要是由于接地系统中接触网中的本体和分相隔离开关结构箱属于共用接地系统，这样就导致防护措施存在严重缺失的问题，无法起到具体的防雷效果。

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        2.5较长的故障判断时间
        在变电所日常运行的过程中，故障告警通常以文字作为主要的表现形式，在变电所后台机界面中，主接线图占据较大的位置，在主接线图下方显示故障信息，通常会显示最近3次故障信息。但由于告警信息存在多而杂的情况，信息显示又较少，这就导致一些故障信息容易被忽视掉，无法对其进行有效的处理，即使浪费大量的时间和精力，也无法实现对信息的有效筛选。即对于可用的各种信息无法准确判断，从而导致维修故障的机会和时间被耽误。
        3铁路牵引变电所故障跳闸的处理措施分析
        3.1针对铁路的走向进行科学合理的规划
        在运输密度不同的情况下，对于牵引变电站供电质量也会造成十分严重的影响，为了对其进行充分的控制，就需要科学合理的规划原有的铁路线路，尽可能有效避免或者减少迂回路线，使上坡的几率进一步降低。在实践的过程中，如果迫不得已必须进行上坡，在这样的情况下，也要通过供电线路长度限制，对其进行科学合理的调整。与此同时，也要指挥调度中心有效把控好车辆的运行频率，从根本上有效规避车辆运行过程中所呈现出的高峰期和低谷期，以此确保变电所能够安全稳定的运行，使供电负荷保持在均衡的状态下。除此之外，也要进一步结合变电所本身能够承受的压力范围，来有效控制好超载运输等情况。在其运输之前，要严格细致的检测物品的重量，从根本上有效避免其损害到输电线路。
        3.2缩短对铁路牵引变电设备的故障判定和诊断时间
        在原有的变电所运行状态下，会出现告警信息繁杂而导致故障诊断和判定时间延长的问题。针对这一故障现象和问题，我们要创新思维，注重在第一时间内快速筛选和诊断铁路牵引变电设备的故障，在保持系统的功能运行状态下，可以对原有的变电所的控制后台加以改进和优化，采用调用自带的软件，并且针对原系统中文字告警的问题，采用虚拟光字牌，在这个虚拟光字牌的运用之下，可以对铁路牵引变电设备中的信息进行分类显示、分颜色显示，如：红色表示正常运行状态；绿色表示告警信号等，这样可以在值班人员日常巡视的时候，及时快速地发现牵引变电设备的故障信息，如：控制回路断线等故障，有利于工作人员快速实现对故障信息的甄别和判断，从而及时实现对故障的处理。
        3.3优化牵引变电设备的控制方式
        在铁路牵引变电设备的运行之中，为了增强其安全性和稳定性，还可以通过对其控制方式的优化改进方式，更好地减少设备的故障状态。目前主要采用的电源是10kV和27.5kV的电源，并以10kV的电源为主要供应电源，然而这种电源贯通方式容易受到外界因素的影响，还存在极其频繁的单相接地问题，在缺乏低压断相保护的条件下，致使交直流设备受到烧伤和损坏。针对上述问题，可以对牵引变电设备的控制方式加以改进和优化，在10kV电源的低压一侧，加装断相保护，这样可以在线路单相接地的时候，较好地闭锁低压电源的“倒切”现象。并且，还可以采用加装延时装置、在低压切换回路等方式，有效地规避线路故障后备投、重合闸等时限，减少低压设备频繁切换产生的冲击，提升铁路牵引变电设备的安全性和稳定性。
        3.4提高运营维护人员能力
        设备因素和自然因素无法有效解决，而人为因素由人的主观能动性决定，可以有效控制。在铁路后期的运营过程中，牵引变电设备运营维护人员的能力对设备安全起到决定性的作用。一是增强运营维护人员的责任意识，运营维护人员对设备安全稳定运行负有直接责任，运营维护人员认真履行岗位职责，严守安全生产红线，切实担负起保安全保畅通的使命与担当。二是提高运营维护人员业务素质。牵引变电设备技术含量越来越高，对运营维护人员的业务素质提出了新的要求，应不断通过培训教育、技术练兵、经验交流等形式，提高运营维护人员的业务素质。
        3.5对于线路抢修机制进行不断的完善和优化
        在实践的过程中，要针对原本的线路铁路牵引变电所线路抢修机
        制和制度进行切实有效的完善和优化，与此同时要尽可能在线路中配备相对应的自动化、智能化监督管理设备，使其呈现出智能化的效果，这样才能及时有效地发现问题，并对其进行充分处理。要在变电所内部安装相对应的监控节点，然后实时监测变电所内部的电闸运行情况。如果出现故障跳闸，可以通过远程自动化检测系统将相应的数据向总控制中心进行及时有效的报告，然后控制中心可以结合故障的根源和表现出的情况，委派专业人员对其进行切实有效的维修和养护。除此之外，在日常运维管理过程中，要结合实际情况，进一步有效加大对实际情况进行演习和模拟的频率，使维修人员的专业技能和业务素养充分提升，确保抢修机制能够发挥应有的作用和效能。
        结束语
        在当前的时代背景下，我国铁路事业实现了迅猛的发展，各类新技术和新设备不断应用，针对这样的情况，就需要着重做好铁路牵引变电所的运维管理工作，针对故障跳闸等问题要进行严格细致的分析，进一步高度关注跳闸问题的原因，据此，切实有效地提出和落实相对应的处理措施，在实践的过程中落实各项技术要点，以此确保铁路牵引变电所能够为铁路安全的运输提供更加高质量的电能。
        参考文献
        [1]刘李梅.如何提高牵引变电设备运行稳定性[J].中国高新技术企业，2014（6）：81-82.
        [2]王玉红，王刚.一体化管控在变电设备运维、检修中的应用分析[J].科技创新与应用，2017（3）：184.