高速鐵路牽引供電常見故障分析

任 亮

上海高鐵維修段，江蘇杭州 310016

0 引言

滬杭高鐵地處高度發(fā)達(dá)地區(qū)，客流量極大，自2010 年10月1 日開通一年多以來，在各方面努力及配合下，平穩(wěn)的度過了過渡期，目前供電設(shè)備運(yùn)用狀況良好，運(yùn)輸秩序井然，特別是正常運(yùn)營(yíng)的情況下沒有發(fā)生嚴(yán)重的牽引供電和弓網(wǎng)事故。本文從供電部門角度對(duì)滬杭高鐵路開通初期及運(yùn)營(yíng)中供電方面常見故障作些分析及總結(jié)。

1 滬杭高鐵供電常見故障原因分析及處理辦法

1.1 牽引變電相關(guān)故障

牽引變電所最常見的故障是牽引變電所跳閘，牽引變電所跳閘絕大多數(shù)情況不是牽引變電所內(nèi)的故障而是牽引所以外的設(shè)備出現(xiàn)問題后引起的。

1.1.1 故障原因分析

在牽引所故障中斷路器跳閘是最常見故障，滬杭高鐵在近一年多共計(jì)各類跳閘幾十次，跳閘的主要原因主要有以下幾個(gè)方面：1）雷擊引起牽引所跳閘；2）機(jī)車自身原因引起牽引所跳閘；3）過負(fù)荷引起牽引所跳閘；4）外界環(huán)境引起牽引所跳閘。

1.1.2 故障處理及應(yīng)對(duì)辦法

應(yīng)對(duì)以上牽引所跳閘主要從以下幾個(gè)方面：1）滬杭高鐵處于雷暴區(qū)不可能消除雷雨天氣，在每年的雷雨季節(jié)來臨前對(duì)管內(nèi)的避雷設(shè)施及接地系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。檢查內(nèi)容主要包括牽引所、AT 所、分區(qū)所處的避雷針及上網(wǎng)點(diǎn)處的避雷器及其引線等，保證這些避雷設(shè)備設(shè)施符合要求，以限制雷電波的幅值，從而減少跳閘次數(shù)。一旦雷擊引起跳閘后要按要求去故障點(diǎn)巡視，要找出雷擊點(diǎn)并檢查設(shè)備損壞程度，進(jìn)行相應(yīng)處理；2）對(duì)于機(jī)車自身原因引起的跳閘作為設(shè)備管理單位加強(qiáng)與機(jī)務(wù)部門的聯(lián)系來獲得更多的信息，在確認(rèn)為機(jī)車原因跳閘時(shí)對(duì)牽引所跳閘時(shí)機(jī)車所在位置進(jìn)行檢查，避免因機(jī)車故障對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備造成損壞；3）對(duì)于過負(fù)荷引起的跳閘在滬杭高鐵出現(xiàn)過多次，特別是許村牽引所213、214 斷路器在2012 年3 月至5 月頻繁的出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。 要解決這種問題從兩個(gè)方面入手。首先，從牽引所的整定值入手，只要稍微調(diào)高牽引所的整定值即可解決。因?yàn)檫@種現(xiàn)象不是每天都發(fā)生，而是間隔的發(fā)生，說明最大負(fù)荷時(shí)剛好與牽引所的整定值相差不多。其次，延長(zhǎng)該供電臂區(qū)間的列車追蹤間隔或者降低該區(qū)段的列車速度(限制列車取流)；4）對(duì)于外部環(huán)境引起的牽引所跳閘如異物、鳥巢、樹木、絕緣子污閃、臨近線路施工等，最有效手段就是利用監(jiān)控系統(tǒng)盡早發(fā)現(xiàn)并處理，防止事態(tài)擴(kuò)大。

1.2 接觸懸掛及接觸網(wǎng)相關(guān)的故障

接觸懸掛及接觸網(wǎng)設(shè)備故障最常見的就是線間距及零部件松脫。接觸懸掛線索與線索間以及線索與腕臂零部件間都會(huì)產(chǎn)生摩擦，特別是受溫度變化的影響可能導(dǎo)致某些線索與設(shè)備間距不足，從而導(dǎo)致不同設(shè)備間摩擦或電氣燒傷等一系列問題。

1.2.1 故障原因分析

接觸懸掛及接觸網(wǎng)常見的問題主要是關(guān)節(jié)及線岔處線間距不足，主要發(fā)生在承力索、接觸線、彈性吊索、吊弦及接觸懸掛設(shè)備之間。對(duì)照滬杭高鐵接觸網(wǎng)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在正常情況下不會(huì)出現(xiàn)故障，但在隨著外部環(huán)境的變化特別是溫度的變化會(huì)導(dǎo)致線索發(fā)生物理變化。物理變化常見就是線索的熱脹冷縮，線索一旦發(fā)生這種變化原先接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，這樣就會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生。另外，施工過程中的疏忽也會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)故障的發(fā)生，如電連接壓接不規(guī)范。

1.2.2 故障處理及應(yīng)對(duì)辦法

本著“精檢慎修”的原則，發(fā)現(xiàn)線間距不足的處所能夠滿足靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)不能滿足動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主要采用在線索上加裝絕緣護(hù)線條和加裝等位線的方法處理，并定期對(duì)所加的絕緣護(hù)線條進(jìn)行監(jiān)測(cè)。靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)難以滿足且已經(jīng)相磨的處所，制定方案對(duì)接觸懸掛進(jìn)行調(diào)整。對(duì)線索間距的變化規(guī)律還處在摸索階段，在掌握了變化規(guī)律后再進(jìn)行調(diào)整，這樣不會(huì)因反復(fù)調(diào)整對(duì)設(shè)備造成損害。另外，對(duì)于線岔及關(guān)節(jié)式分相定期測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生明顯變化就要重點(diǎn)對(duì)該部位進(jìn)行全面檢查。

1.3 隔離開關(guān)相關(guān)的故障

隔離開關(guān)牽引供電系統(tǒng)中重要設(shè)備之一，設(shè)置隔離開關(guān)的目的主要有：1）通過隔離開關(guān)的開合將需要停電的設(shè)備或線路與電源可靠的隔離，以保證檢修等工作的安排。2）當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)改變供電方式，如越區(qū)供電、迂回供電等。一旦隔離開關(guān)出現(xiàn)故障以上功能將不能實(shí)現(xiàn)。

1.3.1 故障原因分析

隔開開關(guān)常見的故障有以下幾個(gè)方面：1）機(jī)械方面故障要是隔離開關(guān)的刀閘的開合角不到位以、電機(jī)及整理部件損壞、螺栓力矩不夠造成虛接導(dǎo)致電氣燒傷；2）遠(yuǎn)動(dòng)方面故障主要表現(xiàn)在本地與電調(diào)綜自系統(tǒng)顯示不一致或非遠(yuǎn)動(dòng)分合閘及遠(yuǎn)動(dòng)無法操作，其主要原因是綜自系統(tǒng)故障；3）電氣方面故障主要表現(xiàn)為因銅鋁過渡處沒有按要求使用銅鋁過渡板造成化學(xué)腐蝕；4）隔離開關(guān)附屬設(shè)備故障主要是固定在隔離開關(guān)支柱上的附加設(shè)備，如PVC 管等脫落造成故障。

1.3.2 故障處理及應(yīng)對(duì)辦法

針對(duì)隔離開關(guān)常見故障處理方法為：1）機(jī)械方面的故障是對(duì)燒損的靜觸頭進(jìn)行了更換。并定期檢查隔離開關(guān)操作設(shè)備及分合角，通過紅外、紫外等先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及測(cè)溫片等手段加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；2）遠(yuǎn)動(dòng)方面的故障要求廠家定期對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行更換；3）對(duì)于因施工造成未安裝銅鋁過渡的處理辦法要求施工單位對(duì)沒有安裝處所全部重新安裝。4、隔離開關(guān)上附屬設(shè)備脫落主要是固定附屬設(shè)備時(shí)使用了塑料的綁扎帶，經(jīng)長(zhǎng)期日曬雨淋老化斷裂，造成附屬設(shè)備脫落，處理方法是用不銹鋼絲固定并利用各種巡視方式加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

1.4 分段絕緣器故障

本線采用的是吳江天龍DXF—(1.6)Ⅱ分段絕緣器，這種分段以可靠性高被高速鐵路廣泛使用。

1.4.1 分段絕緣器故障

分段絕緣器故障有：1、絕緣滑道被打壞。2、銷弧角斷裂。3、本體電弧灼傷。4、表面碳粉堆積。

1.4.2 故障處理及應(yīng)對(duì)辦法

分段絕緣器主要布置在站場(chǎng)及線路所附近，因此監(jiān)測(cè)、檢查稍微方便一些。在安裝分段絕緣器前仔細(xì)檢查分段絕緣器外觀確保安裝上去是個(gè)合格的分段絕緣器，安裝時(shí)嚴(yán)格安裝標(biāo)準(zhǔn)安裝，然后安裝一年兩次檢查基本能保證分段絕緣器正常使用。很多出現(xiàn)問題的分段絕緣器都是安裝時(shí)存在一定問題，使用很短一段時(shí)間后就暴露出了。對(duì)于使用頻繁的分段絕緣器減少檢測(cè)、檢修間隔，并清掃表面堆積的碳粉，保證分段絕緣器絕緣性能良好。

1.5 避雷器

金屬氧化物避雷器優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品體積小、重量輕、不易破損、運(yùn)輸安裝方便，因此避雷器本身很少出現(xiàn)問題。

1.5.1 避雷器常見故障

避雷器相關(guān)問題有：1、避雷器爆裂。2、避雷器脫離器損壞。3、計(jì)數(shù)器避雷器失效。4、避雷器接地極損壞或電阻過大。

1.5.2 故障處理及應(yīng)對(duì)辦法

避雷器一般安裝在牽引所、AT 所、分區(qū)所上網(wǎng)點(diǎn)上，因此在監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、檢查這些重要部位的同時(shí)對(duì)應(yīng)對(duì)避雷器進(jìn)行同步進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)。首先，實(shí)驗(yàn)合格的避雷器不易發(fā)生爆裂，在安裝前確認(rèn)檢驗(yàn)合格，正確的運(yùn)輸及儲(chǔ)存，定期對(duì)避雷器脫離器、計(jì)數(shù)器、接地極檢查，并對(duì)接地電阻進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。每年雷雨季節(jié)來臨前全部檢查到位，做好相應(yīng)的臺(tái)賬記錄。

1.6 弓網(wǎng)故障

容易發(fā)生弓網(wǎng)故障的地方是線岔、電分相、曲線段及各類線夾處，設(shè)計(jì)存在缺陷或者檢修存在缺陷都會(huì)導(dǎo)致弓網(wǎng)故障。弓網(wǎng)故障是個(gè)綜合性的故障，接觸網(wǎng)或受電弓出現(xiàn)問題都會(huì)造成弓網(wǎng)故障。這里僅對(duì)因接觸網(wǎng)方面產(chǎn)生的弓網(wǎng)故障分析。

1.6.1 常見弓網(wǎng)故障

隨著速度的提高，高速接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)變化顯著增大，受電弓與接觸網(wǎng)之間會(huì)出現(xiàn)離線現(xiàn)象，受電弓會(huì)因?yàn)槟p等產(chǎn)生劃痕甚至損壞。常見弓網(wǎng)故障都是受電弓和接觸網(wǎng)關(guān)系不良引起，主要有：1）脫弓、打弓、鉆弓、抬弓；2）機(jī)車自動(dòng)降弓；3、拉弧。

1.6.2 故障處理及應(yīng)對(duì)辦法

消除弓網(wǎng)故障主要是做好接觸網(wǎng)全面檢查工作，杜絕因失修造成接觸網(wǎng)參數(shù)變化，具體做法：

1）加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、檢修。對(duì)重點(diǎn)設(shè)備做好數(shù)據(jù)記錄及分析，各部螺栓的緊固達(dá)到要求力矩；

2）嚴(yán)格按溫度曲線安裝、調(diào)整接觸網(wǎng)設(shè)備，保證補(bǔ)償裝置、支持裝置、定位器、開關(guān)引線、電連接線在溫度變化時(shí)不致影響受電弓取流或參數(shù)發(fā)生較大變化；

3）加強(qiáng)外部環(huán)境的監(jiān)管。做好線路添乘及巡視，對(duì)上跨橋、上跨線、附近廣告牌、塑料布、節(jié)慶氣球等及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，防止落到接觸網(wǎng)上造成弓網(wǎng)故障；

4）對(duì)下發(fā)的動(dòng)檢數(shù)據(jù)應(yīng)足夠重視，仔細(xì)檢查認(rèn)真復(fù)測(cè)。

2 結(jié)論

高鐵是近幾年發(fā)展迅速，沒有一套成熟的運(yùn)行檢修模式，高鐵的運(yùn)行檢修都還處于摸索階段。探索出一條既安全又高效的設(shè)備養(yǎng)修體現(xiàn)十分重要。為保障人身和設(shè)備安全，設(shè)備管理單位采取了加強(qiáng)措施，確保高鐵接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是我們努力的方向。

[1]劉啟明.最新電氣化鐵道接觸網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工實(shí)用全書.1版，中國(guó)電力出版社，2004，11.

[2]于萬聚，高速電氣化鐵路接觸網(wǎng). 成都西南交通大學(xué)出版社，2003.

[3]李群湛，賀建閩.牽引供電系統(tǒng)分析.1版，西南交通大學(xué)出版社出版發(fā)行社，2007，9.

[4]高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修暫行規(guī)程.中國(guó)鐵道出版社出版發(fā)行，2011，3.

[5]上海鐵路局滬杭高速鐵路技術(shù)規(guī)章文件匯編.上海鐵路局總工程師室，2010，10.

[6]滬杭甬客專滬杭段技術(shù)交底說明書.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2010，3.