試析關(guān)于鐵路10kV配電所直流電源系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)

王建國(guó)

摘 要：合理設(shè)置10 kV配電所能充分滿足鐵路沿線信號(hào)和通信等的供電負(fù)荷需求。因此，必須確保整個(gè)配電裝置具有較高的穩(wěn)定性，從而使鐵路供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)鐵路10 kV配電所直流電源系統(tǒng)的運(yùn)維進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：鐵路；配電所；直流電源系統(tǒng)；硅整流裝置

中圖分類號(hào)：U223.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.098

一般而言，電力系統(tǒng)通常由變電、配電、發(fā)電、輸電和用電等設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)共同組成，是具有較強(qiáng)完整性的工作系統(tǒng)。作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，配電系統(tǒng)的重要性不容忽視，其職責(zé)在于將電力能源向用戶直接分配。鐵路是重要的用電單位，其對(duì)應(yīng)的供電模式為：通過(guò)地方加壓站轉(zhuǎn)盤饋出，使用2趟專線為鐵路10 kV配電所供電，并經(jīng)過(guò)鐵路10 kV配電所進(jìn)行專盤、專線的劃分，向機(jī)務(wù)、車站、公務(wù)、電務(wù)提供貨運(yùn)信息，向車輛、客票等用電單位提供分辨供電。上述各個(gè)部門的用電性質(zhì)一般為一類用電負(fù)荷，期間必須實(shí)現(xiàn)持續(xù)供電，必須杜絕間斷供電問(wèn)題的出現(xiàn)。因此，對(duì)于整個(gè)鐵路供電系統(tǒng)而言，鐵路10 kV配電所占據(jù)著十分重要的地位，必須確保其可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、優(yōu)化供電。

1 鐵路10 kV配電所直流電源系統(tǒng)的運(yùn)維

鐵路10 kV配電所直流電源系統(tǒng)如果圖1所示。

1.1 設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)

1.1.1 硅整流裝置

硅整流裝置主要是由熔斷器、整流變壓器和阻容吸收器三部分組成，可將直流電源提供給配電所。通常選用2套設(shè)備相互作為備送裝置，在配電所中為斷路器合分閘母線和控制母線提供合理的直流電源，對(duì)應(yīng)容量能夠充分滿足合閘所需電流的要求。其中，整流變壓器的主要作用為實(shí)現(xiàn)直流與交流的有效分離，從而使硅整流元件得以優(yōu)化保護(hù)；結(jié)合交流電壓的變化狀態(tài)，整流變壓器可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的應(yīng)用調(diào)整電壓值。通過(guò)整流元件，能將交流電壓整流改變?yōu)橹绷麟妷骸Ｕ麄€(gè)裝置的過(guò)流保護(hù)元件為熔斷器，對(duì)應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)元件為阻容吸收器。

在實(shí)際設(shè)備的使用中，為了確保硅整流設(shè)備可安全、可靠運(yùn)行，必須定期對(duì)其相應(yīng)元件實(shí)施檢查試驗(yàn)工作。具體的檢查項(xiàng)目包括4方面的內(nèi)容：①將整流變壓器的溫度控制在60 ℃以內(nèi)，檢查其是否存在異常情況。②對(duì)裝置外觀進(jìn)行合理檢查，確保元件保持完好的使用狀態(tài)、螺栓可安全緊固等。③檢查輸入、輸出電壓值是否處于正常狀態(tài)。一般情況下，輸入電壓不

宜較高，需將直流母線電壓值保持在225 V左右，一旦電壓值處于過(guò)高狀態(tài)，則需及時(shí)采取有效的調(diào)整措施。④查驗(yàn)整流裝置能否基于額定電壓運(yùn)行，如果長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，則會(huì)導(dǎo)致燒壞硅元件，因此，需將硅整流裝置的溫度控制在100 ℃以內(nèi)。定期實(shí)施的試驗(yàn)項(xiàng)目包括絕緣試驗(yàn)、變比試驗(yàn)、帶負(fù)荷試驗(yàn)、正向平均電流測(cè)試、正反向電阻測(cè)量和元件參數(shù)測(cè)量等。

1.1.2 蓄電池組

220 V蓄電池組正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)與整流設(shè)備并接，用電負(fù)荷所需電流全部由整流電源供給。電池組一般只起到平滑濾波的作用。當(dāng)交流電源消失時(shí)，蓄電池組為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的工作電源，電阻會(huì)逐漸增大，端電壓會(huì)逐漸降低。具體的定期維護(hù)檢查措施有以下5方面：①電池外表面的整潔度，應(yīng)無(wú)沉淀物；②一組電池內(nèi)的液面應(yīng)盡量保持一致，且在規(guī)定范圍內(nèi)；③檢查浮充電流；④檢查電解液的溫度；⑤應(yīng)盡量保持電解液純凈，其中的雜質(zhì)不超過(guò)規(guī)定限度。

鎘鎳蓄電池組通常選用氫氧化鉀溶液作為電解液，正極板的活性物質(zhì)在充電后轉(zhuǎn)化為氫氧化鎳，負(fù)極板的活性物質(zhì)在充電后轉(zhuǎn)化為金屬鎘。在日常維護(hù)中，應(yīng)做好外觀、液面和溫度等項(xiàng)目的檢查；蓄電池組在初次使用前，應(yīng)檢查單只電池的容量是否相同；新的或長(zhǎng)期存放的鍋鎳蓄電池需采用過(guò)充電制充電，充足電后方可使用；鎘鎳蓄電池不允許使用金屬器具將正極或負(fù)極與外殼同時(shí)接觸；運(yùn)行中，應(yīng)定期打開(kāi)橡皮套管放出氣體。

1.1.3 儲(chǔ)能電容裝置

在交流電源正常運(yùn)行時(shí)，通常由硅整流設(shè)備提供電力補(bǔ)給。如果蓄電池組與硅整流裝置同時(shí)存在故障，導(dǎo)致電流較小時(shí)，則儲(chǔ)能電容器裝置會(huì)釋放能量，將200 V直流電源提供給斷路器跳閘回路和控制母線等操作。相關(guān)檢查項(xiàng)目包括是否存在放電聲音和漏油情況；對(duì)外觀展開(kāi)優(yōu)化檢查；對(duì)電容器的實(shí)際充電狀態(tài)展開(kāi)合理檢查；測(cè)試各個(gè)電容器的電容值，并對(duì)比出廠值，將差別控制在10%以內(nèi)；進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，使用500～1 000 V搖表對(duì)接線端子與外殼的間絕緣電阻實(shí)施測(cè)量；進(jìn)行放電測(cè)試工作，一旦電容充滿電，則需將電源斷開(kāi)，運(yùn)用儲(chǔ)能電容帶動(dòng)跳閘線圈實(shí)施分閘操作。

1.1.4 穩(wěn)壓電源裝置

在整個(gè)系統(tǒng)中，通常設(shè)置有2臺(tái)穩(wěn)壓電源裝置，可互相備用。因此，在實(shí)際運(yùn)行中，必須定期觀察，一旦穩(wěn)壓器設(shè)備出現(xiàn)故障，則需將備用穩(wěn)壓器及時(shí)投入運(yùn)行。需要注意的是，因電網(wǎng)中所形成的負(fù)荷變化會(huì)形成交流電壓，直接影響穩(wěn)壓電源輸出，電壓也會(huì)產(chǎn)生變化。因此，必須勤于觀察，認(rèn)真調(diào)整，確保電壓穩(wěn)定、可靠輸出。

1.2 設(shè)備異常的處理辦法

1.2.1 兩點(diǎn)接地故障問(wèn)題的處理辦法

直流系統(tǒng)中出現(xiàn)正、負(fù)兩點(diǎn)接地故障時(shí)，將導(dǎo)致直流熔斷器熔斷，燒壞繼電器的接點(diǎn)；造成跳閘回路短路，導(dǎo)致跳閘線圈拒絕跳閘，進(jìn)而使事故范圍礦大；導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)作，進(jìn)而造成斷路器自動(dòng)跳閘。查找該類故障的主要方式為：結(jié)合具體的系統(tǒng)操作狀態(tài)、運(yùn)行模式、氣候等合理判斷，通過(guò)拉閘各個(gè)饋出回路，認(rèn)真執(zhí)行分路處理。消除時(shí)，需按照信號(hào)、照明和操作順序?qū)⒏鱾€(gè)專用直流回路及時(shí)切斷，時(shí)間應(yīng)控制在3 s以內(nèi)。無(wú)論回路是否能完成接地，均必須將組合開(kāi)關(guān)合住，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)直流回路接地后，需將對(duì)應(yīng)的接地點(diǎn)及時(shí)找出，并采取有效措施消除。 1.2.2 處理電壓過(guò)低故障的辦法

在直流系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生直流母線電壓過(guò)低的問(wèn)題，導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的主要原因包括：硅整流器交流熔斷器一相發(fā)生熔斷；交流電壓值處于較低的狀態(tài)；一相硅元件遭受損壞，形成開(kāi)路；硅整流元件在不同側(cè)位置存在2處整流元件斷路的狀況，實(shí)際的直流電壓值急劇下降至50%；熔斷器接觸不良，導(dǎo)致直流母線電壓降低，直降至額定電壓值的70%. 針對(duì)此類故障，可對(duì)交流電壓的數(shù)值和熔斷器是否熔斷進(jìn)行有效檢查，一旦發(fā)生熔斷，則需更換同等容量的熔斷器實(shí)施試送行為，一旦再次發(fā)生熔斷，則需停用硅整流裝置，并開(kāi)展詳細(xì)、有效的檢查。如果是因?yàn)樽儔浩鬏敵鲭妷哼^(guò)低，則需適當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器分接頭的位置，并進(jìn)行硅元件的具體檢查。

1.2.3 快速熔斷器熔斷的解決辦法

當(dāng)快速熔斷器熔斷時(shí)，需合理檢查直流二次線圈是否短路。如果找到了短路點(diǎn)，則應(yīng)及時(shí)排除，并更換相同容量的熔斷器試送電；由過(guò)負(fù)荷而造成熔斷時(shí)，會(huì)導(dǎo)致硅元件擊穿的問(wèn)題，應(yīng)分析快速熔斷器電流值選擇是否恰當(dāng)，需將電流值控制在規(guī)定范圍內(nèi)。如果無(wú)法找出任何故障原因，則應(yīng)更換相同容量的熔斷器進(jìn)行一次試送，如果仍然存在熔斷問(wèn)題，則應(yīng)及時(shí)找出原因并采取有效的處理措施。

2 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了確保鐵路安全運(yùn)營(yíng)，必須認(rèn)真做好10 kV配電所直流電源系統(tǒng)的安全維護(hù)工作，保障可靠供電，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： A reasonable set of 10 kV substation can fully meet the demand of power supply load of railway signal and communication etc.. Therefore， must ensure that the entire distribution device has high stability， so that the stable operation of the railway power supply system. On the railway of 10 kV substation DC power supply system operation are briefly discussed.

Key words： railway； substation； DC power supply system； silicon rectifying device