接觸網(wǎng)故障跳閘分析判斷與預(yù)防

劉成保 王志文 劉黎曉

(1.大秦鐵路股份有限公司太原供電段，山西 太原 030013； 2.中鐵建電化局，四川 成都 610300)

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接觸網(wǎng)故障跳閘分析判斷與預(yù)防

劉成保1王志文2劉黎曉1

(1.大秦鐵路股份有限公司太原供電段，山西 太原 030013； 2.中鐵建電化局，四川 成都 610300)

結(jié)合鐵路接觸網(wǎng)現(xiàn)場故障案例，分析了影響接觸網(wǎng)設(shè)備故障的主要因素，從維護(hù)饋線微保裝置、組織接觸網(wǎng)檢修、快速查找故障點(diǎn)等方面，提出了預(yù)防接觸網(wǎng)故障的措施，從而確保鐵路的正常運(yùn)行。

電氣化鐵道，接觸網(wǎng)，變電所，保護(hù)裝置

0 引言

電氣化鐵道安全不間斷供電是確保運(yùn)輸暢通的根本保證，牽引變電所和接觸網(wǎng)是供電回路中最重要的組成部分，他們相互關(guān)聯(lián)，互為控制，在接觸網(wǎng)運(yùn)行異常時，啟動牽引變電所保護(hù)裝置動作，切除故障點(diǎn)，并顯示跳閘期間故障數(shù)據(jù)。同時牽引變電所饋線保護(hù)裝置自身故障也同樣制約設(shè)備的正常運(yùn)行。

牽引負(fù)荷設(shè)備即電力機(jī)車是運(yùn)行主體，接觸網(wǎng)懸掛、供電線、正饋線、供電電纜、絕緣錨段關(guān)節(jié)、隔離開關(guān)及防雷等設(shè)備是供電主回路，牽引變電所中電壓互感器、電流互感器、保護(hù)裝置二次等保護(hù)設(shè)備是監(jiān)控主體，斷路器是動作主體。保護(hù)裝置通過監(jiān)測負(fù)荷設(shè)備的電氣參數(shù)變化決定饋線微機(jī)保護(hù)裝置是否動作。外部環(huán)境是影響接觸網(wǎng)設(shè)備參數(shù)發(fā)生變化引起饋線保護(hù)裝置啟動的客觀因素。

1 牽引變電所饋線微機(jī)保護(hù)裝置的配置原則

饋線微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)主保護(hù)為三段式阻抗保護(hù)，另設(shè)過電流保護(hù)作為阻抗保護(hù)的后備保護(hù)，電流速斷保護(hù)作為阻抗保護(hù)的輔助保護(hù)，保護(hù)啟動后進(jìn)行一次自動重合閘，標(biāo)定故障點(diǎn)與變電所間的距離，AT供電方式下分別對T線、F線的電流、電壓、故障距離進(jìn)行實(shí)時測量。

2 牽引變電所保護(hù)裝置故障案例分析

微機(jī)保護(hù)裝置由交流采樣板、電源板、CPU主板、出口板、信號板、接口板等插件組成，配有電流、電壓引入，饋線斷路器機(jī)構(gòu)、蜂鳴器等外部采集、動作、音響回路。正常運(yùn)行時必須保證各部件狀態(tài)良好，才能確保對接觸網(wǎng)故障的迅速切除，并發(fā)出報警音響提醒值班人員立即反饋跳閘信息。

2.1 無故障原因保護(hù)出口跳閘

2004年1月以來，平社變電所213斷路器多次無任何跳閘信號而自動分閘，經(jīng)分析是出口板內(nèi)STJ常開接點(diǎn)返回性能不可靠，受到環(huán)境震動所致。

2.2 保護(hù)裝置交流采樣異常

2008年9月，忻州變電所212斷路器微機(jī)保護(hù)裝置屏幕點(diǎn)亮“PT斷線”故障報文，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)交流采樣回路外部輸入電壓正常，其原因是交流采樣板電壓變換器內(nèi)部斷線故障所致。

3 接觸網(wǎng)設(shè)備故障案例分析

3.1 極限溫度影響

1)2015年3月三交變電所3號、4號饋線跳閘，當(dāng)時重合閘未投入，經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)是孟門至留譽(yù)間(孟門變電所一直未送電)孟門隧道進(jìn)口59號正饋線與承力索交叉處因氣溫回升間距小斷續(xù)放電(已調(diào)整間距)，跳閘報告顯示T線電流和F線電流大小相近。

隧道進(jìn)出口正饋線弛度受高溫影響與承力索交叉處間距小，形成T-F故障。瓦日線76座隧道多數(shù)隧道口存在正饋線與承力索交叉安裝的問題，特別是孟門隧道進(jìn)出口、小疙瘩隧道進(jìn)口等處，正饋線跨距長、弛度大，易造成線索間距小于規(guī)定指標(biāo)，直至跳閘斷線。

2)2015年1月石樓變電所3號、4號饋線跳閘，當(dāng)時重合閘未投入，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是隰縣站39號正饋線絕緣子因連續(xù)氣溫下降內(nèi)翻造成正饋線對肩架支撐放電，正饋線斷落，跳閘報告顯示F線電流數(shù)值大。

附加懸掛正饋線懸掛點(diǎn)高度突變處，正饋線絕緣子受低溫影響內(nèi)翻與肩架斜撐、跳線距離小，形成F-R故障。 隰縣等車站正饋線懸掛點(diǎn)的高度在風(fēng)雨棚兩端變化明顯；隧道口、曲線處正饋線安裝轉(zhuǎn)角大，正饋線絕緣子內(nèi)翻，易造成安全距離小于規(guī)定指標(biāo)，直至跳閘斷線。

3.2 其他環(huán)境影響

1)2008年3月北同蒲陽曲—高村間上跨接觸網(wǎng)的電力線斷線掉落在接觸網(wǎng)上，造成陽曲變電所兩條饋線短路跳閘。上跨接觸網(wǎng)的廢棄設(shè)施和不穩(wěn)定狀態(tài)的電力線，極易斷線掉落造成接觸網(wǎng)短路跳閘。

2)2015年8月瓦日線柏樹溝隧道進(jìn)口上行臨縣至臨縣北396號錨柱隨基礎(chǔ)整體下陷，中斷瓦日線行車數(shù)小時，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該處保護(hù)線斷股，導(dǎo)高下降，定位器作用失效，拉出值超標(biāo)，屬于典型的T-R故障。路基處支柱基礎(chǔ)受汛期雨水影響，嚴(yán)重沉陷，不具備行車條件。

3)2015年12月三交變電所2號饋線跳閘。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)瓦日線三交至臨縣間上行杜家?guī)X2號隧道進(jìn)口T線上網(wǎng)點(diǎn)供16號隔離開關(guān)支柱處地面有一只貓頭鷹被電擊致死。

瓦日線鳥害不是傳統(tǒng)意義上的在架構(gòu)上搭建鳥窩，而是冬季野生鳥如鴿子、紅嘴鳥、貓頭鷹等在隧道口飛落，觸及隧道內(nèi)的懸掛、正饋線及隧道外的上網(wǎng)點(diǎn)設(shè)備，引發(fā)多種形式的跳閘。2015年冬季接觸網(wǎng)多次跳閘，經(jīng)巡視檢查發(fā)現(xiàn)均為鳥害，以各種鳥類飛到隧道內(nèi)翅膀短接正饋線居多，也有少數(shù)是紅嘴鳥、貓頭鷹飛到隧道內(nèi)短接平腕臂頂部造成，前者為F-R故障，后者為T-R故障。只有一例是貓頭鷹早晨飛落到隧道口外供電線上網(wǎng)點(diǎn)供電支柱隔離開關(guān)處短接造成，為T-R故障。

3.3 施工影響

1)2015年8月瓦日線留譽(yù)變電所3號、4號饋線送電不成功，出現(xiàn)一合即跳問題，經(jīng)對二次接線反復(fù)檢查確認(rèn)無問題。后經(jīng)發(fā)現(xiàn)該故障是孟門至留譽(yù)間青龍分區(qū)所內(nèi)隔離開關(guān)引接的供電線T線與F線接反,為T-F故障。施工期間，施工、監(jiān)理、監(jiān)管人員責(zé)任心不強(qiáng)，把關(guān)不嚴(yán)，都將埋下安全隱患。

2)2015年1月瓦日線石樓變電所1號、2號饋線跳閘，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)石樓變電所外供電線下方有大型打樁機(jī)正在施工作業(yè)，樁機(jī)頂部碰觸供電線造成接地跳閘。施工期間，作業(yè)人員違反營業(yè)線施工安全管理有關(guān)規(guī)定，違章作業(yè)，導(dǎo)致跳閘中斷行車供電。

4 預(yù)防措施

4.1 維護(hù)饋線微保裝置

饋線微機(jī)保護(hù)裝置作為故障應(yīng)急的第一響應(yīng)點(diǎn)，它的運(yùn)行狀態(tài)是否良好直接決定故障能否第一時間被發(fā)現(xiàn)，同時還影響保護(hù)正常出口動作，切斷故障點(diǎn)。要求變電所值班人員按規(guī)定對微機(jī)保護(hù)裝置的狀態(tài)進(jìn)行巡視，監(jiān)測運(yùn)行燈光正常，無異常顯示，發(fā)現(xiàn)呼喚及告警信息要第一時間匯報處理。

4.2 組織接觸網(wǎng)設(shè)備平推檢修

重點(diǎn)對正饋線與承力索交叉處、正饋線絕緣子內(nèi)翻處進(jìn)行了調(diào)整處理，主要處理孟門隧道、小疙瘩隧道和留譽(yù)站、隰縣站、石樓縣站存在的問題。

4.3 消除上跨接觸網(wǎng)的安全隱患

2015年以來對瓦日線8處存在安全隱患的廢棄上跨設(shè)施全部進(jìn)行了拆除，包括有線電視電纜1處、民用電話線1處、6處廢棄的10 kV電力線。對52處正在運(yùn)行的上跨電力線，均與產(chǎn)權(quán)單位簽訂了安全互保協(xié)議，明確了產(chǎn)權(quán)單位負(fù)責(zé)人聯(lián)系方式和電力調(diào)度電話，同時對上跨線全面排查一遍，確定了準(zhǔn)確的上跨位置公里標(biāo)，對安全隱患處所進(jìn)行整修直至達(dá)標(biāo)。

4.4 對支柱基礎(chǔ)整治

對管內(nèi)路基區(qū)段支柱基礎(chǔ)缺陷處所全部進(jìn)行了重點(diǎn)巡視，對接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)塌陷進(jìn)行了培土夯實(shí)，同時建立支柱基礎(chǔ)臺賬。

4.5 安裝驅(qū)鳥裝置

在硬橫梁上安裝驅(qū)鳥網(wǎng)，在隔離開關(guān)和避雷器支柱上安裝驅(qū)鳥器，在隧道入口鄰近接觸網(wǎng)處安裝驅(qū)鳥裝置，建立鳥窩處所臺賬。

4.6 盯控施工現(xiàn)場

嚴(yán)格執(zhí)行營業(yè)線施工安全管理有關(guān)規(guī)定，按標(biāo)接線、按標(biāo)安裝，發(fā)現(xiàn)影響安全的作業(yè)要立即制止，接觸網(wǎng)帶電的情況下嚴(yán)禁任何大型機(jī)械進(jìn)場施工。

4.7 快速查找故障點(diǎn)

通過實(shí)際摸索，每次跳閘后對微機(jī)保護(hù)裝置狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，再對跳閘報文進(jìn)行分析，區(qū)分電流速斷與阻抗Ⅰ段，比較T線電流和F線電流數(shù)值大小，找出故障電流明顯大的T線或F線故障距離。

無論電流速斷還是阻抗保護(hù)動作，需明確一下跳閘電流的大小，結(jié)合重合閘動作成功與否，初步確定是瞬時故障還是永久性故障，AT供電方式要比較跳閘時T線電流和F線電流的大小，比較T線和F線電流大小，預(yù)判T線電流和F線電流是否相近還是完全一致，只要確認(rèn)兩個電流大小相近，一般就按照T-F短接故障進(jìn)行排查。如果是某一方電流明顯大于另一方，一般就按照大電流一方有故障進(jìn)行排查，初步確定故障點(diǎn)范圍。

5 結(jié)語

保護(hù)裝置、接觸網(wǎng)設(shè)備、接觸網(wǎng)外部環(huán)境是統(tǒng)一聯(lián)動的整體，接觸網(wǎng)設(shè)備是內(nèi)因，外部環(huán)境是外因，共同啟動保護(hù)裝置，在一定意義上保護(hù)裝置是實(shí)現(xiàn)時效性、速動性、選擇性、準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一旦接觸網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)無論內(nèi)因還是外因發(fā)生變化，保護(hù)裝置立即啟動。為迅速查找故障點(diǎn)，對每一次跳閘均應(yīng)現(xiàn)場分析，準(zhǔn)確預(yù)判外部故障所在，實(shí)現(xiàn)迅速排除故障的目標(biāo)，確保接觸網(wǎng)供電安全可靠不間斷。

The analysis judgement and prevention on contact network failure tripping

Liu Chengbao1Wang Zhiwen2Liu Lixiao1

(1.TaiyuanPowerFeedSection,DaqinRailwayLimitedCompanybyShare,Taiyuan030013,China; 2.ChinaRailwayConstructionElectrochemistryBureau,Chengdu610300,China)

Combining with the field failure cases of railway contact network, this paper analyzed the main factors influence of the contact network equipment failures, from the maintenance feeder protection device, organization contact network inspection and maintenance, quickly finding fault points and other aspects, put forward the measures prevention of contact network failures, to ensure the normal operation of railway.

electrified railway, contact network, substation, protection device

1009-6825(2016)11-0154-03

2016-01-28

劉成保(1964- )，男，助理工程師； 王志文(1991- )，男，助理工程師； 劉黎曉(1967- )，男，助理工程師

U225

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