鐵路電力設備故障分析及預防的探討

王 文 勝

(大秦鐵路股份有限公司，山西 太原 030013)

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鐵路電力設備故障分析及預防的探討

王 文 勝

(大秦鐵路股份有限公司，山西 太原 030013)

介紹了鐵路變配電及線路設備常見的故障類型，分析了鐵路電力設備出現(xiàn)各種故障的原因，并提出了相應的防治措施，從而滿足鐵路輸配電安全且不間斷供電的要求。

鐵路，變配電，線路設備，故障

0 引言

鐵路電力以35 kV和10 kV系統(tǒng)為主。其中變配電及線路設備是電力系統(tǒng)的重要組成部分。鐵路變配電及線路裝備的特點是：點多、線長，徑路復雜，交叉跨越各類線路、道路、建筑物、構筑物、河流等地理環(huán)境，平行于鐵路布置，運營年份不同，設備質(zhì)量參差不齊，室外設備多，天氣和環(huán)境影響較大，設備故障常有發(fā)生，危及鐵路運輸安全。分析變配電及電力線路故障原因，探討故障的成因規(guī)律，制定行之有效的加強和預防舉措，杜絕和降低變配電及電力線路設備故障率，確保鐵路運輸可靠用電。

1 變配電及線路設備常見故障類型

1.1 變配電設備故障

變配電設備包括變壓器、調(diào)壓器、高壓補償器、高壓開關柜、低壓保護屏、低壓控制屏、交直流電源屏、綜合自動化系統(tǒng)等，輸配電線路包括架空和電纜線路、桿上開關、開關箱、配電盤等設備。常見的變配電設備故障有：聲音異常、放電、閃爍、接線端發(fā)熱、保護誤動、保護拒動等電氣類型；機構不良、聯(lián)鎖不控、接點松動、銷釘缺失等機械類型；功能突變、性能異常、定值不穩(wěn)等綜合自動化類型。這些故障極易造成變配電設備誤動、拒動或跳閘故障，中斷供電。

1.2 輸配電線路故障

輸配電線路包括高低壓架空線路和高低壓電纜線路。常見的故障有：導線斷股斷線、絕緣子擊穿、各零部件銹蝕嚴重脫落線路等設備本體類型；臨近線路砍伐樹木修剪樹枝、電纜徑路上人工或機械開挖土方、臨近線路搭建建筑物、構筑物，臨近路邊或田間桿塔、拉線的機械作業(yè)等外力破壞類型；雷雨天氣的雷擊、大雨和暴雨的雨水沖刷、大風、風暴、冰雪霜凍均能導致倒桿和斷線故障的發(fā)生等天氣因素的故障類型。 老化設備及老化零配件更新不及時、檢修工藝標準不高、維護保養(yǎng)偷工減料、漏檢漏修失修等管理和維護不到位引起的故障。

2 10 kV線路故障分析

2.1 線路相間短路故障

線路檔間弧垂超標遇有大風時，極易引起碰線造成相間短路，兩相絕緣擊穿構成通路易引起相間短路。

2.2 跌開故障

熔斷器因操作不當容易引起相間短路、極易造成熔絲熔斷或熔管拉弧和爆炸。我段管內(nèi)鐵路貫通線路上跌落式熔斷器分布處所多，運行時間多達10年以上，因老化嚴重或維護不當，較長時間未能全部定期校驗，不時有絕緣破壞導致短路或接地故障的發(fā)生。

2.3 雷擊過電壓引起的閃絡短路故障

我們管內(nèi)變配電所外電源線路和貫通線路將近2 000 km，多數(shù)分布在城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村周邊、山區(qū)和丘陵之間，20%～30%的線路又處在重雷區(qū)，線路防雷措施脆弱，線路上僅配置避雷器，每年夏季，遇有雷雨天氣，雷擊過電壓擊穿避雷器，引起相間短路，線路保護動作導致跳閘，中斷供電。避雷器和線路絕緣子如遭受直擊雷，或爆炸或擊穿造成自身故障，也易發(fā)生相間短路。

2.4 遭受外力破壞故障

由于架空線路在野外架設，遭受外力或不良天氣發(fā)生的短路故障較多。汽車行走或田間機械作業(yè)，撞桿或撞拉線等外力破壞線路導致導線間短路、倒桿、斷線故障時有發(fā)生，大風掀起彩鋼板等金屬物體搭在線路上，造成相間短路、在污染較嚴重的地區(qū)線路絕緣子表面污穢引發(fā)的相間或接地短路、電纜線路被開挖或移動等外力破壞導致線路故障等也屢見不鮮。

3 變壓器常見故障原因分析

根據(jù)我段運行資料統(tǒng)計表明，大容量的變壓器故障機會要比小容量的變壓器少，變壓器線圈部分最常發(fā)生故障，故障率約占65%。而絕緣老化和層間絕緣的損壞約占2/3。其次是潮氣或雨水侵入油箱；高低壓套管損壞；轉換調(diào)壓開關的不良；其他如鐵心和零件事故所占比重較小。在制造上結構考慮比較周全的大容量變壓器故障較少，電氣距離較大，采用的材料質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。

3.1 轉換調(diào)壓開關的不良

變壓器轉換調(diào)壓開關的損壞80%是靜觸頭和動觸頭之間的接觸面的燒損，由于老式轉換調(diào)壓開關結構上存在缺陷，壓力不足以緊密接觸，或分接頭轉換位置不能準確到位，或由于過負荷產(chǎn)生的電動力，使調(diào)壓轉換開關靜觸頭和動觸頭間產(chǎn)生電弧等原因損壞轉換調(diào)壓開關。

3.2 高低壓套管損壞

變壓器套管在箱外和內(nèi)，其對地電氣距離不長，遇有過電壓或瓷瓶積垢時極易引發(fā)閃絡；由于1.2 kVA～315 kVA小容量變壓器在我段比重大，加之不合標準和裝置不適當，高低壓套管損壞的事故屢見不鮮。

3.3 變壓器油絕緣水平降低

一年四季，雨季和潮濕天氣約占1/3。變壓器油位隨著氣溫和油溫發(fā)生高低位變化，遇有潮濕空氣進入變壓器內(nèi)，與變壓器中的絕緣油相接觸，絕緣油吸潮絕緣強度降低，變壓器內(nèi)的絕緣材料受潮，電氣性能加速降低，不可避免地產(chǎn)生絕緣擊穿或閃絡，形成事故。

3.4 線圈絕緣老化

我段運行中的變壓器，其繞組均是銅、鋁導線外包絕緣。絕緣均屬A級，按照國家標準其最高溫升為65 ℃，如長時間超過此溫度運行，將引起絕緣材料變脆，加速老化，一旦絕緣損壞到一定程度將造成絕緣擊穿，形成匝間或層間短路。因此，預防絕緣老化，應嚴格卡控變壓器的負荷和溫升，絕不可隨意接入過多的負荷，造成長時間過負荷運行。

4 配電及線路設備常見故障預防措施

4.1 配電及線路設備故障采取的措施

安裝小電流接地自動選線裝置。在我段所轄變配電所樞紐配電所環(huán)干線回路多、多達十余條，而區(qū)間配電所饋出回路少，少則4條，在變配電室環(huán)干線或貫通饋出回路安裝接地故障檢測裝置，按照整座配電所饋出回路全部安裝，遇有回路中發(fā)生單相接地故障就可以自動選線報警，準確率高、速度快，可以改變對非故障線路不必要的拉路試驗的傳統(tǒng)人工選線方法，防止故障擴大，減少了非故障線路的停電次數(shù)，提高了供電可靠性。

安裝接地故障指示器或斷路器，地點設在支路上T接處。利用更改或新建、大修的機會，在既有線路分段、分支處，增設開關。由于我段所轄輸配電線路單一，變配電所電源線路按照規(guī)定為獨立電源，專盤專線，而貫通線路T接僅為小容量變壓器，故采用檢修周期長、滅弧性能和絕緣好的隔離開關或負荷開關即可。同時在T接處，安裝故障指示器，遇有發(fā)生線路接地或故障，能夠及時發(fā)出閃爍的燈光信號，即可迅速發(fā)現(xiàn)線路分支發(fā)生故障。

4.2 配電及線路設備維管采取的措施

1)實行定期檢測檢修制度。按照修程修制貫通線路、電源線路上三極或單極隔離開關、避雷器、絕緣子、接地電阻、變壓器、跌落式熔斷器等桿上、桿下設備，定期或周期進行檢測，及時消除安全隱患和設備缺陷。

2)制定并完善故障(事故)應急預案。經(jīng)常開展事故修復演練，加強線路故障排查能力。依據(jù)故障表象，判斷故障所在的區(qū)段或處所，分段或分功能線別查找。所有故障中最難排查的故障是長大線路的接地故障和電纜故障。電纜故障運用電纜故障檢測儀和路徑儀等儀器，快速排查故障。線路接地故障，則采用分段遙測絕緣方法，快速排查。

3)建立健全運管檢修制度。強化規(guī)章制度的貫徹落實，健全技術檔案和臺賬，做好運行和維護記錄，強化設備質(zhì)量意識，加強運行參數(shù)的技術分析和檢修質(zhì)量的運行質(zhì)量分析，分析和研判設備運行情況，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

4.3 天氣因素的故障采取的措施

在長大電源線路、貫通線路上加強基礎維護。強風區(qū)段增設防風拉線；在易被雨水沖刷的桿塔及拉線處，加固桿塔及拉線基礎；在長大耐張段或線路轉角處，根據(jù)具體情況在其中部或張力較大的處所增設耐張桿塔。

提高輸配線路防雷水平，削平線路絕緣短板。在維護費用保障的情況下，在長大電源線路、貫通線路上換裝新型絕緣材料，如硅橡膠懸式瓷瓶、硅橡膠針式瓷瓶、硅橡膠脫落式避雷器等。在重雷區(qū)和變配電所出線端加大避雷器的安裝密度，定期檢測接地電阻，按照修程定期檢修接地引下線和接地極，滿足接地裝置的運行條件。

4.4 外力破壞因素的故障采取的措施

加強對輸配電線路外部運行環(huán)境的周期檢查檢測，建立健全安全隱患臺賬，做好清障和防護工作。按照樹木成長規(guī)律，在每年春季和秋季，集中修剪危及線路安全的樹枝或樹木，保障電力通道；對臨近電纜徑路上的建筑物、構筑物或臨時設施，及時下發(fā)隱患通知書，并做好解釋工作，協(xié)商解決問題的辦法，直至問題的解決。對在電纜徑路上開挖或施工的行為，立即予以制止并下發(fā)隱患通知書；在臨近公路或易被動力機械碰撞的桿塔或拉線處所，增設護圍和防撞反光標志；設置齊全的桿塔標志牌，電纜線路沿途埋設標樁和警示牌，并在牌上注明業(yè)主和聯(lián)系電話等。

加強各專業(yè)和當?shù)卣穆?lián)系，強化規(guī)劃、設計、施工監(jiān)管等各個環(huán)節(jié)的配合，提前介入，提出既有設備的防范意見和建議，預防和減少電力事故的發(fā)生。

5 結語

鐵路變配電和線路設備故障成因復雜，預防故障和杜絕事故的發(fā)生是一項長期、艱巨的任務，應通過理論不斷的提升、實踐不斷的總結，發(fā)展預防故障的理念，提高研判故障的能力。電力安全運行水平直接影響鐵路運輸?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益，確保安全可靠不間斷供電，為鐵路運輸提供優(yōu)質(zhì)的技術支撐和物質(zhì)保障。

On analysis of railway power equipment defects and prevention

Wang Wensheng

(Datong-QinhuangdaoRailwayCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the common defects in railway electric transformer and distribution and wire equipment, analyzes the reasons for these defects of the railway power equipment, and points out respective prevention measures, so as to meet the demands of the electric transformer and distribution safety and constant power supply.

railway, transformer and distribution, wire equipment, defect

1009-6825(2016)13-0163-02

2016-02-27

王文勝(1968- )，男，助理工程師

U223.6

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