整流器逆流跳閘故障原因分析研究

賈志亮/深圳地鐵集團有限公司

整流器逆流跳閘故障原因分析研究

賈志亮/深圳地鐵集團有限公司

在牽引變電所內通過整流變壓器將AC35kV降到AC1180V，經整流器轉換成DC1500V向接觸網供電。在地鐵正線的牽引供電系統中，均采用雙邊供電方式。整流器一般設置：快速熔斷器保護（每只二極管串聯一個快速熔斷器）；交流側過電壓保護（壓敏電阻、特種熔斷器）；直流側過電壓保護（RC回路、壓敏電阻及特種熔斷器）；溫度保護（在整流器預測最熱處設置溫度傳感器元件）；逆流保護（每個橋臂串聯一個電流傳感器）。為了降低波形畸變,減少對電網的干擾，以及為了降低紋波系數，使輸出直流電壓平穩，采用等效12脈波整流電路。當供給兩臺12脈波整流器的整流變壓器高壓網側并聯的繞組分別采用±7.5°外延三角形聯接時，兩套整流器并聯運行即可構成24脈波整流。整流機組可以單機組運行。

整流器；逆流保護；保護板卡；電源模塊

一、故障經過描述

2015年11月11日09:20，海月站1#整流器逆流保護動作，致使高壓開關柜321斷路器和直流開關柜201斷路器跳閘。供電系統采用單機組運行，不影響接觸網供電，但直接影響直流牽引供電的可靠性。搶修組到達事故地點，通過對現場設備的查看，發現1#整流器逆流保護電源板卡上的15V輸出電源燈有異常閃爍（正常為常亮），而且整流器面板TD200人機界面上顯示“橋臂1U6 逆流”報警信號。初步判斷是逆流保護電源板卡故障，導致傳感器瞬時失電而觸發報警、跳閘信號。

圖1　海月站現場報文圖片

二、故障原因查找

后臺機報“R1傳感器電源失電 報警”、“R1逆流跳閘 跳閘”，故障產生的可能原因從兩方面分析：1）1#整流器1U6橋臂可能存在真實的故障電流而導致保護正常動作；2）整流器逆流保護電源板卡電源燈異常閃爍，可能因短時失電導致逆流保護動作而誤跳閘；

（一）檢查整流器一次設備

1.在做好安全措施后，對整流器內部各橋臂進行外觀檢查，并未發現異常，無燒傷痕跡，無異常氣味；

2.檢查各橋臂逆流傳感器無異常，接線端子良好，無短接，虛接的情況；

3.針對報文中的1U6橋臂進行重點檢查，并進行了預防性試驗；檢查結果無異常：快速熔斷器完好，接點正常；二極管無破損，導通性良好；

綜上分析：整流器內部各橋臂均正常，即可排除整流器柜內部故障而引起逆流保護跳閘。

（二）檢查整流器逆流保護電源板卡

1.外觀檢查打開蓋板，檢查板卡無明顯燒傷痕跡，電容電阻等元器件都完好無損，無異常。但整流器逆流保護電源板卡上的15V輸出電源燈異常閃爍（2次/秒），正常情況下應該常亮，由此可以確定此板卡電源模塊有異常；

圖2　整流器本體保護板卡故障圖片

2.模擬故障現象：將220V輸入電源端子甩開，后臺PC機會出現“R1 傳感器電源失電 報警”，此時電源板卡上的15V輸出電源燈滅，后臺沒有出現“R1 逆流跳閘”信號； （此方法還不能真實模擬現場的故障現象，但可以確認如果沒有220V輸入電源且15V電源完全掉電的情況下逆流保護也不會出現誤動作。）

圖3　整流器本體保護板卡正常情況圖片

綜上所述，可以判斷整流器逆流保護電源板卡瞬時失電，導致逆流保護跳閘，需進行更換。

3.更換新的整流器逆流保護電源板卡，更換后電源燈顯示正常，后臺PC機及整流器面板TD200人機界面無異常報，均顯示正常；

4.按照整流器功能性校驗標準，對1#整流器的各項保護功能進行檢查測試，測試結果正常；

5.恢復安全措施，設備恢復正常運行。

三、故障原因分析

為什么會在保護板卡電源裝置故障后會觸發逆流保護誤動作呢？

1.整流器逆流保護板，需要15V電源供電給板卡供電才可以正常工作，且15V電源通過板卡供電至逆流傳感器。

2.逆流傳感器是霍爾元件的一種，是有源裝置，在沒有二次電源輸出的狀態下，二次側會直接輸出一個極值，保護裝置接受到一個較大的數值。從而導致逆流保護動作。

四、結束語

關于故障處理，遵循“先通后復”和“先通一線”的基本原則，而地鐵發生整流機組發生保護動作，雖然可以單機組運行，但也極大的降低了牽引供電的可靠性。因此，盡可能從技術角度完善設備，從管理角度規范搶修流程和檢修工藝，提高搶修人員業務水平，才能保障地鐵供電的可靠性，提高地鐵運營服務質量。

[1] 上海申通地鐵集團有限公司軌道交通培訓中心 市軌道交通變配電技術 上海 中國鐵道出版社 2012.

[2]中華人民共和國鐵道行業標準TB/T2831-1997.

[3]于松偉，楊興山，韓連祥，等。城市軌道交通供電系統設計原理與應用 成都 西南交通大學出版社 2008.

[4]何宗華 城市軌道交通工程設計指南 北京 中國建筑工業出版社 1993.

[5]王景濤，謝偉梁，劉平 。城市軌道直流系統雙邊聯跳裝置的原理與調試[J].電氣化鐵道，2001.

[6]李愛軍. 北京軌道交通供電雙邊聯跳的改造[J]現代城市軌道交通，2008,1.