高速鐵路牽引供電典型故障分析及對策

程亮

摘 要：本文通過對我國高速鐵路牽引供電設備發(fā)生的幾類典型故障進行分析，指出減少和預防故障的應對方法，深化對牽引供電設備的認識和相關問題的分析，進一步提高專業(yè)技術水平及相關管理水平，使我國鐵路電氣化的運行更加可靠、穩(wěn)定。

關鍵詞：高速鐵路；牽引供電；典型故障；措施

中圖分類號：U224 文獻標識碼：A

鐵路運輸是加強不同區(qū)域人們的溝通和交流的紐帶，與經(jīng)濟社會和生活水平的提高有著緊密的聯(lián)系。保持鐵路供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠與鐵路運輸?shù)男实奶岣?、安全性的提升息息相關。這些年來，在電氣化技術的發(fā)展的推動下，我國鐵路中的牽引供電技術不斷進步，并及時嵌入應用到我國鐵路機車的供電系統(tǒng)設計中。同時，其不斷發(fā)展也使得鐵路機車供電系統(tǒng)的復雜性、技術含量越來越高。

一、典型故障分析

牽引供電設備是高速鐵路重要的行車設備，一旦發(fā)生事故，中斷供電，將直接影響行車，干擾正常運輸秩序，因此牽引供電設備的可靠運行對高速鐵路顯得尤為重要。

二、影響牽引供電正常工作的典型故障主要有下列幾類。

（一）牽引變電所故障

牽引變電所最常見的故障是牽引變電所跳閘，主要原因有以下幾點：

1.雷擊。

2.機車自身。

3.過負荷。

4.外界環(huán)境。

其中外部環(huán)境原因引起跳閘約占跳閘總數(shù)的85%以上。

（二）接觸懸掛及接觸網(wǎng)相關的故障

接觸懸掛及接觸網(wǎng)的主要故障為關節(jié)及線岔處線間距不足，承力索、接觸線、彈性吊索、吊弦及接觸懸掛設備經(jīng)常出現(xiàn)此類問題。特別是由于季節(jié)性或者作業(yè)產(chǎn)生的溫度變化，相關設備易出現(xiàn)熱脹冷縮，使得接觸網(wǎng)靜態(tài)參數(shù)也隨之產(chǎn)生變化，極易導致此類故障的發(fā)生。另外，在技術人員施工過程中的疏忽也會導致此類問題，例如電連接壓接操作不規(guī)范等。

（三）隔離開關相關的故障

隔離開關易出現(xiàn)的故障有以下4種：

1.首先是由于隔離開關的刀閘的開合角不到位、電機及整理部件損壞、螺栓力矩不夠等機械方面的故障，這些故障易造成虛接，從而導致電氣燒傷。

2.其次是本地與電調綜自系統(tǒng)的顯示不同、非遠動分合閘及遠動無法運轉，這類遠動方面故障產(chǎn)生的主要原因是系統(tǒng)故障。

3.第三類因銅鋁過渡處沒有按要求使用銅鋁過渡板造成化學方面的腐蝕此類電氣方面故障。

4.最后一類為固定在隔離開關支柱上的附加設備故障，此類屬于隔離開關附屬設備故障，例如，如PVC管等脫落等。

（四）分段絕緣器相關的故障

分段絕緣器故障一般為以下4類：

1.絕緣滑道被損壞。

2.銷弧角產(chǎn)生了斷裂。

3.本體電弧被灼傷。

4.表面碳粉堆積過厚。

（五）避雷器相關的故障

金屬氧化物避雷器有著產(chǎn)品體積過小、重量較輕、較為堅固不易破損、方便運輸并且安裝方便的優(yōu)點。其常見故障有以下4點：

1.設備爆裂。

2.設備脫離器損壞。

3.計數(shù)器失效。

4.設備接地極損壞或電阻過大。

（六）弓網(wǎng)相關的故障

弓網(wǎng)相關的故障通常發(fā)生在線岔、電分相、曲線段及各類線夾處，另外只要弓網(wǎng)設計存在瑕疵或者檢修存在遺漏實質故障。因此此類故障特點較為綜合，接觸網(wǎng)或受電弓出現(xiàn)問題都會使其產(chǎn)生故障。隨著列車運行速度的不斷提高，使得接觸網(wǎng)動態(tài)變化大，因此受電弓與接觸網(wǎng)之間可能會出現(xiàn)離線等現(xiàn)象，甚至受電弓會可能因磨損而損壞。常見相關故障基本由于受電弓和接觸網(wǎng)關系不良引起，例如：

1.受電弓脫弓、打弓、鉆弓、抬弓。

2.機車自動降弓。

3.受電弓拉弧。

三、以上典型性故障的應對措施

（一）牽引變電所斷路器跳閘故障的應對措施

解決方案：

1.可聯(lián)系相關部門在每年雷雨季節(jié)來臨前全面細致地檢查管內(nèi)的避雷的相關設施和接地系統(tǒng)。例如：牽引所、AT所、分區(qū)所處的避雷針及上網(wǎng)點處的避雷器、其引線等，保證此類避雷設施能夠符合運行要求，從而限制雷電波的幅值，進而減少跳閘次數(shù)。

2.在確認是由于機車原因而產(chǎn)生的跳閘時，應及時聯(lián)系機務部門，對牽引所跳閘時車輛的相關位置進行核查減少因機車故障的原因對接觸網(wǎng)設備的損壞。

3.超負荷引起的跳閘的應對措施?？梢韵日{整牽引所的整定值，只要稍微調高相關值即可。另外可以適當延長該供電臂區(qū)間的列車追蹤間隔，或者降低該區(qū)段的列車速度。

4.對于外部環(huán)境引起的牽引所跳閘問題的應對措施。（1）重點對高速鐵路附近危險源和人，做好安全宣傳教育；（2）積極做好雷電預防。對雷電發(fā)生頻繁處所、長大隧道兩端、分相、接觸網(wǎng)上網(wǎng)點等處所加裝避雷裝置；（3）安保措施到位。加大對鳥害的預防和治理工作，從建設到運營的各個環(huán)節(jié)引起重視，堅持防治結合的原則，減少鳥害引起的跳閘；（4）強化外部環(huán)境的監(jiān)管。加強鐵路沿線的巡視，對線路上存在的上跨橋、上跨線重點觀測，對附近廣告牌、塑料布、節(jié)慶氣球及時處理，從而防止雜物干擾接觸網(wǎng)造成弓網(wǎng)故障，善于利用監(jiān)控系統(tǒng)盡早發(fā)現(xiàn)并處理，從而防止事態(tài)擴大。

（二）接觸懸掛及接觸網(wǎng)故障的應對措施

本著“精檢慎修”的原則，一旦發(fā)現(xiàn)線間距不足，以及存在滿足靜態(tài)標準，但不能滿足動態(tài)標準時，可以采取在線索上加裝絕緣護線條和加裝等位線的方法處理，同時定期對添加的絕緣護線條實時監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)靜態(tài)標準不能夠滿足，并且存在相磨的狀態(tài)，應立刻制定方案對接觸懸掛實時調整。同時需要減少反復調整對設備造成損害。對于線岔及關節(jié)式分相實施定期的測量，一旦發(fā)現(xiàn)了靜態(tài)數(shù)據(jù)存在明顯變化就應該對該部位重點進行細致檢查。

（三）隔離開關故障的應對措施

解決方案：

1.機械方面的故障可以對燒損的靜觸頭進行更換。對隔離開關操作設備及分合角的狀態(tài)定期進行檢查，另外可以通過紅外、紫外以及測溫片等加強監(jiān)測。

2.遠動方面可以要求生產(chǎn)廠家定期對相應的數(shù)據(jù)采集模塊進行定期檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題實施更換。

3.對于由于施工造成未安裝銅鋁過渡而引起的故障，要求施工單位重新安裝。

4.另外要求對隔離開關上附屬設備用不銹鋼絲實行固定，脫落設備脫落，同時安排巡視加強監(jiān)測。

（四）分段絕緣器故障的應對措施

在安裝分段絕緣器前仔細檢查分段絕緣器外觀，確保安裝部件合格，嚴格按照標準安裝，確保一年兩次檢查。一些分段絕緣器使用較為頻繁，因此需減少檢測、檢修間隔，定期派人清掃表面堆積的碳粉，從而保證分段絕緣器的絕緣性能狀態(tài)。

（五）避雷器故障的應對措施

由于避雷器一般安裝在牽引所、AT所、分區(qū)所網(wǎng)點上，在日常監(jiān)測、檢測、檢查這些重要部位的時候，需要對避雷器的狀態(tài)同步確認。需要在安裝前反復確認其設備檢驗合格，保持正確的運輸方式及儲存方法，定期對避雷器脫離器、計數(shù)器和接地極進行檢查，并定時對接地電阻進行測量，一旦發(fā)現(xiàn)問題需及時處理。

（六）弓網(wǎng)故障的應對措施

解決方案：

1.強化對接觸網(wǎng)設備的監(jiān)測、檢測和檢修。認真將重點設備做好數(shù)據(jù)專項記錄及數(shù)據(jù)分析，保證各部螺栓的緊固達到要求力矩。

2.施工時須嚴格按溫度曲線實施安裝、及時調整接觸網(wǎng)設備，保證補償裝置、支持裝置、定位器、開關引線、電連接線能夠在設備溫度變化時避免或減少受電弓取流或參數(shù)發(fā)生較大變化。

3.積極加強外部環(huán)境影響的檢測。做好相關線路添乘及巡視，對上跨橋、上跨線的排查，一旦發(fā)現(xiàn)類似廣告牌、塑料布、節(jié)慶氣球的影響應及時發(fā)現(xiàn)并處理，防止影響到接觸網(wǎng)。

結語

本文通過對牽引供電設備發(fā)生的幾類典型故障進行分析，指出減少和預防故障的應對措施，增強對牽引供電設備故障本質的認識，提高技術和管理水平，使我國鐵路電氣化的運行更加可靠、穩(wěn)定，為今后各高速鐵路的開通運營提供一定的依據(jù)，為鐵路運輸事業(yè)的科學發(fā)展、和諧發(fā)展提供有力的保證。

參考文獻

[1]蒙朝.高速鐵路牽引供電系統(tǒng)相關問題的分析[J].通信世界， 2014（2）：22-23.