直流1500V饋線開關跳閘后如何判斷故障點的分析

吳廷軍

摘 要：文章介紹了地鐵直流供電系統構成，直流1500V饋線開關的保護類型、保護范圍，如何根據直流饋線開關所設保護初步判斷故障點。直流饋線開關跳閘后的故障現象、類型，重點分析饋線開關重合閘不成功情況下如何用排除法尋找故障點，然后舉例說明采用排除法在實際應用中遇到新的問題，以及提出建議，如何解決新的問題。

關鍵詞：直流1500V饋線開關；保護；故障點；建議

中圖分類號：TM643 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）18-0119-03

Abstract： This paper introduces the composition of the direct current （DC） power supply system for the subway， the protection type and protection range of the DC 1，500 V feeder switch， and how to determine the fault point based on the protection set by the DC feeder switch. The fault phenomena and types after DC feeder switch tripping are analyzed， and how to find the fault point by eliminating method under the condition of unsuccessful reclosing of feeder switch is analyzed emphatically. Then， some examples are given to illustrate the new problems encountered in practical application using the elimination method. Finally， suggestions on how to solve new problems are provided.

Keywords： DC 1500V feeder switch； protection； fault point； suggestion

1 地鐵直流供電系統構成及保護配置

地鐵直流供電系統主要由牽引降壓變電所、架空接觸網系統兩部分組成，牽引降壓變電所將來自110/33kV主變電站的交流33kV電壓經降壓、整流變為DC1500V后，通過直流開關柜向接觸網供電。直流牽引供電系統接線示意圖如圖1所示：

地鐵直流牽引系統是地鐵列車運行的動力之源，其安全可靠運行是地鐵安全、可靠運營的保證，在進行直流牽引供電系統的設計時，應綜合分析系統的靈活性和可靠性，一方面應考慮地鐵列車高密度運營的外部條件，另一方面應考慮當直流供電系統發生故障情況下，迅速切除故障點，同時通過相鄰牽引電源及時恢復地鐵列車的供電。

牽引變電所內的直流供電設備主要包括1500V直流開關柜、整流器柜、負極柜。針對可能的各種故障情況，直流供電系統配置了多種保護。

（1）直流饋線開關（饋出線柜）：裝設了大電流脫扣保護（直流快速斷路器本體所具有的保護功能）、電流增量△I保護、電流上升率di/dt保護、定時限過電流保護、雙邊聯跳等保護，各種保護相互配合，實現對接觸網近端和遠端短路進行保護。（2）直流進線開關（進線柜）：裝設了逆流保護和斷路器本體的大電流脫扣保護，分別對整流器出口短路和直流正、負極母線短路進行保護。（3）整流機組：裝設了反映整流機組內部故障的溫度保護、過流保護、二極管保護等。

上述保護已成功應用于直流系統，為直流系統的安全運行提供了保證。

2 如何根據直流饋線開關所設保護判斷故障點

（1）大電流脫扣保護：這是直流饋線開關本體所具有的保護功能，實現對接觸網近端短路保護。保護范圍為：開關本體短路；開關至隔離開關上網電纜的短路；靠近隔離開關的接觸軌的短路。此類短路為金屬性短路，電流較大，動作值為9000A及以上。（2）電流增量△I保護：主要針對中近距離的非金屬性短路故障。（3）電流上升率di/dt保護：作為中遠端非金屬性短路故障的主保。

當發生開關跳閘時，如果是以上三種保護類型，我們可以大概判斷故障點的位置，但這只是初步判斷，真正的故障點還需通過其他技術手段以及各方面反饋的信息進行綜合判斷。

3 直流饋線開關跳閘后的故障現象、類型

直流饋線開關跳閘后的故障現象主要分為兩大類：（1）饋線開關能夠重合閘成功；（2）饋線開關重合閘不成功。

兩類故障有很多相似之處，如：有爆炸聲、異響、車輛顯示故障、大電流脫扣等。特別是重合閘成功的故障，有時會反復跳閘、或者再次運行時造成設備二次損壞，造成跳閘的原因可能是車輛原因或者是外部原因，要準確判斷跳閘原因需要反復查找。

對于第一大類，由于饋線開關跳閘后一般在10秒左右重合閘成功，幾乎不影響列車運行，對運營影響甚微。故障點一般是：（1）列車牽引部分高壓部件燒壞，對地短路；（2）列車接地碳刷短路；（3）變電所內部模塊故障導致接觸軌饋線開關跳閘；（4）外部異物引起：如乘客的雨傘，鐵鏈等金屬物體。

而對于第二大類，由于饋線開關跳閘后不能重合閘成功，該區段接觸軌沒電，行車中斷，嚴重影響運營服務。因此，我們重點分析饋線開關重合閘不成功情況下故障點的判斷。

4 饋線開關重合閘不成功情況下故障點的判斷

當饋線開關跳閘后，電調要查看開關狀態，報警信息。向行調了解跳閘區段列車情況；向車站了解現場有無異常情況，如異響、打火花等；向環調了解跳閘變電所是否有報火警等；向變電所人員（如果是值班點）了解開關動作情況。通過各種渠道收集有用信息，幫助自己分析跳閘原因，快速查到故障點。

饋線開關重合閘不成功時，如原因明確，如明顯為斷路器小車一次、二次故障，電纜故障，接觸網斷線等，不能再送電；其他情況下，按先通后復的原則，可對開關試送電。行調組織有故障顯示的列車收靴，無需組織該供電分區所有列車收靴，且試送電及收靴操作可同時進行。電調試送聯跳所的開關，試送成功，則故障點可能在列車上；試送不成功則在確認列車收靴后，再試送聯跳所開關，如成功則故障點可能在列車上；試送不成功則拉開主跳所跳閘開關側上網隔離開關，試送聯跳所的開關；如果試送聯跳所開關成功，則初步判斷為主跳所上網電纜或上網開關本體故障，這時可對接觸網進行單邊供電或越區供電。如果試送聯跳所開關不成功則拉開聯跳所跳閘開關側上網刀閘后再試送聯調所開關一次，試送成功則可判斷為接觸網（軌）有故障，此時立即安排人員進行搶修，在徹底檢查接觸網前，不再對接觸網送電。

舉一個例子：如圖2所示。

B所211開關大電流脫保護動作跳閘，A所213開關雙邊聯跳動作跳閘，立即查看報警記錄的同時，通報現場人員派人前往檢查設備，同時，詢問行調AB區列車位置及列車是否出現故障。

查看A所213和B所211開關重合閘是否成功恢復送電。

如果能夠重合閘成功，檢測：213-電纜——2131-接觸軌（含電連接電纜）——2111-電纜，正常。

判斷 ：（1）是否有列車在B所啟動時，發生故障？列車是否有故障存在？（需要問行調了解信息），司機是否聽到大爆炸聲？（2）B所211開關本體故障而發生啟動保護動作？（3）靴軌是否存在異物引起短路，但是異物已經熔掉。

處理：（1）通知行調有電可以行車，注意失電區列車運行情況。（2）通知現場變電人員具體情況，派人到B所檢查211開關，通知接觸網值班人員登乘查看故障區三軌情況。

如果重合閘不成功，對213開關試送電，如果在列車收靴后對213開關試送電成功，則故障點在列車上，不成功則拉開2111試送213，成功即表明故障點在211-2111之間。不成功，再拉開2131試送213開關，成功即表明故障在接觸軌上。

處理：立即通知相應人員對設備進行搶修。行調組織列車小交路運行。

故障原因：（1）開關本體故障。（2）上網刀閘電纜位置因施工安裝應力原因，電纜絕緣下降擊穿短路。（3）靠近B所的列車故障或異物造成靴軌間金屬性短路，這幾種故障引起的比較多。

通過上面分析可知：采用排除法來尋找故障點，這是電調對付此類故障通用做法。但是此種做法在實際應用中會遇到新的問題，比如上面AB區211和213開關如果每次試送時均不成功，將無法判斷到故障點，此種情況沒有明確處理指引。如2014年2月17日新官214開關故障事件中，新官214開關因為保護裝置故障跳閘，并持續發送聯跳信號給官橋212開關。造成4A10區失電，此時當班電調按常規做法遇到了難題，新官214開關（保護裝置故障）和官橋212開關（聯跳信號無法解除）均無法試送電。如圖3所示：

新官和官橋是無人值班所，聯跳信號不能解除，電調在無法試送的情況下，想到通過合越區供電，在操作的過程中沒有按步驟將官橋的214開關，石 的212開關先分閘，而是直接合上官橋2124越區刀閘。雖然已經向行調確認4A9區無列車，但在沒有找到故障點的情況下，強行合上越區刀閘屬于冒險行為。

5 建議

電調采用排除法查找故障點時，如果跳閘區段兩個牽引所無人值班，同時跳閘區段兩個開關無法試送電的情況下，要將相鄰區接觸軌區段停電，合上相對應越區刀閘后，利用相鄰區開關試送電，此種做法的好處是避免強行合越區刀閘冒險送電，不好方面是擴大了停電區段。

6 結束語

綜上所述，在實際的運營生產中，直流饋線開關跳閘原因是因為車輛故障、異物而引起的還是接觸軌或因變電所自身的故障導致開關跳閘，是沒有一個十分清晰的分界點。各種原因所導致的跳閘其現場情況有大部分是相同的，如車輛跳主斷、爆炸聲、打火花等。因此，當接觸軌饋線開關發生跳閘時，要依據列車當時的故障現象及是否能重合閘成功來逐步嘗試。當開關重合閘不成功時，電調采用常規排除法來查找故障點，當常規做法遇到難題時，要采用穩健靈活的做法來破解難題。只有這樣才能快速查出故障點，排除故障，迅速恢復失電區送電，減少影響范圍和運營壓力。

參考文獻：

[1]喻展.地鐵1500V直流開關跳閘故障處理[J].都市快軌交通，2010（02）.

[2]肖偉強.廣州地鐵2號線1500V直流開關的控制保護[J].機車電傳動，2006（01）.

[3]夏昌華.廣州地鐵二號線1500V直流開關的保護原理及事件分析[J].科技風，2011（09）.

[4]肖濤古，李敏.廣州地鐵四號線牽引變電所1500V直流開關柜變送器故障分析[J].科技風，2012（01）.

[5]羅易東.地鐵采用的直流供電保護方案[J].中國新技術新產品，2009（11）.

[6]GB/T10411-2005.城市軌道交通直流牽引供電系統[S].2005.

[7]董斌.地鐵直流牽引供電系統中的di/dt和ΔI保護[J].機車電傳動，2003（03）.