淺析降低合肥地鐵配電變柜行程開關(guān)故障率

徐馮黎

【摘 要】合肥地鐵1號(hào)線試運(yùn)營以來，由于配電變柜門行程開關(guān)問題導(dǎo)致運(yùn)營期間配電變壓器跳閘、供電方式切換的故障頻發(fā)。為降低該類問題導(dǎo)致供電系統(tǒng)故障發(fā)生頻率，將原有擺臂滾輪式行程開關(guān)更換為觸點(diǎn)式。經(jīng)測試，配電變行程開關(guān)本身故障數(shù)量大幅減少。因此軌道交通使用開關(guān)行程小、接觸靈敏度高的觸點(diǎn)式行程開關(guān)可以保證供電配電變壓器安全運(yùn)行，保障地鐵列車運(yùn)營更加穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】軌道交通;配電變;行程開關(guān);故障率

中圖分類號(hào)： U231.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）29-0039-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.017

0 引言

隨著城市軌道交通行業(yè)的不斷發(fā)展，供電系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行及技術(shù)應(yīng)用日新月異，同時(shí)高質(zhì)量的設(shè)備維保要求對(duì)供電專業(yè)人員的技術(shù)能力也提出了新的挑戰(zhàn)。合肥地鐵1號(hào)線配電變壓器柜使用的擺臂式行程開關(guān)，在打開變壓器柜門時(shí)，開關(guān)臂桿偏移明顯，多次動(dòng)作之后會(huì)出現(xiàn)行程開關(guān)松動(dòng)，機(jī)械動(dòng)作有效位移不足，出現(xiàn)螺栓或接觸部位松脫等現(xiàn)象，其靈敏度會(huì)大大降低，進(jìn)而引發(fā)配電變報(bào)警跳閘誤報(bào)情況發(fā)生。1號(hào)線試運(yùn)營至今，由于配電變壓器柜門行程開關(guān)自身問題導(dǎo)致的故障數(shù)不斷增加，針對(duì)該問題，合肥地鐵運(yùn)營人員多次分析與研究，致力于解決問題，但該故障發(fā)生情況并沒有得到很好的控制，相反帶來的是因頻繁操作設(shè)備，導(dǎo)致對(duì)設(shè)備二次元器件造成一定程度上的損害，間接影響了設(shè)備的使用壽命。

1 擺臂滾輪式行程開關(guān)

配電變壓器柜是地鐵運(yùn)營供電系統(tǒng)不可缺少的一個(gè)重要組成部分，它負(fù)責(zé)將變電所的35kV電壓降壓成交流380V/220V電壓，提供給車站、車輛段及區(qū)間的動(dòng)力、照明設(shè)備等。行程開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)，是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器合肥地鐵配電變柜門安裝的是擺臂滾輪式行程開關(guān)，安裝于配電變壓器柜門前后側(cè)，用螺栓將開關(guān)觸臂固定，與柜門體之間夾角為135°±10°。該類行程開關(guān)接線柱外露，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.1 存在問題

1.1.1 總體概況

合肥地鐵1號(hào)線配電變柜行程開關(guān)使用的搖臂滾輪式行程開關(guān)，原理是當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時(shí)，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，頂下推桿，觸點(diǎn)迅速動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械返回時(shí)，在復(fù)位彈簧的作用下，各部分動(dòng)作部件復(fù)位。其缺點(diǎn)是臂桿過長造成機(jī)械運(yùn)動(dòng)遲緩及靈敏度較低，長期會(huì)致使行程開關(guān)壽命縮短，甚至出現(xiàn)臂桿卡滯現(xiàn)象。

1.1.2 歷史故障發(fā)生情況

自1號(hào)線開通試運(yùn)營后，伴隨設(shè)備長期運(yùn)行，2018年4月期間，配電變壓器故障連續(xù)發(fā)生多起，嚴(yán)重影響了軌道交通安全運(yùn)行。經(jīng)分析，行程開關(guān)損壞是導(dǎo)致故障發(fā)生的主要原因，充分暴露出當(dāng)下行程開關(guān)的安全隱患，同時(shí)體現(xiàn)更換行程開關(guān)的必要性和重要性。

1.2 原因分析

1.2.1 要因類型及驗(yàn)證

關(guān)于配電變壓器行程開關(guān)問題導(dǎo)致的故障發(fā)生，合肥地鐵運(yùn)營人員對(duì)擺臂式行程開關(guān)進(jìn)行了討論和研究，分析行程開關(guān)繼發(fā)性及經(jīng)常性發(fā)生故障的原因約有三種情況，并對(duì)這些因素逐一進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)證分析。

表1 要因類型及驗(yàn)證分析

1.2.3 分析結(jié)果

本次共計(jì)抽查合肥地鐵1號(hào)線所用的擺臂式行程開關(guān)112個(gè)，問題開關(guān)11個(gè)。其中驗(yàn)證要因1抽查32個(gè)，未發(fā)現(xiàn)人為折彎臂桿開關(guān);驗(yàn)證要因2抽查開關(guān)40個(gè)，發(fā)現(xiàn)臂桿固定螺絲松動(dòng)問題開關(guān)數(shù)為3，問題率7.5%;驗(yàn)證要因3抽查開關(guān)40個(gè)，發(fā)現(xiàn)臂桿機(jī)械運(yùn)動(dòng)遲緩及靈敏度降低問題開關(guān)數(shù)為8，問題率20%。

1.3 解決措施

結(jié)合本次故障要因分析結(jié)果，為進(jìn)一步解決合肥地鐵1號(hào)線配電變行程開關(guān)自身缺陷問題，降低軌道交通供電系統(tǒng)配電變壓器故障率，運(yùn)營人員協(xié)同設(shè)備廠家調(diào)研，最終決定全線配電變壓器柜搖臂式行程開關(guān)更換為觸點(diǎn)式。

2 觸點(diǎn)式行程開關(guān)

2.1 原理介紹

觸點(diǎn)式行程開關(guān)其工作原理是頂桿接受機(jī)械設(shè)備發(fā)出的動(dòng)作指令，傳遞到觸頭系統(tǒng)，觸頭將頂桿傳遞來的動(dòng)作指令，接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)位置與行程的控制。與擺臂滾輪式行程開關(guān)相比，觸點(diǎn)式行程開關(guān)的動(dòng)作行程小，定位精度高，通常觸點(diǎn)容量也比較小，其結(jié)構(gòu)以一體注塑來實(shí)現(xiàn)，更換此型號(hào)開關(guān)，便于制造和裝配。從結(jié)構(gòu)、功能及意義、效益來說，可一定程度上提高軌道交通配電系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性，強(qiáng)有力的保障列車安全運(yùn)營。

圖1 帶保護(hù)蓋接線柱的開關(guān)及原理圖

2.2 測試驗(yàn)證

2.2.1 驗(yàn)證目的

根據(jù)合肥地鐵配電變行程開關(guān)本身設(shè)計(jì)存在問題這一要因，本次分析旨在從可靠性、可實(shí)施性及有效性等方面對(duì)觸點(diǎn)式行程開關(guān)進(jìn)行測試驗(yàn)證，確保該類型開關(guān)是否完全適用于合肥地鐵配電變柜。

2.2.2 驗(yàn)證方法

（1）根據(jù)觸點(diǎn)式行程開關(guān)有效行程，設(shè)計(jì)配套的行程開關(guān)安裝支架，使外殼門板與行程開關(guān)保持在有效行程內(nèi)的可靠接觸。

（2）在外殼正面和側(cè)面分別施加持續(xù)或間斷性的外力（大力晃動(dòng)），使其發(fā)生擺幅振動(dòng)，外殼門板與行程開關(guān)接觸距離在振幅影響下發(fā)生可變行程。

（3）用萬用表持續(xù)監(jiān)測行程開關(guān)的導(dǎo)通情況，觀察振幅影響下行程開關(guān)觸點(diǎn)與門板接觸發(fā)生最大可變行程，有無迫使行程開關(guān)發(fā)生動(dòng)作或接觸失效。

（4）行程開關(guān)及支架安裝時(shí)，均需增加彈墊和平墊，加以防松。

（5）不同人員多頻次的搖晃外殼，萬用表監(jiān)測行程開關(guān)觸點(diǎn)須保持導(dǎo)通

2.2.4 驗(yàn)證結(jié)果

（1）外殼發(fā)生擺幅振動(dòng)情況下，門板與行程開關(guān)接觸及觸點(diǎn)狀態(tài)良好，未見失效或發(fā)生動(dòng)作。觸點(diǎn)式行程開關(guān)，適用于合肥地鐵1號(hào)線配電變柜。

（2）可選用觸點(diǎn)式行程開關(guān)更換原擺臂式行程開關(guān)，僅需重新加工安裝支架，原二次線和布線可再利用。

2.3 安裝要求與步驟

2.3.1 安裝要求

安裝新的行程開關(guān)時(shí)，確認(rèn)所有螺栓連接均按常規(guī)扭矩值緊固。

2.3.2 步驟

（1）拆除原擺臂式行程開關(guān)及支架。

（2）將行程開關(guān)安裝到新加工的安裝支架上。

（3）在原安裝位置上，將安裝支架安裝到外殼板上。

（4）將原開關(guān)的二次電線，按順序及觸點(diǎn)要求，接到新的行程開關(guān)端子上。

2.4 效果與檢查

2.4.1 故障統(tǒng)計(jì)

圖2 更換前后故障次數(shù)

3 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹合肥地鐵1號(hào)線配電變壓器柜使用擺臂滾輪式行程開關(guān)存在的安全隱患，以及更換觸點(diǎn)式開關(guān)后降低了配電變壓器故障率。開關(guān)測試結(jié)果表明：YBLX-ME/8122觸點(diǎn)式行程開關(guān)具有良好的靈敏度、行程小、有效位移準(zhǔn)確等特點(diǎn)，符合合肥地鐵1號(hào)線配電變壓器運(yùn)行要求。

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