鐵路牽引變電設備安全穩定性提升措施探討

馬會亮

（中鐵電氣化鐵路運營管理有限公司，北京 100068）

1 鐵路牽引變電設備的相關簡介

牽引供電系統是電氣化鐵路的重要組成部分，向電力機車供給牽引電能，其主要由牽引變電所和接觸網兩部分組成。牽引變電所把高壓輸電線送來電能通過降壓與變流之后傳輸到接觸網，由接觸網向電力機車提供電能。牽引變電所是牽引供電系統的心臟，接觸網是牽引供電系統的動脈，二者的穩定性直接影響電氣化鐵路的運行安全。由于單個牽引變電所容量有限，因此在鐵路沿線每隔一定距離設置一個牽引變電所，保證電能輸送充裕。另外，當某個變電所出現故障無法運行時，可以由相鄰變電所越區供電，提高了供電系統的穩定性。目前京滬線各牽引變電所之間的距離一般為40～50 km。

由于牽引變電設備在鐵路供電系統的核心地位，牽引變電設備穩定性出現問題，就會直接對鐵路運行安全產生影響，并有可能帶來極其嚴重的后果。為了保障鐵路運行安全，就必須提高鐵路牽引變電設備的安全性與穩定性，加強運營維護工作。

2 影響鐵路牽引變電設備安全的因素

由于鐵路牽引變電設備的復雜性，在運行的過程中很多因素都會影響設備安全。在運營過程中，要想有效提高鐵路牽引變電設備的安全性與穩定性，就必須弄清楚影響因素，明確主要因素，采取積極有效的預防措施。總體來說，影響鐵路設備安全的因素可以分為設備因素、自然因素和人為因素三大類。

（1）設備因素。設備因素指鐵路牽引變電設備自身存在的問題，包含設備自身缺陷和由于技術原因帶來的設備使用局限性。例如變壓器繞組工藝較差，運營過程中發生接頭開裂、線圈匝間短路等問題。由于技術的局限性，電流互感器絕緣子使用一定年限后會發生絕緣老化、放電閃絡等問題。

（2）自然因素。自然因素影響主要指由于氣候條件、自然災害、環境位置等自然條件對鐵路牽引變電設備運行帶來的不良影響。如露天環境中高溫、高濕環境造成變電設備溫度過高；多塵、高污染環境造成絕緣子臟污，引起絕緣不足，發生放電和閃絡等故障；雷電造成設備過電壓，擊穿絕緣子，引起牽引變電設備跳閘等。

（3）人為因素。人為因素就是指工作人員自身不規范的行為導致牽引變電設備的安全性與穩定性降低。如設備安裝人員未按安裝工藝要求操作，遺留設備隱患；檢修人員超周期進行設備試驗及維護，不按檢修工藝要求檢修，造成設備損傷等；值守人員敏感性不高，對牽引變電設備小問題重視不足，未及時處理，導致問題逐漸擴大，引起設備故障等。

對于氣候條件、自然災害、環境位置等自然因素，人們無法控制和消除；設備因素因技術局限性短時間無法徹底解決，只能采取一些措施去降低這些因素的不利影響；人為因素的影響是完全可以控制與避免的，是運營過程中影響鐵路牽引變電設備安全的主要因素。牽引變電設備的相關工作人員要定期做好設備的運營維護工作，排查牽引變電設備在運行過程中的隱患，及時處理設備故障，不斷提高鐵路牽引變電設備的安全性與穩定性。

3 鐵路牽引變電設備運行中的常見問題

3.1 設備發熱問題

設備發熱是牽引變電設備中的常見問題之一。由于牽引負荷較大，流過一次設備的電流較大，如京滬線部分變電所饋線側電流達到1200 A 以上大電流，由于設備接續點老化腐蝕、接觸面積不足、螺栓緊固不牢等原因會造成設備局部發熱，嚴重時可能會熔斷接續部位，引起嚴重事故。牽引變電所一次設備與設備之間多采用線夾進行連接，由2 顆或4 顆螺栓進行緊固，螺栓型T 形線夾雖然結構簡單、維護方便，能起到很好的連接作用，但同時也存在著很大的弊端，如由于電腐蝕、人工緊固螺栓力矩偏差，很有可能就會導致接續點壓力不夠，接觸面積不足，導電性變差，引起設備線夾發熱。二次設備及保護裝置集成度較高，無法拆卸清理，長時間運行會導致風扇集塵，引起設備散熱不良、造成死機等。

3.2 設備絕緣問題

由于電氣設備長期處于高電壓和強電場作用下，一旦絕緣問題出現隱患，不僅影響正常的鐵路供電，更易引發重大事故。電氣設備的絕緣失效主要是因為絕緣部件的老化和絕緣部件臟污。變電設備普遍處于露天環境，在運行一定年限后，絕緣部件會因為太陽照射、高溫及嚴寒等惡劣環境而老化，絕緣性能下降，導致局部放電現象的發生，進而可能造成絕緣短路故障。同時，因為靜電作用、設備的表面會附著粉塵、小顆粒等，一旦遇到陰雨、霧霾等天氣，這些附著物很容易吸收空氣中的水分子導致導電性增強，造成絕緣不足、污閃等故障接踵而來。

3.3 故障判斷問題

牽引變電設備日常運行過程當中，保護裝置對設備安全起到了至關重要的作用，出現故障問題一般以文字和音響告警信息來通知相關工作人員，但文字告警信息多而繁雜，提取有效信息做出判斷需要足夠的專業知識、經驗和時間，不能在第一時間內快速開展應急處置，導致故障的范圍擴大，對搶修工作帶來一定影響，最終對鐵路牽引變電設備造成極大的傷害。

4 鐵路牽引變電設備運行安全應對措施

4.1 加大新材料、新技術的使用

新材料、新技術的投入使用為鐵路變電設備安全性與穩定性提供強有力的保證。如研發新工藝壓接線夾代替傳統的螺栓型T 形線夾，確保接續部位連接緊密，避免因振動、熱脹冷縮等原因而產生松動或接觸不良的現象；將傳統的陶瓷型絕緣子更換為復合材料絕緣子，提升牽引變電設備的絕緣性能，提高設備的穩定性；對既有設備噴涂防污閃專用涂料，延長設備使用壽命和維護周期，確保鐵路牽引變電設備的穩定性，減少后期的維護工作量。隨著技術的不斷進步，新的試驗檢測方法和設備不斷出現，向著智能化、信息化、快速化、系統化方向發展，為牽引變電設備的試驗檢測與維護提供了新的手段。

4.2 提高運營維護人員能力

設備因素和自然因素無法有效解決，而人為因素由人的主觀能動性決定，可以有效控制。在鐵路后期的運營過程中，牽引變電設備運營維護人員的能力對設備安全起到決定性的作用。

一是增強運營維護人員的責任意識，運營維護人員對設備安全穩定運行負有直接責任，運營維護人員認真履行崗位職責，嚴守安全生產紅線，切實擔負起保安全保暢通的使命與擔當。

二是提高運營維護人員業務素質。牽引變電設備技術含量越來越高，對運營維護人員的業務素質提出了新的要求，應不斷通過培訓教育、技術練兵、經驗交流等形式，提高運營維護人員的業務素質。

4.3 制定標準化的管理制度

為保證牽引變電設備安全穩定，應確保運營維護過程中試驗及檢修質量。

一是明確試驗檢測方法和檢修技術標準。在實際運行過程中，各牽引變電設備維護單位的試驗檢測方法存在差異，新舊試驗方法并存，誤差范圍較大，不利于上級單位對設備總體狀況的把控。同時國家標準在不斷更新，鐵路專業標準應與國家標準相應及時更新，以確保設備試驗及檢修標準不過時、不滯后，為試驗和檢修工作提供準確尺度。

二是合理確定設備檢修周期。目前《牽引變電所運行檢修規程》中對設備的檢修周期有范圍規定，如變壓器繞組直流電阻和真空斷路器絕緣電阻的試驗周期均為1～3 年。各牽引變電設備維護單位應根據設備運行狀況，更加科學、細致制定試驗及檢修周期，避免超周期設備和失修設備存在。

三是規范檢修作業流程。將試驗檢修的標準、方法、步驟、人員等要素進行規范，制定標準化的作業流程，減小人為因素帶來的偏差，確保檢修質量。

四是科學配置運營維護人員。根據設備數量、作業內容、作業范圍，科學配置運營維護人員，確保人員素質和數量滿足日常維護要求，避免人員疲勞作業導致人身和設備安全問題。

五是積極進行信息化建設。利用信息化的手段對牽引變電設備進行全面管理，充分利用云技術、大數據的優勢，將牽引變電設備狀況錄入云端系統，開展大數據分析，判定設備變化趨勢，確定檢修工作重點，有針對性地開展預防工作。

4.4 提高故障處置效率

牽引變電設備故障處置要遵循“先送電后修復”的要求，優先投入備用回路、設備，必要時采取越區供電、迂回供電等措施，以最快的速度保障先行供電，盡量縮短停電時間。積極引入智能化系統，故障發生時能準確、快速、有效地切除故障設備，避免故障范圍進一步擴大。同時將故障數據進行自動化處理和上報，避免因故障數據繁雜帶來的判讀困難，為搶修工作提供可靠的數據支持，贏得搶修時間。

5 小結與展望

牽引變電設備是電氣化鐵路重要的組成部分，其穩定與否直接關系到電氣化鐵路運行安全。在運營維護中，要加強新材料、新技術的應用，提高人員素質，規范管理制度，不斷提升鐵路牽引變電設備的安全性與穩定性，為鐵路的運行安全提供保障。