軌道交通低壓配電系統故障及保護

王 亮，張傳堅

（南寧軌道交通集團有限責任公司運營分公司，廣西南寧 530000）

1 探析軌道交通低壓配電系統故障及保護措施的意義

（1）確保設備供電平穩、正常，營造穩定、安全、高效的軌道交通低壓配電系統運行氛圍，推動軌道交通低壓配電系統朝著科技化、智能化、低能耗方向可持續發展。

（2）延長低壓配電裝置使用壽命，節約系統運行成本，提升軌道交通低壓配電工程服務質量水平。

（3）積累軌道交通低壓配電系統故障處理經驗，為新技術、新模式、新思路的應用奠定基礎。基于此，為提高軌道交通低壓配電系統運行綜合質量，探析該系統故障及保護方略尤為重要。

2 軌道交通供電系統構成

軌道交通供電系統主要由牽引供電系統、交流高中壓系統、遠動系統和低壓動力照明等系統構成，通過電纜（架空線）、變電所將電能傳輸至各低壓配電設備端。其中，集中式供電模式經由城市配電網將220 kV 或110 kV 高等級電壓輸送至軌道交通供電系統端，軌道交通變電所將高壓轉化為10 kV 或35 kV 中壓。在此基礎上面向軌道交通降壓變電所、牽引變電所輸配電，期間1500 V 或750 V 為牽引變電所降壓值，照明、動力供電電壓為380 V。分散式供電模式經由城市電網變電所將10 kV 或35 kV 中壓傳輸至軌道交通降壓變電所、牽引變電所端。集中式供電模式供電管理得當，賦予檢修作業有效性、便利性，相比之下投資較多，自身供電靈活可靠。設置專用軌道交通高壓輸配電站，區域變電站為軌道交通供電，結合實際需求采用不同電壓及構成系統。例如，廣州及上海軌道交通運用集中式供電模式，其中35 kV、10 kV 為上海軌道交通供電系統主要電壓，廣州只有35 kV 電壓等級。

3 軌道交通低壓配電系統常見故障及處理辦法

3.1 應急電源照明裝置故障

（1）開機后控制模塊無反應，或輸出偶爾出現中斷現象。可利用與控制模板配套螺釘固定機框，檢查直流輸入線接觸情況及是否接反，若存在接反問題改正即可，其中控制模塊開機后無響應可能受直流輸入插接不嚴密或接反因素影響。輸出無故中斷可能受控制模塊電壓輸入過低或直流輸入接觸不良等因素影響。

（2）指示燈正常，控制器報警。首先檢查指示燈系統上位機通信情況，確認是否存在負載故障。若排除上述故障，檢查直流輸入電壓參數是否合理，以確定是否為直流故障。由于指示燈無法顯示所有故障，因此需查看上位機通信。此類故障大多因負載及直流故障、過載等情況引發。

（3）控制模塊有聲光警告。查看應急照明裝置系統逆變模塊，若有關模塊“負載”燈最底格不亮或“故障”燈亮，通過安裝新模塊或拔出模塊可以排除故障。安裝新模塊后，系統運轉應等待1 min 左右，系統逆變模塊檢測需要一段時間。

（4）上下控制板切換頻繁且無輸出。檢查DC 176～264 V 輸入電壓參數，直流欠壓、過壓均會出現控制模塊長鳴現象。在直流過壓、欠壓情況下輸出會切斷，旨在保障蓄電池安全穩定。

（5）控制模塊無長鳴、無輸出現象，且上下控制板頻繁切換。首先替換控制模塊，問題解除則表示故障排查完畢。若仍存在上述現象，需檢查機框排線是否故障，針對具體故障進行處理。

3.2 低功率消防負荷系統故障

在軌道交通低壓配電系統應用進程中存在低功率消防負荷系統故障問題，需通過設計優化，規避有關故障。根據終端供電損失情況及低壓系統安全供電標準劃分電力負荷級別，以等級要求為依托，低壓配電柜一級負荷由兩路回路提供電能，氣體滅火、潛水泵、安全設施等一級負荷，存在功率水平相對較低問題。基于此在該系統內配置低壓配電柜進行供電不夠合理，可以軌道交通照明配電系統為載體，設計一級負荷動力箱進行交叉供電。在節約電纜用量前提下達到控制總體負荷量目的，排除低功率消防負荷系統故障。為軌道交通低壓系統運行營造穩定、和諧、安全氛圍，繼而提高軌道交通綜合保護質量。

3.3 設備供電節能故障

在軌道交通規模不斷拓展背景下，城市建設軌道交通更為關注能耗，旨在推動軌道交通系統朝著可持續方向發展。為此在軌道交通低壓系統運行進程中配置若干節能電氣設備，一旦節能設計出現故障，將直接影響設備供電節能成效，為此需做好節能設計工作。例如，根據南方地區軌道交通低壓配電系統運行情況，可規設冰冷機組，實現制冷節能目標，以環控系統為依托，保障軌道交通低壓控制系統內冷風能夠順利排出，在其余季節可利用隧道實現通風換氣目標。立足軌道交通車站經由BAS 系統予以調配，根據各時段流量有效調節風量，在改變風量基礎上落實節能目標。再如，根據北方地區軌道交通冬季運轉實況，可規設采暖系統，其中空調系統、采暖系統均為三級負荷，以相同回路為載體敷設有關裝置。在控制低壓配電系統電柜回路規模同時，能夠節約電纜材料、動力配電箱等資源，提高新時代軌道交通低壓配電系統節能故障處理質量，助推軌道交通低壓配電系統可持續發展。

4 軌道交通低壓配電系統保護措施

4.1 保護要求

（1）軌道交通低壓配電系統出現故障后，以維護檢修人員人身安全為導向，需及時切斷電路，保護低壓配電系統，同時有關故障不會影響其他系統運行的穩定性。這就需要運維工作人員深入了解軌道交通低壓配電系統，能夠精準解析工程圖，根據保護要求開展具體工作，在工作中積累經驗，不斷學習新型保護措施，旨在科學處理故障，維護軌道交通運營系統的安全與穩定。

（2）有選擇性控制電路，結合自動化控制系統，保護軌道交通低壓配電線路。

（3）根據《低壓配電設計規范》，保護電氣設備及有關系統。

（4）制定軌道交通低壓配電系統保護制度，指引專業技術人員妥善運用技術手段，根據故障類型及系統日常運行實況，規設針對性、科學性兼具的保護措施。

4.2 保護特點

（1）線路特點。當前，軌道交通低壓配電線路主要分為末端線路、主干線路及分干線路。其中，主干線主要是指低壓配電屏延展所得饋電線，連接用電設備主要是末端線路。發生接地、短路等故障后，需瞬時切斷故障電路電源。

（2）故障特點。接地、短路等故障多存在末端回路位置，故障概率約超過90%，尤其是移動電器、插座、插頭、導線等容易發生故障，其中，接地故障占比約為85%。

（3）選擇性特點。在軌道交通低壓配電網系統中若出現電網電流故障，保護電氣設備會根據規設程序有選擇性、動作次序性地保護低壓配電系統，不會出現越級操作現象。將該系統故障可能引發的范圍縮至最小空間，有效保護軌道交通低壓配電系統。

4.3 電器選擇

以軌道交通低壓配電系統故障及保護需求為依托，斷路器根據保護性能分為選擇性、非選擇性兩種。其中，非選擇性斷路器具有可手動復位、無需更換元件、維修概率較低等特點，同時兼具瞬時電流脫扣器、長延時脫扣器保護功能，確保短路及過載時低壓配電系統的安全穩定。斷路器的選擇需確保其具有參數調試便捷、靈敏度較高、接地故障保護、瞬時動作、短路延時等功能。根據新時代電器更迭動態，選擇具有智能化保護功能的設備，針對軌道交通低壓配電系統故障加以監管，實時整合軌道交通低壓配電系統運行數據信息。根據國家標準選用電器，確保其適應軌道交通低壓配電系統運行環境，電器額定電流大于等于回路計算電流，有效保護軌道交通低壓配電系統。

5 結束語

軌道交通作為新時代城市化發展進程中緩解人們出行壓力的重要運輸系統，要樹立節能環保規劃發展意識，在此基礎上解決低壓配電系統故障問題。通過應用有效的電器設備，提高系統保護質量，同時根據該系統運行實況制定周期性保護方案。針對設備、線路加以檢修，有預見性地排除系統故障，組織專業技術人員學習先進技能，為應對新時代日益復雜的低壓配電系統綜合運維挑戰，夯實人才基石，確保軌道交通低壓配電系統安全穩定運行。