鐵路10kV電力設備維修策略探討

摘要：鐵路電力系統大多數是中性點不接地系統，主要為沿線車站信號電源及站區生產生活設施供電，為信號電源供電的自閉、貫通電力線路采用兩端互為備供的供電模式。針對鐵路電力系統供電方式的特點，本文首先了列舉常見的故障類型，對故障原因和形成規律進行分析，結合鐵路電力設備特點分析電力運行檢修管理的現狀。以此為依據，提出基于運行狀態的鐵路電力檢修策略，能夠有效降低生產成本，提高檢修效率，是適合鐵路10kV電力系統的檢修模式。

關鍵詞：鐵路，電力設備，狀態修

0 前言

鐵路10kV電力系統擔負著鐵路沿線信號電源一級負荷以及沿線站區的供電任務，在鐵路供電系統中具有重要的作用。近年來，隨著鐵路體制改革和修程修制改革，部分供電單位電力和接觸網合并管理，受人員數量和停電時間的制約，在檢修、運行及人員管理中以接觸網為主，電力專業管理逐漸呈弱化趨勢，電力設備檢修質量和運行質量不高，故障率居高。因此，如何制定更科學的設備檢修制度，實施更高效的檢修管理方法，對提高鐵路電力設備運行質量和供電可靠性，降低故障率，具有重要的意義。

1 鐵路電力供電模式

鐵路電力系統由電源線路、配電所、饋出線路組成。區域中心配電所由多條饋出線，呈放射形供電模式，或不同饋線組成環形供電模式，供給站區各個生產單位。鐵路沿線信號主備電源由自閉和貫通電力線路供電，自閉、貫通電力線路一般采用兩端互為備供的供電模式。相鄰兩個配電所一個配電所主供，另一個配電所備供，當主供的配電所開關跳閘時，備供的配電所開關可以自動投入。兩端互供的電力系統如圖1所示。

2 電力設備故障原因及規律

2.1 常見鐵路電力設備故障類型

常見鐵路電力故障有短路、斷線、接地等類型。

發生短路故障時短路相電流突變升高，電壓降低，配電所斷路器跳閘。短路故障一般由于混線、搭接異物、電纜擊穿等原因造成。

單相接地故障時系統中的電力電纜、避雷器等設備承受的相電壓升高，長時間繼續運行會造成對地絕緣擊穿，從而擴大故障影響范圍。

電力線路一相斷線故障大多數發生為弓子線脫開、渡線斷開、電纜接線鼻子折斷或一相燒斷等，二相或三相同時斷線多數是由于導線被車輛刮碰或倒桿等原因。發生斷線故障時，如果導線沒有接地，主供的配電所一般監測不到，備供的配電所從末端電壓的變化可以判斷線路發生斷線故障。斷線故障的后果是斷線點之后的電力變壓器一次側缺相，造成變壓器異音、溫升，負荷側電壓不正常影響用電負荷正常工作。

2.2 電力設備故障的原因

2.2.1 環境因素影響

鐵路區間電力線路供電臂和，路徑復雜，沿線情況多樣，有的要經過山區，有的要經過林區，有的經過農田。部分區段受環境限制，采用了較多的電纜。這些都是導致電力故障的因素。春夏交替時節，鳥類經常在耐張桿、隔開桿上搭建鳥窩，經常也會造成電力線路接地或短路故障，嚴重時燒損設備。

2.2.2 氣候因素影響

大風天氣由于異物原因易造成單相接地故障，雷雨天氣可能發生短路故障造成開關跳閘。途經農田或垃圾場的線路，春季大風天氣多，電力線路受輕飄物影響較嚴重，需要出動較多人力反復處理。

2.2.3負荷原因影響

電力負荷大小受季節性影響較大，特別是一些站區、生活區和帶有鍋爐等負荷的電力線路，冬季負荷可能成倍增加，導致發生過電流跳閘。有的區段電力負荷增加變壓器增容后，沒有及時根據實際情況調整配電所的電流保護定值，在大負荷時導致過電流跳閘。

2.2.4檢修原因影響

電力線路檢修不到位，多發生電纜引線鼻子折斷、弓子線脫開、絕緣子綁扎線脫開等，導致電力線路發生斷線或接地故障，影響正常供電。低壓設備檢修不到位時，多發生因電氣連接部位虛接氧化在大電流時發生燒損故障。

2.2.5設備本身原因

隨著運行年限增加，部分設備絕緣狀態會逐漸下降，電力電纜、避雷器、互感器、變壓器等設備都可能因絕緣下降發生絕緣擊穿故障。在電力設備故障中，電力電纜由于絕緣工藝、運行環境、電纜接頭等因素影響較多，故障占比較大，尤其春融季節，多發電纜故障。電力線路單相接地狀態下運行時間較長時，絕緣狀態相對薄弱的避雷器、電壓互感器、電纜等都可能引發絕緣擊穿故障。

3 鐵路電力運行檢修現狀

3.1 電力運行管理現狀

近年來，隨著鐵路供電系統修程修制改革，單獨的電力工、電力工區逐漸被拆并，電力專業合并到接觸網專業進行外線融合管理。由于設備性質和重要性的認識程度不同，往往在運行管理和維修管理中更偏重于接觸網專業，造成電力專業管理弱化，電力設備檢修也呈弱化趨勢。

3.2 電力設備檢修現狀

傳統鐵路電力線路采用周期性檢修模式。每年末制定第二年度檢修計劃，按照年度檢修計劃制定詳細的月度檢修計劃，根據計劃安排周期檢修。以時間為周期進行全面檢修。采取電力、接觸網設備統一管理模時，日常天窗作業和巡檢測往往以接觸網檢修為主，組織電力設備集中檢修整治較為有限，電力設備難以得到全面精細化檢修。

4 電力檢修策略探討

4.1 電氣設備故障規律分析

新設備投運后經過一段時間的磨合期，運行逐漸穩定，一段時期內故障率較低。設備運行一定年限后逐漸呈現部件老化等現象，故障率會有所增加，如圖2曲線所示，該曲線叫作電氣設備故障和缺陷浴盆曲線。

如圖3所示，設備運行達到一定年限后，部分功能會因老化等原因出現退化，運行到P點后能夠檢測到缺陷或潛在故障，到達F點時功能失效，會發生故障。根據圖3曲線原因，設備維修應該重點安排在P-F間隔內，避免功能失效出現故障或引發事故。

4.2基于運行狀態的檢修策略

根據P-F曲線原理，采取基于運行狀態的檢修方式，是科學的檢修策略。正常情況下只進行設備狀態監測，運行期進入P-F間隔期后，進行具有針對性的狀態檢修。通過在線監測手段可以準確掌握設備發生實質性故障之前的P-F間隔時間段，及時安排恢復性檢修。實施狀態檢修在降低設備故障率的同時，減少了綜合檢修費用，社會效益和經濟效益顯著。

4.3基于壽命的檢修策略

基于壽命的檢修策略在設備預期壽命期內不安排檢修。在設備材料和制造工藝越來越高的前提下，很多設備都已經具備免維護或微維護的水平?；趬勖臋z修需要結合相應的在線監測技術，以保證準確掌握設備狀態。設備滿壽命期后，如果不能及時進行更換，必須加強運行監測和檢修維護。

5 結束語

為保證鐵路信號電源一級負荷及鐵路站區生產生活設施的可靠供電，加強電力設備管理，制定科學高效的檢修策略是非常必要的。實踐證明，采取狀態修的方式科學可行，相比定期檢修大大降低了檢修成本，有效地減少了電力線路因檢修的停電時間，檢修效率高，經濟效益好。

參考文獻

[1]許婧，王晶，高峰，束洪春.電力設備狀態檢修技術研究綜述[J].電網技術，2000，24（8）.

[2]畢玉興，《電力設備運行與維護》，中國鐵道出版社，1995年，北京

作者簡介：李興榮，女，1971年3月，山西省大同市人，工程師，研究方向：鐵道供電。