高速铁路牵引供电系统研究

一 调研目的

世界已进入建设高速电气化铁路的新时期。特别是欧洲已经突破了国界，向路网化、国际化发展。高速电气化铁路已经成为国家社会经济发展水平和铁路现代化的主要标志之一。按照铁道部的《中长期铁路网规划》，从2005年到2020年，铁道部将投入两万亿元资金进行铁路建设，近期每年投资在2000亿元以上。到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，电化率均达到50%以上。所以对高速铁路牵引供电系统研究，是为了保证在牵引变电所发生事故、故障情况下，抢修人员能够迅速出动，以最佳的抢修方案、最快的抢修速度、最好的抢修组织，最大限度地减少对运输的影响。因此如何结合哈局电气化铁路的设备现状和运行实际，结合哈大电气化铁路牵引供电系统研究，消除牵引变电所供电设备隐患，缩小故障影响范围、减少对运输干扰，恢复列车正常的运行秩序，为本次调研的目的。

二 调研方法

深入学习哈大高速铁路牵引供电系统的流程及其原理，确定高速铁路牵引供电系统调研的必要性，通过到王岗牵引变电所参与变电所的运作，通过当地监控主机Micro-SCADA的事件列表中，查找年至今的全部故障跳闸的详细记录以及其它的报警信息，进行分类，进行对比，同故抢修负责人了解实际故障情况并探讨一般故障判断及处理程序，并在得知有设备故障情况后，积极深入现场，参与整个故障查找及其排除处理的过程。

三 调研内容及过程

自从2010年1月9日确定调研题目后，亲自来到哈尔滨供电段王岗牵引变电所进行现场调查研究。在整个调研期间，首先认真学习牵引供电系统的原理，熟悉如何才能使变电所处于正常的运作状况，并使接触网设备能持续地、不间断地得到25KV接触网电压供应。并向主管工程师请教牵引变电所本地控制系统、远动系统、继电保护系统运行情况进行初步的掌握。二是通过当地监控主机Micro-SCADA的事件列表中，所有故障调整的详细记录以及其它报警信息，其中出现最多最为频繁的故障跳闸和Z-COM1远方错误，对全部事件进行分类，分析对比，查找引起保护系统启动而使断路器跳闸和通道故障的真正原因。三是同检修车间主任、主管工程师，了解牵引变电所实际故障跳闸情况及处理故障跳闸的一般程序，以及所采的必要的安全措施如何使抢修人员能够迅速出动，总结经验教训将故障处理的经过、故障原因详细整理分析并查找到有效安全的故障处理程序及设备巡视方法。四是深入现场在牵引变电所发生故障跳闸或其它报警信息后同车间主管工程师共同分析故障跳闸原因，参与故障跳闸原因查找并消除，如何设置安全措施和设备巡视及后续的处理工作。

四 调研的结论与建议

通过近3个月的调研，对高速铁路牵引供电系统的研究发现其出现的系列问题很值得我们去深思、去探讨、去研究。必须引起牵引供电系统工作人员对其高度重视，通过高素质的操作领导及有专业知识和熟练的维护工作，使变电所处于正常的运作状况，并使接触网设备得到25KV接触网电压供应。只有对牵引变电器故障、高压短路器事故、隔离开关事故、运行中开关常故障、电压互感器常见故障、电流互感器常见故障、变电所全部失压停电事故、回流线及接地网故障、二次回路故障查找原则、通道故障有了深刻的认识才能对牵引供电设备隐患针对性的处理，事故的发展、消除事故的根源及对人身设备安全的威胁。用一切可能的办法，保持或尽快恢复对自用电、接触网线路供电，迅速使设备恢复到正常运行状态。使牵引供电设备的运行向有序可控的方向迈进。如何能吸取以往工作中的经验教训，尽快组织对牵引供电故障跳闸的原因查找并排除、事故抢修和设备巡视等方面都具有重要的指导意义。下述是我对牵引供电系统中出现的系列问题后如何能快速分析判断故障原因、消除事故根源、缩小故障影响范围、减少对运输的干扰谈一下自己的几点认识：

1．牵引变压器故障　

1.1牵引变压器的故障主要发生在绕组、铁心、绝缘套管、调压开关及油箱部分。一般不正常现象：噪音比平常大，音响异常。绕阻温度高于正常值，变压器超负荷运行；箱体外有渗油的现象；油面下降；绝缘套管发生裂纹或有放电痕迹；轻瓦斯动作，但放出的气体为无色、无味、不可燃的气体；处理原则：发现上述现象之一，应立即报告给变电所负责人、生产调度、有关技术人员和局供电调度并做好记录。同时对变压器加强监视。

1.2严重不正常现象：内部音响极不正常，有强烈的不均匀燥声或内部有火花放电的声音；负荷正常，但是油温异常（较平常在相同条件下运行时高出10度以上），油温不断上升（当达到95度时发出报警信号，105度启动断路器跳闸）；油枕及防爆孔向外喷油；由于漏油使油位不断降低于限度以下（发出报警信号）；油色有显著变化，出现游离态碳（经取样化验）；轻瓦斯动作，但放出的气体为可燃性气体；重瓦斯保护动作；因变压器内部故障引起的差动保护动作；缘套管严重破坏，有很大的裂纹或碎片，有放电痕迹；处理原则：发生上述任何一种情况时，应立即通知局供电调度、生产调度，将变压器退出运行，投用备用变压器或改变运行方式，以保证牵引供电。

1.3着火；变压器发生火灾，危险性特别大，将会引起变压器爆炸使火灾扩大，影响其它回路电气设备的正常运行。处理原则：变压器着火，应立即通知局供电调度、生产调度，将变压器退出运行，投用备用变压器或改变运行方式，以保证牵引供电。断开变压器两侧的断路和隔离开关后，立即进行灭火工作。特别注意的是应该用泡沫灭火器灭火，迫不得已时可用石棉灰或沙子灭火。

2．高压短路器事故

2.1断路器拒绝合闸　断路器拒绝合闸分为电气回路故障和机械部分故障。电气回路故障：直流电压过低；合闸回路组件接触不良或断线；合闸电压不合格。机械部分故障：开关本体和合闸接触器卡滞；大轴窜动或销子脱落；操动机构故障。如合闸铁芯油泥过多卡滞；托架坡度大、不正、或吃度小；机械卡住，分闸后未复归至合闸位置。处理原则：先投入备用断路器，然后排除故障。

2.2断路器拒绝分闸　电气回路故障：如直流电压过低，分闸回路组件接触不良或短线。机械部分故障　处理原则：应先用手动（人力）使断路器分闸后，再查明原因，相应处理。

2.3断路器误分闸　断路器误分闸原因和判断原则如下：断路器操动机构误动作　判断依据：保护不动作，电网无故障造成的电流，电压波动。继电保护误动作，一般有整定值不正确，保护错接线，流互、压互回路等原因造成的。判断依据：应收集全部现象，进行综合分析。二次回路故障：直流系统两点或多点接地；二次回路错接线。判断依据：查明确有二次线接错线现象。

3．隔离开关事故　运行中开关常故障

3.1接触部分过热　原因：压紧零件松动，刀口未合严。使触头表面氧化，引起接触电阻增大，造成过热或刀口熔焊。处理原则：通知电调，在采取措施前，应加强监视，发热剧烈时，应转移负荷，退出运行，进行检修；退出运行后造成停电或损坏较大时，可临将刀闸短接。

3.2瓷瓶损坏严重，如裂纹、瓷釉大面积脱落、有放电烧伤痕迹，自然老化或胶接质量不高造成瓷瓶掉帽等。处理原则：不严重的放电痕迹，表面龟裂掉釉等，可暂不停电，通知电调申请停电检修；瓷瓶外伤严重，瓷瓶掉帽，对地击穿，瓷瓶爆炸等，应立即停电处理，并通知电调。

3.3开关拉不开，合不上，原因：操作机构故障，应通知电调，申请停电检修、调整机构；开关接触部分故障，如刀口油泥过多、刀口熔焊等。因接触部分引起的拉不开，就不应强行拉开，否则造成支持绝缘损坏，引起事故扩大化，此时应通知电调，申请停电检修。

3.4误操作

值班人员不按规程操作，错合、错拉隔离开关，造成弧光，此时绝对禁止强行拉开，应保持镇静，迅速将开关合上，待停电后检修刀口烧伤部分，当发现错合闸时，在刀闸快合上时会有强烈弧光，此时绝不允许再重新拉开，应迅速合上，必要时，断开主路器，停电检修刀闸烧伤部分。

4．电压互感器常见故障

4.1电压互感器二次空气开关脱扣：主要是由于压互二次回路过负或短路引起的。此时发出报警信号，值班人员通知电调，将空气开关合上。若再次脱扣，应通知电调，如无备用压互，则将相应的保护撇出，然后再将压互担撇除运行。检查二次回路，并在值班日志中记录。绝不可原因不明再次合上空气开关。

4.2电压互感器一次侧熔断器熔断：压互一次侧空断器是用来断开压互一次引出线或压互绕组短路时的故障电流的，而不是用于断开负荷电流的。因此，当压互绕组发生匝间短路或接地故障时，熔断器并不起作用。此时若过载时间长了，就会使压互过热，冒烟甚至着火，压互发现下列现象之一时应立即通知胆敢调，停止运行：高压侧熔断器连续烧断两次；音响很大且不均匀或有爆炸声；有异味或冒烟；绕组与外壳间或者是引出线与外壳间有严重的火花放电现象，此时，值班人员通知电调，撇出压互，投入备用压互，若无备用压互，应将相应的保护退出运行，作好安全措施，并做好记录。

5．电流互感器常见故障

运行中电流互感器可能出现：二次回路开路；发热、冒烟；音响异常；线圈螺丝松动。处理原则：通知电调；使用绝缘工具，用25平方毫米的多股铜线将流互二次开路部分短接。如果带电处理直接危及人身安全时应停电处理。流互短接时，值班人员应对设备加强巡视，在值守日志中记录。

6．变电所全部失压停电事故

当变电所全部失压停电时，系统发出报警信号。处理原则：根据报警系统的指示，欠压保护、自动装置动作情况，断路器的位置信号等，判断是否全所失压停电。通知电调将馈线断路器分闸，申请越区供电方式，并在值班日志中记录，认真监视220KV侧线是否来电，如果来电应立即通知电调，恢复原供电方式，并根据电调要求进行了验电，做好记录。

7．回流线、接地网故障

回流线常见故障是：回流线烧断，接地处接触不良引起冒火等。接地网常见故障是：接地电阻大，一次设备绝缘破坏时，回流效果不好，地电位升高，烧坏二次电缆等。处理原则：带电处理回流线故障时，先用同样截面的导线将回路线旁路短接，再进行处理，如果回流线烧断时，应通知电调，申请停电处理。

8．二次回路故障查找原则

8.1根据故障现象、事故给予的信号显示情况、有关标记指示情况等进行综合分析，确定故障范围。

8.2各回路的故障，应分清主次，从主要回路入手。

8.3查找某一具体回路故障时，应首先检查并排除电源部分的故障，具体来说是检查直流母线电压及熔断器等

9．通道故障：该故障性质为车站RTU和牵引变电所LTS的通道故障

9.1远动设备一组通道存在故障，按照以下步骤处理：远动值班员在值班日志中记下故障发生的时间、及发生时的情况，通知铁通调度、段生产调度和车间主任；车间安排主管技术人员配合铁通公司处理通道故障。

9.2车站RTU两组通道故障导致该站隔离开关不能远方操作，按照以步骤处理：远动值班员在值班日志中记下故障发生的时间、及发生时的情况，立即通知铁通调度并确认是否为通道故障；远动值班员将故障情况通知段生产调度、车间主任；如果铁通公司反馈为非通道故障，车间立即安排胜任人员赴现场检查处理；现场抢修人员如发现该故障非RTU设备故障或难以判断为通道故障还是RTU设备故障时，及时通知铁通调度，并要求铁通派维修人员共同处理；现场抢修人员在故障处理完毕后，将处理结果报告给供电调度、供电段生产调度，并将故障处理的经过、故障原因详细整理形成书面材料。

9.3当牵引变电所LTS及所内RTU两组通道故障，导致所内和上网点牵引供电设备失去监控，按照以下步骤处理：远动值班员在值班日志中记下故障发生的时间、及发生时的情况，立即通知铁通调度、段生产调度和车间主任；车间立即安排胜任人员到牵引变电所上岗，并与值班人员共同到控制室监控设备运行，如需进行设备倒闸操作，由一人负责监护，另一人负责通过Micro-SCADA当地操作系统按照调度命令对所内断路器、隔离开关和上网点隔离开关进行分合闸操作。

五 参考文献

[1]张跃新.德国牵引供电技术变电所安装手册.西安铁路工程集团公司电气化技术研究所.2001

[2]张跃新.德国牵引变电所设备维护手册. 西安铁路工程集团公司电气化技术研究所.2001

[3]林永顺.电气化铁道供变电技术.中国铁道出版社.2006

[4]连级三.电力牵引供电控制系统. 中国铁道出版社2003

[5]张道俊.王汉兵. 牵引供电规程与规则. 中国铁道出版社2006