论文部分内容阅读
摘 要：本文针对地铁供电系统中直流设备常见故障进行分析总结的出相应的应急处理经验，在工作中不断地经理故障、处理故障、分析故障发现原因、完善故障处理流程，不断总结完善，提高故障处理能力提高故障处理效率，极大可能地缩短故障处理时间，为乘客提供舒适、快捷、准点的乘车感觉。
关键词：地铁;供电系统;直流设备;接触网;故障
1 地铁直流系统组成及直流1500V开关柜保护配置
地铁直流牵引系统是地铁列车的动力源泉，其供电的可靠运行是地铁安全、可靠运营的保证，在直流牵引供电系统的设计时，综合分析系统的灵活性和可靠性，一方面考虑到地铁高密度运营的需求，另一方面考虑到直流供电系统发生故障时，能迅速隔离故障点，同时能保障地铁正常运行。
地铁牵引直流设备主要由进线柜、馈线柜、整流器、负极柜、轨电位限制装置等组成，将地铁主所馈出35kV电经过整流变压器降压为1180V，再经过整流器整流为直流1500V电通过进线柜、馈线柜供至接触网供地铁用电。
针对各种可能的故障情况，地铁供电直流系统设置了相应的保护，为直流系统的安全运行提供了可靠的保障，地铁1500V直流馈线开关一般设置有大电流脱扣保护：实现对接触网近端短路保护，一般是开关本体、开关至隔离开关的上网电缆的短路、Imax+及Imax++（主要针对中近距离的非金属性短路故障），DDL 保护（主要针对中远端非金属性短路故障）接触网热过负荷、双边联跳、轨电位限制装置设置过电压保护。
2 接触网设备故障类别
地铁设备故障一般按性质分为永久性接地故障、短时故障、断续接地故障、接触网断线，永久性接地、接触网断线及断续接地故障直接造成直流设备跳闸，造成接触网单边供电或者接触网停电，短时故障可能造成直流设备跳闸后自动成合闸，但是对直流设备伤害也不容忽视。重点如下：
接触网弓网故障，故障产生一般有外在原因也有内在原因，内在原因主要为产品质量不过关、施工质量存在问题、接触网结构问题 及零部件安装问题导致零部件使用过程中受损严重，外部原因是受到天气及地理因素影响致使零部件变形改变了接触网参数，引起弓网故障。
接触网断线 接触网电气连接的线夹发烧，线索断裂，故障产生原因为电气连接安装不合格，长时间机车运行产生震动使零部件松动老化元器件薄弱环节就可能出现起火烧伤。
接触网磨损 由于地铁加速度比较大，线面经常会打火、放电就会造成电气磨损。同时 刚性接触网弓网压力大，在比较特殊线路弓网承受的冲击 力及接触网压力不稳定，容易造成机械磨损，尤其是绝缘锚段关节磨损严重，特殊线路区段磨损严重，一般来说，曲线段比直线段磨损严重，随时道床比整体道床磨损严重，坡道比直线平道磨损严重，其实整体来说整条地铁线路就是出入段/场线既有坡道，又是碎石道床与整体道床的衔接，同时占有特殊线路区段，因此出入段/场线的接触网磨损在地铁系统中极为严重， 因此专业人员在此地重点加强巡视工作，确保接触网正常运行。
3 故障原因判断
地铁正线接触网供电为双边供电，一个接触网供电分区由相邻的两个牵混所进行供电，车辆段、停车场接触网为单边供电，由车辆段、停车场牵混所进行供电，运营期间正线接触网故障时某个供电分区的一个牵混所馈线开关跳闸，
（1）馈线开关跳闸重合闸成功;通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，加强设备监控。
（2）馈线开关跳闸重合闸不成功：
1、造成某个供电分区接触网单边供电，监控人员查看地铁1500V直流馈线开关保护动作情况初次判断故障原因，根据故障原因确定为直流开关柜故障还是接触网故障，如果直流开关柜故障，监控人员根据运营需求判断接触网单边供电是否能满足，能满足保持现有供电方式，通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，加強设备监控。相应专业前往现场查看设备，查看完毕将现场设备运行情况及出故障现象告知监控人员，同时判断故障原因，是否直流设备故障，是直流设备故障根据现场人员要求将直流设备故障点隔离。
不能满足时根据实际情况进行供电方式调整。
2、如果某个接触网供电分区停电，相邻两个牵混所对应开关跳闸，这时监控人员查看报警，设备接线图，通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，根据实际报文及接线图是否符合试送电条件，不具备条件，通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，加强设备监控。等待专业人员现场确认设备，行车指挥人员调整列车运行方式。确认具备试送，监控人员拉开先跳开关刀闸，合上后跳开关刀闸，判断后跳开关刀闸及到先跳闸开关之间接触网是否有故障，如果合闸成功证明后跳开关刀闸及到先跳闸开关之间接触网正常，监控人员可以预判故障在先跳闸开关上或者为接触网瞬时性故障，监控人员将接触网供电方式告知相关专业、直属领导，行车指挥人员根据现有供电方式调整列车运行，等到专业人员查看现场设备要求对跳闸设备送点，监控人员确认无影响后同时对先跳开关进行合闸判断先跳开关是否正常（合先跳开关时刀闸拉开，以确保再次联跳引起接触网停电或对设备造成伤害），正常合上刀闸及开关恢复供电，不正常故障锁定在先跳开关，相关人员进行处理。
4 应急处置流程
监控人员查看开关状态，报警信息，报告行车指挥人员及相关领导，通知供电人员查看故障所设备情况。
重合闸成功，监控人员加强设备监控，等待供电专业人员设备检查情况。
重合闸不成功根据实际情况进行必要的操作，调整供电方式、有故障及时将故障点进行隔离
如果设备故障需要处理，监控人员配合现场人员做好配合工作，根据现场人员要求做好安全措施。
配合完毕，恢复所有安全措施。
故障处理完毕，告知相关人员征得相关人员同意恢复正常供电。
结束语
城市轨道行车密度大，影响范围广，在日常运营生产中，接触网设备故障，直流开关跳闸造成接触网停电，单边供电时根据时间段运营情况确认能否满足正常供电需求，满足供电需求电力系统监控人员及时将故障信息反馈给相关专业，并监控好设备，重点关注单边供电的牵混所直流设备运行情况。如果接触网停电，监控人员根据需求是否是送点恢复供电保证列车正常运行，不能恢复及时 反馈信息相关专业人员做好行车调整，减少运营影响。
参考文献
[1]孔玮.城市轨道交通直流牵引系统故障分析及若干问题的研究[D]. 华北电力大学（北京）， 2005
[2]艾兵.地铁牵引供电系统建模及其对公共电网影响的研究[D]. 西南交通大学， 2010
[3]王艇.地铁直流牵引供电保护技术与系统实现[D]. 江苏大学， 2006
[4]朱秋桓. 地铁变电系统的构成和保护装置的选用[J]. 技术与市场. 2011（08）
[5]杨建国，城市轨道交通供电工程施工技术手册[M]. 中国铁道出版社，2013
[6]刘禹，马亿程. 西安地铁二号线供电系统直流开关柜常见故障分析[J].科技展望. 2017（13） [7]仇龙刚.直流牵引供电系统故障分析与保护方法研究[D].西南交通大学 2015
关键词：地铁;供电系统;直流设备;接触网;故障
1 地铁直流系统组成及直流1500V开关柜保护配置
地铁直流牵引系统是地铁列车的动力源泉，其供电的可靠运行是地铁安全、可靠运营的保证，在直流牵引供电系统的设计时，综合分析系统的灵活性和可靠性，一方面考虑到地铁高密度运营的需求，另一方面考虑到直流供电系统发生故障时，能迅速隔离故障点，同时能保障地铁正常运行。
地铁牵引直流设备主要由进线柜、馈线柜、整流器、负极柜、轨电位限制装置等组成，将地铁主所馈出35kV电经过整流变压器降压为1180V，再经过整流器整流为直流1500V电通过进线柜、馈线柜供至接触网供地铁用电。
针对各种可能的故障情况，地铁供电直流系统设置了相应的保护，为直流系统的安全运行提供了可靠的保障，地铁1500V直流馈线开关一般设置有大电流脱扣保护：实现对接触网近端短路保护，一般是开关本体、开关至隔离开关的上网电缆的短路、Imax+及Imax++（主要针对中近距离的非金属性短路故障），DDL 保护（主要针对中远端非金属性短路故障）接触网热过负荷、双边联跳、轨电位限制装置设置过电压保护。
2 接触网设备故障类别
地铁设备故障一般按性质分为永久性接地故障、短时故障、断续接地故障、接触网断线，永久性接地、接触网断线及断续接地故障直接造成直流设备跳闸，造成接触网单边供电或者接触网停电，短时故障可能造成直流设备跳闸后自动成合闸，但是对直流设备伤害也不容忽视。重点如下：
接触网弓网故障，故障产生一般有外在原因也有内在原因，内在原因主要为产品质量不过关、施工质量存在问题、接触网结构问题 及零部件安装问题导致零部件使用过程中受损严重，外部原因是受到天气及地理因素影响致使零部件变形改变了接触网参数，引起弓网故障。
接触网断线 接触网电气连接的线夹发烧，线索断裂，故障产生原因为电气连接安装不合格，长时间机车运行产生震动使零部件松动老化元器件薄弱环节就可能出现起火烧伤。
接触网磨损 由于地铁加速度比较大，线面经常会打火、放电就会造成电气磨损。同时 刚性接触网弓网压力大，在比较特殊线路弓网承受的冲击 力及接触网压力不稳定，容易造成机械磨损，尤其是绝缘锚段关节磨损严重，特殊线路区段磨损严重，一般来说，曲线段比直线段磨损严重，随时道床比整体道床磨损严重，坡道比直线平道磨损严重，其实整体来说整条地铁线路就是出入段/场线既有坡道，又是碎石道床与整体道床的衔接，同时占有特殊线路区段，因此出入段/场线的接触网磨损在地铁系统中极为严重， 因此专业人员在此地重点加强巡视工作，确保接触网正常运行。
3 故障原因判断
地铁正线接触网供电为双边供电，一个接触网供电分区由相邻的两个牵混所进行供电，车辆段、停车场接触网为单边供电，由车辆段、停车场牵混所进行供电，运营期间正线接触网故障时某个供电分区的一个牵混所馈线开关跳闸，
（1）馈线开关跳闸重合闸成功;通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，加强设备监控。
（2）馈线开关跳闸重合闸不成功：
1、造成某个供电分区接触网单边供电，监控人员查看地铁1500V直流馈线开关保护动作情况初次判断故障原因，根据故障原因确定为直流开关柜故障还是接触网故障，如果直流开关柜故障，监控人员根据运营需求判断接触网单边供电是否能满足，能满足保持现有供电方式，通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，加強设备监控。相应专业前往现场查看设备，查看完毕将现场设备运行情况及出故障现象告知监控人员，同时判断故障原因，是否直流设备故障，是直流设备故障根据现场人员要求将直流设备故障点隔离。
不能满足时根据实际情况进行供电方式调整。
2、如果某个接触网供电分区停电，相邻两个牵混所对应开关跳闸，这时监控人员查看报警，设备接线图，通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，根据实际报文及接线图是否符合试送电条件，不具备条件，通知相应专业、直接领导故障情况影响范围，加强设备监控。等待专业人员现场确认设备，行车指挥人员调整列车运行方式。确认具备试送，监控人员拉开先跳开关刀闸，合上后跳开关刀闸，判断后跳开关刀闸及到先跳闸开关之间接触网是否有故障，如果合闸成功证明后跳开关刀闸及到先跳闸开关之间接触网正常，监控人员可以预判故障在先跳闸开关上或者为接触网瞬时性故障，监控人员将接触网供电方式告知相关专业、直属领导，行车指挥人员根据现有供电方式调整列车运行，等到专业人员查看现场设备要求对跳闸设备送点，监控人员确认无影响后同时对先跳开关进行合闸判断先跳开关是否正常（合先跳开关时刀闸拉开，以确保再次联跳引起接触网停电或对设备造成伤害），正常合上刀闸及开关恢复供电，不正常故障锁定在先跳开关，相关人员进行处理。
4 应急处置流程
监控人员查看开关状态，报警信息，报告行车指挥人员及相关领导，通知供电人员查看故障所设备情况。
重合闸成功，监控人员加强设备监控，等待供电专业人员设备检查情况。
重合闸不成功根据实际情况进行必要的操作，调整供电方式、有故障及时将故障点进行隔离
如果设备故障需要处理，监控人员配合现场人员做好配合工作，根据现场人员要求做好安全措施。
配合完毕，恢复所有安全措施。
故障处理完毕，告知相关人员征得相关人员同意恢复正常供电。
结束语
城市轨道行车密度大，影响范围广，在日常运营生产中，接触网设备故障，直流开关跳闸造成接触网停电，单边供电时根据时间段运营情况确认能否满足正常供电需求，满足供电需求电力系统监控人员及时将故障信息反馈给相关专业，并监控好设备，重点关注单边供电的牵混所直流设备运行情况。如果接触网停电，监控人员根据需求是否是送点恢复供电保证列车正常运行，不能恢复及时 反馈信息相关专业人员做好行车调整，减少运营影响。
参考文献
[1]孔玮.城市轨道交通直流牵引系统故障分析及若干问题的研究[D]. 华北电力大学（北京）， 2005
[2]艾兵.地铁牵引供电系统建模及其对公共电网影响的研究[D]. 西南交通大学， 2010
[3]王艇.地铁直流牵引供电保护技术与系统实现[D]. 江苏大学， 2006
[4]朱秋桓. 地铁变电系统的构成和保护装置的选用[J]. 技术与市场. 2011（08）
[5]杨建国，城市轨道交通供电工程施工技术手册[M]. 中国铁道出版社，2013
[6]刘禹，马亿程. 西安地铁二号线供电系统直流开关柜常见故障分析[J].科技展望. 2017（13） [7]仇龙刚.直流牵引供电系统故障分析与保护方法研究[D].西南交通大学 2015