高速铁路牵引变电所常见设备故障及处理

2014-08-15王春旭赵国礼

郑州铁路职业技术学院学报 2014年1期

王春旭，乔垒，刘聪，赵国礼

(济南铁路局，山东济南 255000)

0 引言

京沪高速铁路开通运营两年多来，变电所采用高标准、新技术的设备，总体上保持着安全可靠运营，保证了对高速铁路动车组的安全可靠供电。但也时常发生一些设备故障，给高速铁路的安全运行带来了一定的威胁，有必要对这些常见设备故障进行总结分析，制定相应处理方案，在故障发生时采取措施，将故障的影响降到最低。

1 设备简介

京沪高速铁路220kV 断路器采用SF6 断路器，弹簧储能操动机构。

牵引变压器采用220/2 ×27.5kV 三相Vv 结线油浸自冷变压器，风冷。

220kV 电流互感器采用干式电流互感器。

避雷器采用氧化锌避雷器。

电压互感器采用油浸式互感器。

2 ×27.5kV 开关设备采用户内SF6 气体绝缘开关柜(GIS)。

需要改变运行方式的开关采用电动隔离开关，需要当地检修操作的采用手动隔离开关。

电力变压器采用户内干式环氧树脂绝缘变压器。

2 常见设备故障及处理

变电所设备由于标准高、技术含量高，故障原因较为复杂。根据京沪高铁运行两年多来发生的设备故障统计，按性质可分为:电气故障、机械故障、绝缘故障;按设备可分为:主变压器故障、断路器故障、隔离开关故障、GIS 柜漏气故障、交直流系统故障、二次回路故障、测控保护装置故障、通讯装置故障、测距装置故障等。日常运行值班中断路器、隔离开关、GIS 柜气室气压低、自用变系统和远动设备故障较多。

2.1 断路器故障

由于馈线断路器平时操作较多，发生故障的概率也较高，主要有拒合、拒分、气室压力过低和电气绝缘或接触不良导致的放电等。

2.1.1 馈线断路器操作拒合

(1)拒合原因:若断路器仅远方操作拒合，可能原因有通道、通讯装置故障、测控装置故障(含遥控处理板、出口继电器)、远方/当地转换开关接触不良、调度主站程序设置问题等。若所内操作拒合，则区分是机械故障还是电气故障，机械故障可能原因有机构卡滞及异常、行程开关弹簧变形、合闸闭锁电磁铁卡滞、连杆折断造成合闸后又分开等。电气故障可能原因有控制回路接线松动、合母电源线松动、本体辅助接点接触不良、合闸线圈烧损、气室低气压闭锁、GIS 柜KC2 继电器接点接触不良、合闸回路空开未合、合闸回路端子强度不够、柜内端子排连片滑丝松动、合闸回路绝缘不良等。其中很多信息可以在综合自动化系统报警信息框中监测到，如控制回路断线、气室低气压、信号未复归、电源失电等，所以无论是供电调度员还是值班员应密切监视设备状态、报警等，及时通知人员检查处理，消除设备隐患。

(2)处理方法:断路器在供电调度远方操作拒合时，首先查看通道状态、报警信息框内有无控制回路断线、低气压闭锁等报警信息，并询问值班员所内有无异常情况，如无异常情况时可再进行远方操作一次，如仍拒动则下令所内值班员在当地控制屏上操作，仍拒合则立即到该断路器GIS 柜本体上进行合闸操作。若所内值班员在断路器GIS 柜上操作仍拒合，说明断路器本体有故障，供电调度应远方倒闸操作，由同方向另一行别断路器通过上下行联络隔离开关带上下行接触网运行，对远方操作发生的拒动如所内检查无异常，还应通知远动系统厂家对程序进行检查。

2.1.2 馈线断路器操作拒分

(1)拒分原因:从运行情况来看，馈线断路器远动操作拒分的原因有主站程序和设备故障、通讯装置故障、测控装置故障(含遥控处理板、出口继电器)、远方/当地转换开关接触不良等。当地拒分的电气原因有控制回路接线松动、分闸线圈接线松动、分闸回路端子强度不够、信号未复归、柜内端子排连片滑丝松动、辅助接点粘连及接触不良、控制回路失电等;机械原因有机构卡滞及异常、行程开关弹簧变形、操作机构连杆折断。

(2)处理方法:断路器远动操作分闸拒动时，首先查看通道状态、报警信息框内有无控制回路断线、低气压闭锁等报警信息，并询问值班员所内有无异常情况，如无异常情况时可再进行远方操作一次，如仍拒分则下令所内值班员当地控制屏上操作，仍拒分则立即到该断路器GIS 柜本体上进行分闸操作。同样对远方操作发生的拒动如所内检查无异常，还应通知远动系统厂家对程序进行检查。

2.1.3 馈线断路器误动

(1)误分原因主要有综自系统程序错误、电磁干扰、合闸连杆折断、自保持机构调整不良、外界震动时引起误分闸、控制回路两点短接(如两点直流接地)造成分闸线圈受电而分闸等。误合原因主要有综自系统程序错误、控制回路两点接地时造成误动、保护整定值不合理、继电器受干扰误动作或接点粘接未断开等。

(2)处理方法:处理时先看有无报警信息，通知值班人员确认断路器实际位置，无人值班时，调度端做好记录，可再操作一次，若仍有误分或误合现象，隔离故障断路器，倒备用回路供电，立即通知人员赶赴现场断开误动断路器操作电源及电机电源，并对断路器进行检查处理。

2.1.4 断路器电气绝缘或接触不良放电

处理方法:发生此类故障时变电所值班员应立即在确保安全的情况下对高压室内设备进行巡视，了解设备情况，危及安全运行时先行切断电源，隔离故障断路器，及时报告供电调度，采取迂回供电或越区供电方式恢复接触网供电。

2.2 隔离开关故障

(1)原因:隔离开关故障主要有拒分、拒合、分合闸不到位、显示位置不正确等，原因有电机及电源线故障、制动电阻故障造成的合闸回路不通、端子排接线松动、断路器与隔离开关闭锁辅助接点粘连、传动机构卡滞、连杆变形、接地刀闸不到位闭锁、操作电源失电、GIS 柜内二次配线松动造成的三工位开关控制器PLC 工作电压不足等。

(2)处理方法:远动拒分或拒合时，值班员进行所内控制屏和GIS 柜本体操作，如仍当地拒动，投入备用设备，并通知检修人员进行抢修处理。如所内检查无异常，还应通知远动系统厂家对程序进行检查。

2.3 GIS 柜气室压力低故障

(1)主要因为密封胶垫质量不佳，安装工艺不达标，开关振动或运行老化。

(2)处理方法:发生此类故障时抢修人员应及时赶赴现场，测试GIS 柜压力情况，查找测试漏气点，漏气不严重可维持安全运行，否则要尽快利用天窗点进行密封胶垫更换或紧固处理，不能维持运行时采取迂回、越区或另一行别带上下行供电方式。

2.4 变压器漏油

变压器漏油的常见因素有器身紧固件连接不紧密、连接部件锈蚀和质量问题、环境温度影响等。

处理方法:漏油严重不能保证安全运行时立即倒由备用系统供电，将故障变压器退出运行，通知检修人员检查，对轻微渗油的变压器在不危及供电安全的，由设备管理单位联系厂家在天窗点内倒由备用系统供电后进行停电处理。

2.5 交流自用变系统故障

自用变系统常见故障有交流系统10kV 自用变二次侧电压显示不正常、两路电源不能自动倒切等。原因一般为交流变送器故障、电源采集模块故障、电缆分接箱熔断管熔断或接触不良、施工调试不彻底导致的电缆分接箱内负荷开关三相触头不同期、接触器故障等。

处理方法:一般都能自动倒至另一路交流电源供电，如不能自动倒切，由值班员进行手动倒切。对电缆分接箱内熔断器、负荷开关故障，设备管理单位应及时提报停电计划进行更换或调试处理。对于交流变送器故障、电源采集模块故障、接触器故障应及时联系厂家进行更换，督促厂家提高设备质量。

2.6 远动设备故障

远动设备常见故障有测控保护装置故障、通讯装置故障、测距装置故障等。

2.6.1 测控保护装置问题

(1)在近点短路时不能及时快速切除故障

处理方法:合理设置保护及其定值，及时进行保护设置的优化，投入馈线电流速断保护，将电流定值设置为3500A，时间设置为0.04S。

(2)测控保护装置死机问题

处理方法:首先安排变电所值班员对测控保护装置进行重启，如重启后仍不正常，设备管理单位要及时联系厂家进行处理，值班员要加强对设备状态的监视。

2.6.2 测距装置及测距准确性问题

高速铁路变电所馈线设置了故障测距装置，采用吸上电流比和电抗比原理进行测距。在重合成功的情况下吸上电流比测距较准确，在重合失败的情况下，电抗比原理测距较准确。在开通初期，由于在设计上对测距装置测距段数设置不合理，测距误差较大，后期根据跳闸及计算不断修正，现在大多数跳闸测距误差基本控制在500m 以内。因为跳闸后要根据测距和保护装置的测距数据来指挥动车组限速，所以需要继续修正，将误差限制在合理范围内，不断提高测距数据准确性，确保行车和供电安全。

处理方法:一是根据跳闸时实际发现的故障点对测距装置内部参数不断优化，提高测距装置测距准确性;二是对动车组限速里程合理设置，使限速范围大于故障测距误差范围，对无法准确确定故障点的供电臂实行整个供电臂内限速，保证动车组和接触网运行安全。

2.6.3 通讯装置故障

通讯装置故障的发生虽然不至于导致中断供电，但会延误故障的处理，增加故障停电时间，必须引起各级人员的高度重视。

常见故障有通道中断、调度端开关位置与现场不对应、自用变光纤交换机通讯模板故障、光端机通讯端口故障、远动及通信管理机死机、通讯模块电源开关跳闸及模块故障、遥信端子接触不良、遥信及遥测处理板故障、通讯网线松动或虚接等。

处理方法:发生故障后首先对通讯装置进行检查，检查电源是否正常，排除电源因素;如电源正常，接着检查通讯设备的运行状态，看运行指示灯是否正常闪烁，确定故障设备，重启该故障设备。如仍不正常，检查装置是否存在光耦端子、接线松动或接触不良、处理板等易损设备故障，进行相应紧固处理或更换处理;如均正常再对通讯装置程序设置进行检查，检查IP 地址、波特率、正负逻辑、规约是否设置正确，遥信信号是否被取反等。对通讯装置死机原因进行检查，看是否存在散热不良、积尘和干扰等情况，及时采取措施予以处理。