铁路电力设备故障分析及预防的探讨

王 文 胜

(大秦铁路股份有限公司，山西 太原 030013)



铁路电力设备故障分析及预防的探讨

王 文 胜

(大秦铁路股份有限公司，山西 太原 030013)

介绍了铁路变配电及线路设备常见的故障类型，分析了铁路电力设备出现各种故障的原因，并提出了相应的防治措施，从而满足铁路输配电安全且不间断供电的要求。

铁路，变配电，线路设备，故障

0 引言

铁路电力以35 kV和10 kV系统为主。其中变配电及线路设备是电力系统的重要组成部分。铁路变配电及线路装备的特点是：点多、线长，径路复杂，交叉跨越各类线路、道路、建筑物、构筑物、河流等地理环境，平行于铁路布置，运营年份不同，设备质量参差不齐，室外设备多，天气和环境影响较大，设备故障常有发生，危及铁路运输安全。分析变配电及电力线路故障原因，探讨故障的成因规律，制定行之有效的加强和预防举措，杜绝和降低变配电及电力线路设备故障率，确保铁路运输可靠用电。

1 变配电及线路设备常见故障类型

1.1 变配电设备故障

变配电设备包括变压器、调压器、高压补偿器、高压开关柜、低压保护屏、低压控制屏、交直流电源屏、综合自动化系统等，输配电线路包括架空和电缆线路、杆上开关、开关箱、配电盘等设备。常见的变配电设备故障有：声音异常、放电、闪烁、接线端发热、保护误动、保护拒动等电气类型；机构不良、联锁不控、接点松动、销钉缺失等机械类型；功能突变、性能异常、定值不稳等综合自动化类型。这些故障极易造成变配电设备误动、拒动或跳闸故障，中断供电。

1.2 输配电线路故障

输配电线路包括高低压架空线路和高低压电缆线路。常见的故障有：导线断股断线、绝缘子击穿、各零部件锈蚀严重脱落线路等设备本体类型；临近线路砍伐树木修剪树枝、电缆径路上人工或机械开挖土方、临近线路搭建建筑物、构筑物，临近路边或田间杆塔、拉线的机械作业等外力破坏类型；雷雨天气的雷击、大雨和暴雨的雨水冲刷、大风、风暴、冰雪霜冻均能导致倒杆和断线故障的发生等天气因素的故障类型。 老化设备及老化零配件更新不及时、检修工艺标准不高、维护保养偷工减料、漏检漏修失修等管理和维护不到位引起的故障。

2 10 kV线路故障分析

2.1 线路相间短路故障

线路档间弧垂超标遇有大风时，极易引起碰线造成相间短路，两相绝缘击穿构成通路易引起相间短路。

2.2 跌开故障

熔断器因操作不当容易引起相间短路、极易造成熔丝熔断或熔管拉弧和爆炸。我段管内铁路贯通线路上跌落式熔断器分布处所多，运行时间多达10年以上，因老化严重或维护不当，较长时间未能全部定期校验，不时有绝缘破坏导致短路或接地故障的发生。

2.3 雷击过电压引起的闪络短路故障

我们管内变配电所外电源线路和贯通线路将近2 000 km，多数分布在城镇和乡村周边、山区和丘陵之间，20%～30%的线路又处在重雷区，线路防雷措施脆弱，线路上仅配置避雷器，每年夏季，遇有雷雨天气，雷击过电压击穿避雷器，引起相间短路，线路保护动作导致跳闸，中断供电。避雷器和线路绝缘子如遭受直击雷，或爆炸或击穿造成自身故障，也易发生相间短路。

2.4 遭受外力破坏故障

由于架空线路在野外架设，遭受外力或不良天气发生的短路故障较多。汽车行走或田间机械作业，撞杆或撞拉线等外力破坏线路导致导线间短路、倒杆、断线故障时有发生，大风掀起彩钢板等金属物体搭在线路上，造成相间短路、在污染较严重的地区线路绝缘子表面污秽引发的相间或接地短路、电缆线路被开挖或移动等外力破坏导致线路故障等也屡见不鲜。

3 变压器常见故障原因分析

根据我段运行资料统计表明，大容量的变压器故障机会要比小容量的变压器少，变压器线圈部分最常发生故障，故障率约占65%。而绝缘老化和层间绝缘的损坏约占2/3。其次是潮气或雨水侵入油箱；高低压套管损坏；转换调压开关的不良；其他如铁心和零件事故所占比重较小。在制造上结构考虑比较周全的大容量变压器故障较少，电气距离较大，采用的材料质量优质。

3.1 转换调压开关的不良

变压器转换调压开关的损坏80%是静触头和动触头之间的接触面的烧损，由于老式转换调压开关结构上存在缺陷，压力不足以紧密接触，或分接头转换位置不能准确到位，或由于过负荷产生的电动力，使调压转换开关静触头和动触头间产生电弧等原因损坏转换调压开关。

3.2 高低压套管损坏

变压器套管在箱外和内，其对地电气距离不长，遇有过电压或瓷瓶积垢时极易引发闪络；由于1.2 kVA～315 kVA小容量变压器在我段比重大，加之不合标准和装置不适当，高低压套管损坏的事故屡见不鲜。

3.3 变压器油绝缘水平降低

一年四季，雨季和潮湿天气约占1/3。变压器油位随着气温和油温发生高低位变化，遇有潮湿空气进入变压器内，与变压器中的绝缘油相接触，绝缘油吸潮绝缘强度降低，变压器内的绝缘材料受潮，电气性能加速降低，不可避免地产生绝缘击穿或闪络，形成事故。

3.4 线圈绝缘老化

我段运行中的变压器，其绕组均是铜、铝导线外包绝缘。绝缘均属A级，按照国家标准其最高温升为65 ℃，如长时间超过此温度运行，将引起绝缘材料变脆，加速老化，一旦绝缘损坏到一定程度将造成绝缘击穿，形成匝间或层间短路。因此，预防绝缘老化，应严格卡控变压器的负荷和温升，绝不可随意接入过多的负荷，造成长时间过负荷运行。

4 配电及线路设备常见故障预防措施

4.1 配电及线路设备故障采取的措施

安装小电流接地自动选线装置。在我段所辖变配电所枢纽配电所环干线回路多、多达十余条，而区间配电所馈出回路少，少则4条，在变配电室环干线或贯通馈出回路安装接地故障检测装置，按照整座配电所馈出回路全部安装，遇有回路中发生单相接地故障就可以自动选线报警，准确率高、速度快，可以改变对非故障线路不必要的拉路试验的传统人工选线方法，防止故障扩大，减少了非故障线路的停电次数，提高了供电可靠性。

安装接地故障指示器或断路器，地点设在支路上T接处。利用更改或新建、大修的机会，在既有线路分段、分支处，增设开关。由于我段所辖输配电线路单一，变配电所电源线路按照规定为独立电源，专盘专线，而贯通线路T接仅为小容量变压器，故采用检修周期长、灭弧性能和绝缘好的隔离开关或负荷开关即可。同时在T接处，安装故障指示器，遇有发生线路接地或故障，能够及时发出闪烁的灯光信号，即可迅速发现线路分支发生故障。

4.2 配电及线路设备维管采取的措施

1)实行定期检测检修制度。按照修程修制贯通线路、电源线路上三极或单极隔离开关、避雷器、绝缘子、接地电阻、变压器、跌落式熔断器等杆上、杆下设备，定期或周期进行检测，及时消除安全隐患和设备缺陷。

2)制定并完善故障(事故)应急预案。经常开展事故修复演练，加强线路故障排查能力。依据故障表象，判断故障所在的区段或处所，分段或分功能线别查找。所有故障中最难排查的故障是长大线路的接地故障和电缆故障。电缆故障运用电缆故障检测仪和路径仪等仪器，快速排查故障。线路接地故障，则采用分段遥测绝缘方法，快速排查。

3)建立健全运管检修制度。强化规章制度的贯彻落实，健全技术档案和台账，做好运行和维护记录，强化设备质量意识，加强运行参数的技术分析和检修质量的运行质量分析，分析和研判设备运行情况，及时发现问题及时解决。

4.3 天气因素的故障采取的措施

在长大电源线路、贯通线路上加强基础维护。强风区段增设防风拉线；在易被雨水冲刷的杆塔及拉线处，加固杆塔及拉线基础；在长大耐张段或线路转角处，根据具体情况在其中部或张力较大的处所增设耐张杆塔。

提高输配线路防雷水平，削平线路绝缘短板。在维护费用保障的情况下，在长大电源线路、贯通线路上换装新型绝缘材料，如硅橡胶悬式瓷瓶、硅橡胶针式瓷瓶、硅橡胶脱落式避雷器等。在重雷区和变配电所出线端加大避雷器的安装密度，定期检测接地电阻，按照修程定期检修接地引下线和接地极，满足接地装置的运行条件。

4.4 外力破坏因素的故障采取的措施

加强对输配电线路外部运行环境的周期检查检测，建立健全安全隐患台账，做好清障和防护工作。按照树木成长规律，在每年春季和秋季，集中修剪危及线路安全的树枝或树木，保障电力通道；对临近电缆径路上的建筑物、构筑物或临时设施，及时下发隐患通知书，并做好解释工作，协商解决问题的办法，直至问题的解决。对在电缆径路上开挖或施工的行为，立即予以制止并下发隐患通知书；在临近公路或易被动力机械碰撞的杆塔或拉线处所，增设护围和防撞反光标志；设置齐全的杆塔标志牌，电缆线路沿途埋设标桩和警示牌，并在牌上注明业主和联系电话等。

加强各专业和当地政府的联系，强化规划、设计、施工监管等各个环节的配合，提前介入，提出既有设备的防范意见和建议，预防和减少电力事故的发生。

5 结语

铁路变配电和线路设备故障成因复杂，预防故障和杜绝事故的发生是一项长期、艰巨的任务，应通过理论不断的提升、实践不断的总结，发展预防故障的理念，提高研判故障的能力。电力安全运行水平直接影响铁路运输的经济效益和社会效益，确保安全可靠不间断供电，为铁路运输提供优质的技术支撑和物质保障。

On analysis of railway power equipment defects and prevention

Wang Wensheng

(Datong-QinhuangdaoRailwayCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

The paper introduces the common defects in railway electric transformer and distribution and wire equipment, analyzes the reasons for these defects of the railway power equipment, and points out respective prevention measures, so as to meet the demands of the electric transformer and distribution safety and constant power supply.

railway, transformer and distribution, wire equipment, defect

1009-6825(2016)13-0163-02

2016-02-27

王文胜(1968- )，男，助理工程师

U223.6

A