地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统故障与检修

2017-03-10于远智常安东

环球市场 2017年34期

关键词：短路检修辅助

于远智常安东

沈阳地铁集团有限公司运营分公司

1 地铁车辆电气系统中牵引的故障分析与检修

1.1 牵引系统的故障分析

牵引系统的故障分析包括以下几个方面。

1.1.1 非正常运行状态。由于地铁车辆运行时处于制动、过三轨无电区、启动状态，并且车辆在上下班高峰时段经常会处于过载的运行状态。这时会导致车辆制动，制动会导致电网的电流和电压发生较大的波动。这种负荷状态与牵引系统的短路状态十分相似，可能会导致继电器保护装置的误动作，对地铁车辆的电网系统造成损害。

1.1.2 非金属性短路故障。它是在非金属状态下出现的短路故障，多发生在雨雪等状况，例如，轨道被雨雪覆盖，此时雨雪将是供电系统传播电流的导体，三轨是将整个绝缘支座固定在道床上，与接地扁铜有着可靠的绝缘关系。但随着地铁使用时间的延长，车辆的支撑体就会出现老化或污秽的情况，导致电流泄漏，这些电流绝缘支座传向接地扁铜，再通过变电所传回负极。因此，应对支撑体进行定期保养，以免上述故障发生。此外，电弧短路也较为常见，它是因导体接触到了带电体而造成的短路。

1.1.3 金属性故障。金属性故障指的是钢轨和三轨间发生的金属接触，或是绝缘支座(支座底部设置了接地扁铜，与整个供电系统的地网结构连接，主要用于三轨和大地的绝缘)被击穿，导致接地扁铜和三轨直接发生短路的情况。例如供电系统在进行停电检修工作时，检修人员并没有将放置在钢轨和三轨之间的金属工具带走，这会导致系统重新送电时发生钢轨与三轨之间的直接短路故障。

1.2 牵引系统的故障检修

地铁车辆牵引系统故障检修通常采用故障仿真分析进行检修。地铁牵引系统故障的位置通常位于供电臂原理牵引变电所的远端，通过对近远端断路故障进行仿真分析，分别得出近远端断路点的馈线电流，从中能够看出电流的稳态值会随着故障距离的变化而发生变化，即随着故障距离的减小而增大，并且故障点离接触网末端越近，电流上升的速度也就越慢，它能够诊断出直流牵引网电压有没有发生突变。模拟仿真分析为了避开牵引变电站子模型的初始阶段存在的暂态过程，通过设置以下模拟实验进行故障仿真分析，即设置1台地铁车辆在0.05s启动，在0.11s时分别在2km、3km处设置远端故障模拟试验，以此模仿实际的短路故障。通过分析直流馈线电流仿真结果，能够得出类似的指数函数，即距离接触网末端的距离越远，电流上升的越慢，电流的稳定值就越高。通过故障仿真分析，检测地铁车辆直流馈线的电流大小和上升率，能够准确地检测出牵引系统有没有发生故障。

2 地铁车辆电气系统中辅助系统的故障与检修

2.1 辅助系统的故障表现分析

一是电容器的故障。铝电解电容器处于逆变器内部，作用是稳定车辆的运行电压。因电容工作时极易对氧化膜造成破坏，虽然氧化膜可以自行愈合，但自愈速度远小于损坏速度，因此仅依赖氧化膜自愈是无法满足修补要求的，不仅会出现氧化膜破损，严重时还会被击穿，使电容器失效。

二是关于电力半导体器件所出现的故障。逆变器内部的多个弱电半导体单元直接关系着逆变器能否正常工作，一旦某个部件出现故障，逆变器的整体功能将会受到影响，进而对逆变器的整体性能带来危害。逆变器失效原因可分为内部原因与外部原因。内部原因是逆变器固有特性发生了改变，外部原因是外界影响造成的故障。

三是关于弱电半导体器件方面的故障。对于每一个逆变器而言，其内部都是存在着比较多的弱电半导体元器件，对于这些器件而言，将会直接的决定着整个逆变器是否可以正常的进行工作，在里面的某一个部件出现了故障的情况下，那么所相互对应着的逆变器整体性能将会受到较为直接的影响，从而会对整个逆变器带来一定的隐患。然而针对于半导体器件失效原因主要是可以分为内部原因和外部原因两个方面。对于内部原因而言，主要表现为期间自身的固有性出现了一定的问题，然而对于外部的原因而言，则是因为外界的原因所导致出现的故障。

2.2 辅助系统的故障检修分析

针对于辅助系统而言，其出现的故障原因主要是可以采用神经网络故障诊断的方法来对其进行判断，并且所表现的内容主要是如下所示：一是需要训练创建网络。主要是将其辅助系统的信息样本进行相应的采集并且将其传输到没有训练的网络之中，在没有训练的网络之中对其样本数据进行相应的ANN训练，同时在不断进行训练的过程中可以找出最好的一个解决的措施，使其能够获得相应的诊断网络。对于诊断网络而言，主要是作为对故障进行检修的一个重要的前提；二是网络的诊断。主要是使用神经网络进行计算的一个过程，并且也是根据诊断的网络输入并且对其系统进行相应的诊断过程，也是通过故障的特点从而进行提取以及预处理，之后则是可以进行辅助系统的信息样本以及故障数据的处理工作，最后则是在神经网络之中做好相应的故障检查，因此针对于这点而言必须要能引起足够的重视。