城市轨道交通电力系统故障分析及应对措施

刘艳丽 丁德饶 乔宏

摘要：对于城市的建设水平的评判，交通设施是其中的一个重要指标。在目前众多城市建设过程中，公共交通工具的首选就是轨道交通，它不仅能够搭载更多乘客，同时这种交通工具还具有节能环保的特点，除此之外，准时快捷也是其相比其他交通工具的一大优势，因此轨道交通在城市公共基础设施建设过程中成了不可缺少的一部分。为轨道交通能够正常运行的基础就是电气系统，轨道交通的稳定能力直接由电气系统影响着。本文是以分析导致城市轨道交通电力系统故障的因素作为出发点，然后介绍出现的故障类别，最后针对故障问题提供相应的应对措施。

关键词： 轨道交通;电力系统;故障分析;故障类型

引言

衡量一座城市的发展是否达到现代化的标准，其中一个重要指标就是判断其交通设施先进与否。由于受到众多方面的影响，地铁负荷在时间的变化过程中其谐波的波动频率越来越大。现如今人们的日常生活越来越离不开电力，而且对电能的质量有更高的要求，城市轨道交通电力系统目前出现的一系列问题还需要专业人员来解决。

一、造成电力系统故障原因

电气火灾和电压触电是轨道交通电力系统主要面临的两个问题，由于城市轨道交通建设受到的影响因素较多，因此产生这两个问题的主要原因也较多。

让电气火灾发生的原因主要包含以下内容[1]：①由于轨道交通上的电路短路对电流产生影响，让电流在短时间之内迅速提高几十倍，让电路上的温度急速增高，远远超过了规定的最高温度值，而且在电路短路的过程中时常出现电弧，这也是在轨道交通上造成火灾的主要原因之一;②超负荷使用电线和变压器也同样会出现绝缘材料由于温度过高而掉落的现象，最终发生火灾;③没有牢固地对导线进行焊接，或者是没有均匀的分布焊接点，导致出现过高地电阻阻值，最终接头的温度快速升高而出现火灾的情况;④电线之间的各种接头或者开关由于在结果过程中没有严格按照标准进行，出现接触不良的现象，最终出现火花乱溅的情况，引起周边可燃材料出火现象;⑤一旦变压器的风扇由于各种原因而断掉了，或者油面降低，都会让变压器的上的热量得不到发散，如果此时电缆线和电线的密度较大，就有可能由于散热能力不足而导致出现火灾。

让电压触电发生的原因主要包含以下内容：①业务人员进行了不规范的操作;②设备设计过程中由于考虑得不够周全，而导致实际使用时各种缺陷的出现，最终出现触电事故。因此，为了有效避免轨道交通的运用中发生电压触电的事件，针对新员工进行操作时，应该加强对其工作的监管力度，减小故障出现的频率。

二、故障类型

（一）直流开关导致的故障

轨道交通直流线路开关跳闸主要是由于雷击对露天段接触网设施产生的影响而导致的，直接雷击是其中一种，接触线或者电缆电线直接由雷电电击到，接触网经过雷电的直接之后，有雷电产生的电压能够在接触网上产生上千、甚至是上万的电压。感应雷击是另一种雷击的方式，雷电通过对接触网周围的环境进行电击，电击对地放电，之后空气中的电磁场就会因此而发生变化，从而就会产生上百、上千伏的感应电压于接触网上，最终就会导致直流电路开关跳闸[2]。除此之外，引发短路故障的还有另外一个原因就是接触网设备对地产生短路，这主要是由于短路之后电路上的电流会在瞬间提高，针对这样的情况，就算对电路强行送电，开关也不会因此而闭合。所以，在日常轨道交通电力系统检测过程中，相关人员应该对此开关脱扣有更高的关注度，同时迅速对其展开检查工作，主要是为了排查接触网绝缘材料有没有在这个过程中出现损坏的情况。

（二）直流电缆导致的故障

在统计城市轨道交通故障的数据中得出，让直流电缆产生故障的因素主要包含以下几个方面：①电动力对电缆的影响。在电缆平行敷设的过程中，由于在很多关键不问绑扎电缆的扎带量不够，当有过大电流通过电线路时，直流电缆就会出现短路的现象，同时跳闸。由于电动力，电缆线也会持续摆动，电缆桥架的连接螺栓也会在电缆的摆动过程中被撞到，进而导致短路的发生;②在外力的影响下，直埋敷设。如果在电力系统的实际运行过程中使用了有损伤的电缆，在没有电缆防护的背景下，电缆很容易因为受潮而发生短路或者是其它损害，甚至会同时烧毁多根电缆;③阻水功能缺失严重。接触网在隔离开关的电线接头的地方，为了将电缆的铜线头以及电缆导体端口连接密封起来，最常使用的就是自粘胶带或是热缩管，然而在长时间的使用中，链接的地方很容易出现裂开的情况，当周围环境中出现了雨水入侵的情况，同时形成积水于电缆导体以及电缆绝缘层之间，绝缘层裂开的地方就会导致积水渗入电缆内，引发短路[3]。

（三）设备故障

设备故障主要包括车辆系统故障以及环控通风系统故障。导致车辆系统设备出现故障主要是由于城市轨道交通中车辆会遇到各种事故问题，比如操作失控、脱轨、撞车等，都是会让车辆导致严重损害的事故问题。在城市轨道交通车上由于不明显的安全标志，导致人员在乘车的过程中会碰到一些有危险因素的设备部件而造成人员伤亡，由于轨道列车不能在轨道上随意停止，因此后期的救援工作开展起来的难度也较大[4]。另外，由于轨道列车在运营的过程中會长时间打开空调系统，如果列车的空调系统质量不佳，长时间使用后就很容易引起供热系统的起火事件，倘若车内有环保质量不合格的材料，一旦燃烧起来就会有大量毒气产生，让后续的事情处理起来更加麻烦。除此之外，车内的电器设备也是容易造成人员伤亡的事物。环控通风系统系统出现故障主要是因为城市轨道交通没有宽阔的运行空间，在狭窄的空间范围内一旦出现任何安全事故，车内的人员就只能在非常阻塞的路上逃生。如果在运营过程中发生火灾，火势就会快速蔓延，在如图1所示的城市地下轨道中，在这样狭窄的空间内浓烟很难排出去，乘客的生命安全受到了严重的威胁，另外，消防人员在这样的环境下进行灭火处理也会一件难度较大的工作。

三、故障解决策略

（一）保护开关

当相关工作人员接收到传递过来的开关跳闸故障信息，电力系统的工作人员就应该将预先准备好的故障处理方案启动，迅速组织好专业人员准备好工具以及材料进行设备的抢修工作，及最快的速度到达开关跳闸故障的现场，向城市轨道交通上的相关工作人员手机故障产生的信息，比如有没有在这个过程中听到不正常的声响或者是见到闪光，同时告知列车当时处于的具体位置，技术人员在得知了部分信息之后就需要提前做好故障处理过程中的相关准备工作，同时在电话协调的帮助下，进一步了解开关跳闸的具体消息，再制定下一步工作的计划。

（二）保护直流电缆

故障预警策略：目前在对直流电缆进行检查的过程中，主要是使用离线检测或者是周期性检测的方法，检查出损坏的电缆主要是通过各种预警动作来进行判断的，一旦发现电缆出现损坏的情况，相关技术人员就要在第一时间内替换掉损坏的电缆。由于离线检测这种方式还不够完善，存在较多缺点，因此在线实时监测系统是目前更加提倡的一种方式。

故障应急策略：一套行之有效的事故应急方案能够在实际事故发生后起到重要的作用，通过严格执行制定的规章制度来对故障进行处理，让处理故障的工作效率得到有效的提升。

项目改造：让技术人员在检查直埋敷设电缆的过程中加大排查的力度，让列车的运行环境得到改善。为了防止轨道不受积水的影响，应该将防水性能好且具有铠装的电缆作为轨道线路的首选，如图2所示的电缆，同时还能够让电缆的抗外力水平得到提高。

（三）二次设备检查与维修

再二次设备的检修过程更加偏向于对某个特定的系统进行检测，实时在线监测其状态和性能。在开展二次设备检查与维修的过程中，应该对电器设备的数据采集特别注意，主要是由于轨道交通的电气系統包括好几个模块，而设备厂家才能解决这些模块出现的各种问题，因此就需要设备提供的实时监测数据，用来对故障发生的位置进行准确判断，帮助快速解决故障模块的问题。

（四）应急疏散对策

为了让故障应急方案发挥最大的功效，应该定期组织交通管理部门的人员开展演习，避免在实际的事故中出现失误，同时根据每一次的演戏结果，优化应急方案，对不满意的地方进行合理的修改。

四、结束语

总的来说，要想不断完善我国城市现代化建设，让城市建设规模日益扩大，需要重点关注的一个环节就是建设一个稳定的电力系统，为我国发展城市轨道交通提供坚实的根基。对于城市轨道交通电力系统出现的故障类别以及具体的应对策略本文进行了详细的说，希望能够在我国的城市轨道交通建设过程中有一定的参考作用，促进交通事业的进步。

参考文献：

[1]吴孝勤.城市轨道交通电力系统故障分析及应对措施[J].科学大众，2020，000（004）：P.57-57.

[2]王成明.城市轨道交通电力系统故障分析及应对方法[J].中小企业管理与科技，2020，000（006）：171-172.

[3]潘胜.城市轨道交通电力系统故障分析及应对方法[J].中小企业管理与科技，2019，000（006）：125-126.

[4]涂生平.我国城市轨道交通存在的主要问题及发展对策[J].中国战略新兴产业，2019，000（012）：42，44.

（作者单位：国电南瑞科技股份有限公司1

国电南瑞南京控制系统有限公司2）