牵引变电所的故障分析及应急处置

摘 要：本文集理论知识和实际经验于一体，介绍了牵引变电所在日常运行中容易出现的一些典型故障及相关的应急处置办法，并提出了一些合理化建议。

关键词：牵引变电所;故障分析;应急处置

一、概述

在我国电气化铁路日新月异的发展大潮中，电力牵引是实现速度快、牵引力大、无污染的最佳牵引源。在电力牵引中，变电所又是整个牵引系统的心脏，变电所的安全、稳定、持续性供电是保障电气化铁路运输的核心所在。所以我们要加强牵引变电所的运行管理工作，提高应急处置能力，以确保机车的安全、稳定运行。

牵引变电所的主要电气设备是变压器，它是电能转换的主要设备，与之配套的设备是母线、断路器以及交流开关，还有相对应保护设备的避雷器以及其它整流换流设备，他们是保证变电所安全运行的辅助设施。

二、牵引变电所常见故障类型

牵引变电所常见故障从性质、形式、结果等多种描述方式，会出现多种分类，这里就本人从现场工作经历总结大致可分为以下三大类，即变压器故障、高压断路器故障、及用于测量、控制、保护的二次回路故障。

变压器故障一般分为内部故障和外部故障两种。内部故障指的是变压器箱体内所发生的故障，如线圈间的多相短路，线圈的层间或匝间短路，单相接地短路以及铁芯烧损等。

外部故障指的是油箱以外的。如套管及引出线的故障等。变压器的不正常运行状态主要是指由于外部短路过负荷引起的过电流和温升超过允许的，以及油面的降低。

高压断路器故障：电路故障和操作机构机械故障。造成操作失灵，如合不上或分不下。压力异常，如110kvSF6断路器压力表指针到达黄区或红区。绝缘子损坏、破损或污染引起套管、瓷瓶放电闪络故障.

二次回路故障：监视测量表计回路不通，控制操作不起作用，保护装置失灵，最常见的是直流接地故障。

三、牵引变电所故障分析

（一）主变压器故障分析

变压器内部线圈发生匝间或层间短路故障，产生大量气体，会启动瓦斯保护装置。在差动保护范围内的电器设备发生故障时如：电流互感器、变压器套管、主变二次穿墙套管、变压器内部及引线故障都会引起差动保护动作。主变内部产生大量气体无法排出会造成主变压器压力释放启动，也可能由于呼吸器管路不畅通，气体膨胀造成压力释放弹簧弹起漏油故障。如某所2#主变油枕与呼吸器不通，造成气体膨胀压力释放弹簧弹起漏油故障。油循环障碍、风冷装置故障及主变长期过负荷，会引起超高温跳闸。超高温跳闸设定温度为80℃，通风装置自动启动温度设定为55℃，自动停止设定为45℃。

（二）110断路器故障分析

110kVSF6断路器主要故障反映拒合、拒分和压力方面。拒合、拒分时，首先要检查控制电源是否正常，开关储能否，如未储能或已发出未储能信号应对储能电源及回路进行检查。如储能良好应对控制回路有关的开关、辅助开关接点、分合闸线圈进行检查。在压力方面压力表分三个区，0.6-0.9绿色为正常区，0.4-0.6黄区为告警区，如指针到达此区会发出低气压信号，及时补气处理。0.1-0.4为红色区，断路器给出低气压闭锁信号，此时断路器自动闭锁启动，通过转移负荷，在空载情况下经过手动进行分闸。

（三）二次设备故障分析

监视测量表计回路不通，控制操作不起作用，保护装置失灵，首先检查电源开关确认状态良好，再根据各自回路原理，采用对地电位法，和设备相对标号法，对各个设备的接点电位进行校验，找出错误所在。直流接地故障有单处和多处故障点;涉及控制、信号、合闸回路及交直流混线引起的接地故障;发生处所有保护装置、电缆引线、机构箱内、电源开关等处。多发生在设备绝缘不良。采用分段处理、拉路寻找的方法，涉及多个回路，要先信号和照明，后操作部分。先备供系统后主要设备。可以瞬间对总电源断开，以观察直流屏母线电压变化从而分析出具体接地回路。

四、应急处置

牵引变电所故障的处理必须本着“先通后复”的原则，尽量缩小故障停电时间和停电范围，防止事故扩大，特别是人为原因扩大事故范围。尽一切可能的办法保证设备继续运行，以确保不间断供电。

（一）110kV高压场地进线失压及设备烧损的应急处置

变电所主供的110kV进线回路故障或停电时，保护装置应自动将备供系统和备用主变投入运行。如果主变自投不成功，手动投入备供回路和备用主变。在确保正常供电后，再对停电原因进行核实、查找。发现110kV设备烧损，立即将该回路停运，拉开进线隔离开关和110kV母桥隔离开关，拉出主变二次开关手车，将备用回路投入运行恢复对接触网的供电。

（二）馈线开关无法供电时的应急处置

由于馈线开关本体故障无法正常供电时，变电所立即将旁路开关投入运行，由于二次回路故障引起馈线开关无法电动分合闸，且所内不具備投入旁路开关的条件时，紧急情况下可在开关本体进行分合闸操作，以尽快恢复对接触网供电，然后再查找和处理二次回路故障。

（三）高压室设备烧毁时的应急处置

变电所开关跳闸后，如高压室有浓烟、异味或异常音响，可断定高压室内27.5kV设备发生故障。要迅速查明发生故障的设备，设法使其与27.5kV母线隔离，以尽快恢复其它设备运行。如果馈线穿墙套管击穿或线夹连接处烧断，无法向接触网供电时，变电所要立即组织进行更换。如不影响其它回路供电，为保证运输，紧急情况下可拉开该馈线的户外隔开，通过馈线旁路开关对接触网供电。

五、建议

建议改变变电所管理模式，运行与检修分开，运行采用智能巡检机器人，实现减员增效的同时提高设备安全保障能力。而检修采用“周期修”与“状态修”相结合，“周期修”是每年利用上下半年对管内设备进行统一清扫维护。“状态修”是利用智能巡检机器人发现、分析出的不良设备，存在问题的处所进行重点检修，从而提高检修质量，减轻作业人员的劳动强度，保证变电所不间断供电。

参考文献：

[1]曹建猷编著.电气化铁道供电系统.中国铁道出版社，1983.

[2]张希泰，陈康龙编著.二次回路识图及故障查找与处理指南.中国水利水电出版社，2005-02-01.

作者简介：王栋，男，本科，助理工程师，研究方向：铁道供电。