铁路牵引变电设备安全稳定性优化

李耀飞

（国家能源集团新朔铁路供电分公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

引言

在高速铁路运行工程中，牵引变电设备通过对高压输送电能进行降压和变流处理，并将处理后的电能输送至接触网从而实现对机车的电力输送；保证牵引变电设备的安全稳定运行，可以保证铁路运行的安全稳定。鉴于牵引变电设备在铁路运行的作用，牵引变电设备的安全稳定对于铁路运行的安全性具有不可替代的作用。但铁路牵引变电设备的安全稳定受诸多因素的影响，对其安全稳定性的研究要通过分析其影响因素并采取有效措施，以保证牵引变电设备能够安全稳定的运行。牵引变电设备安全稳定是电力机车安全运行的关键，也为铁路系统的安全运行奠定了基础。

一、铁路牵引变电设备存在问题和影响因素分析

（一）螺栓式T 型线夹存在的问题

螺栓式T 型线夹中每个线夹都需要八个螺栓进行压接固定，而这些螺栓通常采用人工压接的方式，这使得螺栓压接力度上存在一定的偏差。作为导电和接触的T 型线夹，螺栓采取人工压接可能会产生回路压接不良；而一旦出现这种问题，需要将T 型线夹打开后对八个螺栓的导电和接触进行逐一排除。因为T 型线夹内部零部件众多，给问题的排查和确定造成了一定的困难。除此之外，螺栓式T 型线夹的接触面比较小，在牵引负荷量较大的情况下，容易出现大电流长时间的热积累，影响线夹的使用寿命，严重情况甚至直接烧毁线夹，对电力机车安全运行产生威胁。

（二）接地防雷系统存在的问题

铁路系统运行中，列车运行环境复杂，尤其是在一些运行环境比较恶劣的情况下，高温、高寒、高湿度以及灰尘等会对牵引变电设备上的隔离开关和接触网分相开关造成污染损害和干扰，影响开关的接触性，产生馈线掉闸的情况，而且也会影响到其他的变电设备运转；在现实情况下，由于接地系统中的接触网本体和分相隔离开关的结构向工用接地系统，当受到雷击时接地系统的防护作用无法全面发挥，从而导致接触网设备发生故障。除此之外，我国目前的高速铁路存在很多的桥梁架设，这使得铁路的接触网必须设置在相对地面较高的位置上，而在华北、东北等平原地区，避雷措施如果设置不合理或防雷接地不良的话，接触网在雷雨天气环境下受到雷击地机率会大大增加。

（三）故障确定和排除上存在的问题

变电所日常管理运营中，故障警示信息以文字的形式出现在后台机界面中进行提醒。而后台机界面中绝大部分界面是主接线图，故障警示信息在主接线图下方显示，首先故障警示信息较多的情况下，部分警示信息容易被忽视掉；其次在对警示信息进行筛选时会耗费一定的时间和精力。故障警示信息在显示上的问题，增加了故障遗漏的风险，有可能会延误故障排除的效率，给牵引变电设备安全稳定运行埋下了风险隐患。

二、提升铁路牵引变电设备安全稳定性能的举措

（一）加强新技术和新材料的应用

针对螺栓式T 型线夹存在的诸多问题和缺陷，采用新型压接方式可以有效避免螺栓式T 型线夹存在的问题。首先在压接力度上，新型压接式线夹在不同的截面下可以使用对应口径的压接钳进行一次性的压接成型，不会出现人工压接方式下的压接力度不同而导致的回路压接不良，避免了设备回路发热影响线夹使用寿命的问题；其次，在螺栓数量上，螺栓式T 型线夹上有八个螺栓，而新型压接式线夹只有两个，而且两个螺栓全部配有防松锁，不仅可以避免螺栓松懈，而且维修便利，节约了检查维修的时间，提高了检查维修效率。

（二）完善接地和防雷保护措施

鉴于铁路牵引供电设备受环境影响大的特点，要对网开关接地防雷系统进行针对性的优化，以使牵引变电设备能够获得相对安全稳定的性能。首先，完善接触网分相处的电动隔离开关的本体接地和机构箱接地，将本体接地和机构箱接地系统进行分离，高低压接地绝缘也要分开，避免铁路牵引变电设备接触网出现故障时，大电流对低压变电设备的损害和影响；其次，通过设置防浪涌保护器来提升牵引变电设备的防雷性能，防浪涌保护器应添加在接触网分相结构箱电源线路的前端；第三，在接触网隔离开关机构箱底部加装绝缘板材，将二次线路进行规整并远离隔离开关机构箱，这样可减少牵引变电设备放电。

而针对接触网防雷问题，需要在接触网上加装避雷装置，一旦接触网遭受雷击可以将电流导出，保证接触上的绝缘子和空气绝缘间隙不被击穿；同时要在吸流变压器、两千米以上隧道两端等特殊场所加装避雷设施，对接触网进行大气过电压保护。

（三）提升故障检测和排除效率

针对目前变电所在故障警示信息提示上存在的问题而导致牵引变电设备故障确定和排除时间延长的情况，首先要提高工作人员对变电设备故障警示提示的重视性，对任何故障警示信息要高度重视，并第一时间内诊断故障；其次需要在不影响整个系统正常运转的情况下加快对现有控制后台的改进和完善，例如增加故障警示音提升、采用虚拟光字牌等，在故障警示信息的提示，无论采取何种方式都需要对其进行分级别的警示提醒，通过故障分级警示提升来提高故障排查效率，全面提升牵引变电设备的安全稳定性。

提升故障排除效率，还需要建立科学的管理体系、采取有效的管理方法。在故障检测和排除上，要对故障实行等级制并配合逐层上报制度，对于不同等级的牵引变电设备故障，要上报至不同的管理层级；现场管理和检修上，设立交接班制度，在交接流程、交接内容、交接时间上进行明确规定，确保牵引变电设备信息的有效传递；对于牵引变电设备日常检修和维护，要完善检修维护相关的管理体系，尤其是在特殊环境或特殊天气背景下，应明确检查次数、检查范围以及相应的全责归属，作为牵引变电设备的防护和管理。

（四）进一步优化牵引变电设备的控制方式

牵引变电设备运行方式对于设备的安全稳定性非常重要，通过对运行方式的优化和创新，可以很大程度上对减少设备故障。在供应电源上，目前多数电源为27.5kv和10kv 两个类型且以10kv 为主。但10kv 电源在贯通方式上存在一定的问题，例如受外界影响大、单相接地频繁。没有低压断相保护等。鉴于此，在10kv 电源上加装低压断相保护、延时装置，改变低压切换回路方式等可以有效地规避现有10kv 电源存在的一系列问题，从而提升牵引变电设备的安全稳定性能。

（五）加强对牵引变电设备的日常维护和保养

加强对牵引变电设备的日常维护和保养，可以减少设备的故障发生率，前提排除故障风险和隐患，增加设备的使用寿命的同时，提高了牵引变电设备的安全稳定性，也可以降低牵引变电设备上的投资成本。在设备巡视上，加强对巡视工作人员的管理，提倡以班组的形式进行巡视，加强巡视过程中的相互监督和管理；在巡视过程中要注意巡视人员的安全问题，尤其是在自然条件或天气条件比较恶劣的情况下，更要注重巡视人员自身安全的管理；建立健全设备维护和保养管理制度，定期开展设备维护和保养，对于发现问题的设备要在保证系统正常运转的基础上第一时间的进行保修报检，以避免问题的进一步严重化；建立设备维护和保养台账体系，通过台账实现设备的全生命周期安全管理；明确设备维护和保养的责任单位和人员，实行责任主体制，并建立相应的考核机制，提升设备管理和维修维护人员的主动性和积极性。

除此之外，要建立应急处置机制。一旦牵引变电设备发生故障后，要有相应的应急处置方案，保证整个系统可以正常运转；而对于停电情况，则要制定停电处理计划，保证系统可以在停电情况下稳定运转。

结束语

总而言之，牵引变电设备作为铁路电气化建设的重要组成部分，对于我国铁路电气化水平提升与总体发展意义重大。加强铁路牵引变电设备在运行过程中的安全性和稳定性研究，需要对影响因素以及问题进行总结分析，提取管理经验，吸取经验教训，加强新技术、新材料的研究应用。同时，要在铁路牵引变电设备管理和应用上加强变革与创新，用发展的眼光看待其现状和未来发展趋势，以便于为我国铁路事业的高质量发展奠定基础。