劉鵬 上海鐵路局調(diào)度所

牽引變電所開(kāi)關(guān)拒動(dòng)原因分析及防范措施

劉鵬 上海鐵路局調(diào)度所

結(jié)合上海鐵路局管內(nèi)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)故障案例，分別從機(jī)械故障、保護(hù)裝置故障、施工工藝及設(shè)備性能三個(gè)方面對(duì)拒動(dòng)的原因進(jìn)行歸類(lèi)分析，并提出防范措施，為牽引供電系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供借鑒。

開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，原因分析，防范措施

上海鐵路局管內(nèi)多次出現(xiàn)因牽引變電所開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，擴(kuò)大故障（事故）影響范圍，造成設(shè)備損壞，給人身、設(shè)備安全運(yùn)行帶來(lái)隱患，影響行車(chē)、供電安全。因此，為了進(jìn)一步提高牽引供電可靠性，研究開(kāi)關(guān)拒動(dòng)的常見(jiàn)原因，及時(shí)采取防范措施是十分必要的。本文從機(jī)械、保護(hù)裝置、施工工藝三個(gè)方面進(jìn)行故障現(xiàn)象分析。

1 機(jī)械故障方面

1.1 行程開(kāi)關(guān)故障

1.1.1 事故案例

2010年8月30日23時(shí)44分，在滬寧城際線棲霞牽引所進(jìn)行遙控停電操作后，電調(diào)按規(guī)定進(jìn)行停電確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)下蜀AT所271斷路器未能失壓跳閘，電調(diào)遠(yuǎn)方分閘時(shí)拒動(dòng)。故障報(bào)文顯示：下蜀AT所271拒分、控制回路斷線。經(jīng)查，發(fā)現(xiàn)271斷路器分閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)燒壞。

1.1.2 原因分析

行程開(kāi)關(guān)損壞（見(jiàn)圖1），造成儲(chǔ)能電機(jī)儲(chǔ)能不到位，電機(jī)不停轉(zhuǎn)，儲(chǔ)能電機(jī)、傳動(dòng)尼龍齒輪、儲(chǔ)能彈簧軌跡盤(pán)（見(jiàn)圖2）等零部件損壞。

圖1 損壞的行程開(kāi)關(guān)

圖2 損壞的零部件

1.2 氣體密度傳感器故障

1.2.1 事故案例

8月24日12時(shí)23分,京滬高鐵固鎮(zhèn)牽引所2#進(jìn)線（鐘固線）失壓，備自投啟動(dòng),1、3#主變投入運(yùn)行，但母線203斷路器拒動(dòng)，導(dǎo)致3#主變無(wú)法正常供電。經(jīng)檢修人員對(duì)203斷路器氣室壓力進(jìn)行檢查，確認(rèn)203斷路器氣體密度傳感器損壞。

1.2.2 原因分析

氣體密度傳感器損壞致使電磁鐵閉鎖，導(dǎo)致203斷路器拒動(dòng)。氣室壓力正常時(shí)203斷路器分合閘的必要條件，當(dāng)氣室壓力正常時(shí)，氣體密度傳感器BP1的4、6點(diǎn)導(dǎo)通，斷路器才能正常合閘。當(dāng)氣室壓力發(fā)生異常時(shí)，氣體密度傳感器動(dòng)作，BP1的4、6點(diǎn)斷開(kāi)（見(jiàn)圖3），閉鎖電磁鐵對(duì)203斷路器進(jìn)行機(jī)械閉鎖，導(dǎo)致該斷路器無(wú)法合閘。

圖3 氣體密度傳感器二次接線圖

檢查后臺(tái)監(jiān)控機(jī)發(fā)現(xiàn)，6月4日曾報(bào)203斷路器氣室壓力異常，告警信號(hào)未復(fù)歸，說(shuō)明自6月4日起，該斷路器氣體密度傳感器已經(jīng)故障。經(jīng)了解，因后臺(tái)機(jī)類(lèi)似壓力異常信息誤報(bào)頻繁，造成相關(guān)值班人員對(duì)這次告警信息未充分重視，造成故障信息遺漏，錯(cuò)失排除故障的有利時(shí)機(jī)。

2 保護(hù)裝置故障方面

2.1 出口繼電器故障

2.1.1 故障概況

2012年9月4日17：45，隴海線東海牽引所1#主變低后備a相201A斷路器過(guò)流一段保護(hù)動(dòng)作,造成隴海335（213斷路器）、336（214斷路器）單元停電，18：15恢復(fù)，停電時(shí)間30min。

2.1.2 原因分析

從保護(hù)信息分析，214斷路器在故障時(shí)阻抗一段、二段、電流速斷、過(guò)流一段均啟動(dòng)并有出口，但214斷路器機(jī)構(gòu)拒動(dòng)，造成主變低后備過(guò)流一段越級(jí)動(dòng)作。在檢查214斷路器饋線保護(hù)裝置時(shí)，發(fā)現(xiàn)跳閘出口板繼電器TZJ損壞。另外，保護(hù)裝置投入了“控制回路斷線”閉鎖，在保護(hù)裝置發(fā)生控制回路斷線時(shí)發(fā)出預(yù)告信號(hào)并閉鎖相關(guān)保護(hù)。但參照214斷路器控制原理圖（見(jiàn)圖4）后發(fā)現(xiàn)：“控制回路斷線”僅監(jiān)視斷路器輔助接點(diǎn)及跳閘、合閘線圈和相關(guān)接線，對(duì)于裝置內(nèi)部的TZJ是否正常無(wú)法監(jiān)視。

圖4214 斷路器控制原理圖

2.2 保護(hù)裝置出口板故障

2.2.1 故障概況

2012年9月9日13 :44，蕭甬線余姚西牽引所212饋線保護(hù)裝置電流速斷出口、阻抗I段出口，212饋線斷路器拒動(dòng)，2#主變后備保護(hù)a相過(guò)流出口，202a斷路器動(dòng)作。

2.2.2 原因分析

根據(jù)故障報(bào)文和定值可以判斷，212饋線保護(hù)裝置故障電流2328A大于整定電流1872A，212饋線斷路器保護(hù)啟動(dòng)，2#主變后備保護(hù)a相故障電流2.71A大于定值0.59A，202A斷路器動(dòng)作。證明212斷路器和202斷路器保護(hù)配合正確，不存在誤動(dòng)作的情況。通過(guò)對(duì)212斷路器本體分、合閘試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以排除斷路器機(jī)構(gòu)故障。用繼電保護(hù)測(cè)試儀對(duì)212饋線保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，保護(hù)動(dòng)作報(bào)文正確，但斷路器拒動(dòng)。初步判斷是212饋線保護(hù)裝置內(nèi)部故障，更換其6#出口板后，用繼電保護(hù)測(cè)試儀試驗(yàn)，斷路器動(dòng)作正常。

3 施工工藝不精、設(shè)備性能不良方面

3.1 設(shè)備裸露在外，表面形成氧化膜

3.1.1 故障現(xiàn)象

2012年10月16日，春申變電所全所停電檢修。作業(yè)結(jié)束后，電調(diào)送電時(shí)發(fā)現(xiàn)202B斷路器遠(yuǎn)動(dòng)合閘拒動(dòng)，當(dāng)?shù)乜刂票P(pán)柜操作合閘失敗，隨后啟用1號(hào)系統(tǒng)供電，操作中1015隔離開(kāi)關(guān)、201A斷路器拒動(dòng)，合閘電機(jī)空轉(zhuǎn)，斷路器本體電動(dòng)合閘送電成功。

3.1.2 原因分析

首先，操作201A斷路器本體電動(dòng)合閘成功，確定合閘電磁鐵、輔助開(kāi)關(guān)、本體機(jī)械及內(nèi)部二次連接正常。對(duì)照?qǐng)D紙資料利用對(duì)地電位法測(cè)量正負(fù)電源正常，當(dāng)測(cè)量到綜合測(cè)控裝置到本體保護(hù)裝置間連接線號(hào)為203時(shí)發(fā)現(xiàn)：F12端無(wú)電而C06端為-55V，確定為203線有斷點(diǎn)，過(guò)渡端子3D68右側(cè)為-55V，左側(cè)為0V；因直接測(cè)量的端子的電位，判斷連接端子問(wèn)題，更換后所有電位均正常。

其次，測(cè)量線號(hào)307為-55V，線號(hào)305為0V，之間經(jīng)過(guò)了201B斷路器的常閉接點(diǎn)。測(cè)量閉鎖接點(diǎn)B11、B12，其電阻均達(dá)到兆歐，正常應(yīng)為0Ω。拔下航空插頭后再測(cè)量，在斷路器內(nèi)該節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，航空插頭到端子排B12導(dǎo)通，B11不通，后更換該閉鎖節(jié)點(diǎn)，所有接點(diǎn)電位正常，操作試驗(yàn)均正常。

最后，檢查1015隔開(kāi)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其電機(jī)碳刷與電磁離合器接觸不良，無(wú)法帶動(dòng)變速箱轉(zhuǎn)動(dòng)，將碳刷拆下打磨接觸面后測(cè)量電阻正常。因電磁離合器與碳刷在外裸露，表面形成氧化膜，造成電機(jī)空轉(zhuǎn)。

3.2 連接銷(xiāo)制作工藝存在缺陷

3.2.1 故障現(xiàn)象

2009年4月16日22：17：58，合肥分區(qū)兼開(kāi)閉所291保護(hù)裝置電流速斷保護(hù)動(dòng)作，所內(nèi)值班員到291斷路器本體確認(rèn)，斷路器分合閘指示器顯示分位。22：19，值班員向供電調(diào)度匯報(bào)跳閘情況。22：24，供電調(diào)度通知所內(nèi)：線路上仍有電壓要求所內(nèi)人員對(duì)斷路器兩側(cè)進(jìn)行驗(yàn)電確認(rèn)，所內(nèi)值班員對(duì)291斷路器兩側(cè)進(jìn)行驗(yàn)電并確認(rèn)有電。

圖5 開(kāi)關(guān)軸與拉桿脫落結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 原因分析

打開(kāi)斷路器本體箱蓋檢查機(jī)構(gòu)內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)291斷路器開(kāi)關(guān)軸與拉桿連接銷(xiāo)斷裂，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)軸與拉桿脫落（圖5）。檢修人員會(huì)同斷路器廠家技術(shù)人員共同分析，最終確認(rèn)是連接銷(xiāo)制作時(shí)存在工藝缺陷，導(dǎo)致多次受力后斷裂。

4 防范措施4.1 增強(qiáng)值班人員安全責(zé)任意識(shí)，不斷提高業(yè)務(wù)能力

牽引變電監(jiān)控系統(tǒng)，主要作用是在設(shè)備運(yùn)行中，對(duì)采集的電流、電壓、氣體壓力、溫度等量，不間斷的進(jìn)行越限監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)越限，立刻發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)記錄和顯示事故告警信息。值班人員要對(duì)告警信息正確解讀，及時(shí)判斷，以免錯(cuò)過(guò)最佳處置時(shí)機(jī)，擴(kuò)大影響范圍。另外針對(duì)告警信息誤報(bào)頻繁想象，相關(guān)業(yè)務(wù)部門(mén)應(yīng)主動(dòng)與廠家聯(lián)系，對(duì)誤報(bào)信息進(jìn)行排查，消除隱患。

4.2 強(qiáng)化源頭控制，加大設(shè)計(jì)審查力度，選取成熟、可靠工藝

近幾年，鐵路建設(shè)迅猛發(fā)展，設(shè)計(jì)理念不斷更新，新產(chǎn)品、新工藝大面積投入到新建高鐵、客專(zhuān)線路，通過(guò)近幾年運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，由于客觀原因，部分上線產(chǎn)品存在設(shè)計(jì)缺陷，質(zhì)量欠佳，工藝不成熟現(xiàn)象，給運(yùn)營(yíng)管理單位提出更高要求。因此要求有關(guān)部門(mén)，嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)選型，產(chǎn)品招標(biāo)、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理，確保使用安全可靠、質(zhì)量達(dá)標(biāo)產(chǎn)品，避免施工遺留問(wèn)題對(duì)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生影響。

4.3 建立故障分析新機(jī)制，探索維護(hù)新機(jī)制

相關(guān)部門(mén)要對(duì)典型故障進(jìn)行總結(jié)，提出優(yōu)化、整改以及預(yù)防措施，形成閉合管理。如本文案例2.2.1中，此接線方式局管內(nèi)大部分保護(hù)裝置與此相似，為避免此類(lèi)事故的再次發(fā)生，除對(duì)變電所加強(qiáng)巡視，認(rèn)真檢修關(guān)鍵部件，選擇高質(zhì)量、高可靠的元件外，還應(yīng)在TZJ等保護(hù)跳閘關(guān)鍵繼電器線圈回路上增設(shè)自動(dòng)檢查、告警裝置，在繼電器發(fā)生故障，可能引發(fā)保護(hù)拒動(dòng)時(shí)能提醒值班人員盡快處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

牽引供電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要設(shè)備管理單位后天的精心維護(hù)，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位提供先天的優(yōu)質(zhì)保障。今后幾年，我局管內(nèi)鄭徐、杭長(zhǎng)、杭黃等多條高速客專(zhuān)鐵路將陸續(xù)建成開(kāi)通，因此如何確保新建供電設(shè)備正常開(kāi)通，安全可靠運(yùn)行，將是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要課題和艱巨任務(wù)。相關(guān)部門(mén)和設(shè)備管理單位應(yīng)當(dāng)總結(jié)近幾年來(lái)，新線接管、運(yùn)營(yíng)中牽引供電設(shè)備存在的問(wèn)題，進(jìn)一步分析典型故障原因，追根溯源，從前期入手，從源頭卡控，不斷探索完善牽引供電設(shè)備運(yùn)行檢修方法，從而不斷提升設(shè)備質(zhì)量，降低故障率，確保行車(chē)暢通和供電安全。

責(zé)任編輯：王華朱挺來(lái)稿日期：2014-11-27