王春旭，喬 壘，劉 聰，趙國禮

(濟南鐵路局，山東 濟南 255000)

0 引言

京滬高速鐵路開通運營兩年多來，變電所采用高標準、新技術(shù)的設(shè)備，總體上保持著安全可靠運營，保證了對高速鐵路動車組的安全可靠供電。但也時常發(fā)生一些設(shè)備故障，給高速鐵路的安全運行帶來了一定的威脅，有必要對這些常見設(shè)備故障進行總結(jié)分析，制定相應(yīng)處理方案，在故障發(fā)生時采取措施，將故障的影響降到最低。

1 設(shè)備簡介

京滬高速鐵路220kV 斷路器采用SF6 斷路器，彈簧儲能操動機構(gòu)。

牽引變壓器采用220/2 ×27.5kV 三相Vv 結(jié)線油浸自冷變壓器，風冷。

220kV 電流互感器采用干式電流互感器。

避雷器采用氧化鋅避雷器。

電壓互感器采用油浸式互感器。

2 ×27.5kV 開關(guān)設(shè)備采用戶內(nèi)SF6 氣體絕緣開關(guān)柜(GIS)。

需要改變運行方式的開關(guān)采用電動隔離開關(guān)，需要當?shù)貦z修操作的采用手動隔離開關(guān)。

電力變壓器采用戶內(nèi)干式環(huán)氧樹脂絕緣變壓器。

2 常見設(shè)備故障及處理

變電所設(shè)備由于標準高、技術(shù)含量高，故障原因較為復(fù)雜。根據(jù)京滬高鐵運行兩年多來發(fā)生的設(shè)備故障統(tǒng)計，按性質(zhì)可分為:電氣故障、機械故障、絕緣故障;按設(shè)備可分為:主變壓器故障、斷路器故障、隔離開關(guān)故障、GIS 柜漏氣故障、交直流系統(tǒng)故障、二次回路故障、測控保護裝置故障、通訊裝置故障、測距裝置故障等。日常運行值班中斷路器、隔離開關(guān)、GIS 柜氣室氣壓低、自用變系統(tǒng)和遠動設(shè)備故障較多。

2.1 斷路器故障

由于饋線斷路器平時操作較多，發(fā)生故障的概率也較高，主要有拒合、拒分、氣室壓力過低和電氣絕緣或接觸不良導(dǎo)致的放電等。

2.1.1 饋線斷路器操作拒合

(1)拒合原因:若斷路器僅遠方操作拒合，可能原因有通道、通訊裝置故障、測控裝置故障(含遙控處理板、出口繼電器)、遠方/當?shù)剞D(zhuǎn)換開關(guān)接觸不良、調(diào)度主站程序設(shè)置問題等。若所內(nèi)操作拒合，則區(qū)分是機械故障還是電氣故障，機械故障可能原因有機構(gòu)卡滯及異常、行程開關(guān)彈簧變形、合閘閉鎖電磁鐵卡滯、連桿折斷造成合閘后又分開等。電氣故障可能原因有控制回路接線松動、合母電源線松動、本體輔助接點接觸不良、合閘線圈燒損、氣室低氣壓閉鎖、GIS 柜KC2 繼電器接點接觸不良、合閘回路空開未合、合閘回路端子強度不夠、柜內(nèi)端子排連片滑絲松動、合閘回路絕緣不良等。其中很多信息可以在綜合自動化系統(tǒng)報警信息框中監(jiān)測到，如控制回路斷線、氣室低氣壓、信號未復(fù)歸、電源失電等，所以無論是供電調(diào)度員還是值班員應(yīng)密切監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)、報警等，及時通知人員檢查處理，消除設(shè)備隱患。

(2)處理方法:斷路器在供電調(diào)度遠方操作拒合時，首先查看通道狀態(tài)、報警信息框內(nèi)有無控制回路斷線、低氣壓閉鎖等報警信息，并詢問值班員所內(nèi)有無異常情況，如無異常情況時可再進行遠方操作一次，如仍拒動則下令所內(nèi)值班員在當?shù)乜刂破辽喜僮?，仍拒合則立即到該斷路器GIS 柜本體上進行合閘操作。若所內(nèi)值班員在斷路器GIS 柜上操作仍拒合，說明斷路器本體有故障，供電調(diào)度應(yīng)遠方倒閘操作，由同方向另一行別斷路器通過上下行聯(lián)絡(luò)隔離開關(guān)帶上下行接觸網(wǎng)運行，對遠方操作發(fā)生的拒動如所內(nèi)檢查無異常，還應(yīng)通知遠動系統(tǒng)廠家對程序進行檢查。

2.1.2 饋線斷路器操作拒分

(1)拒分原因:從運行情況來看，饋線斷路器遠動操作拒分的原因有主站程序和設(shè)備故障、通訊裝置故障、測控裝置故障(含遙控處理板、出口繼電器)、遠方/當?shù)剞D(zhuǎn)換開關(guān)接觸不良等。當?shù)鼐芊值碾姎庠蛴锌刂苹芈方泳€松動、分閘線圈接線松動、分閘回路端子強度不夠、信號未復(fù)歸、柜內(nèi)端子排連片滑絲松動、輔助接點粘連及接觸不良、控制回路失電等;機械原因有機構(gòu)卡滯及異常、行程開關(guān)彈簧變形、操作機構(gòu)連桿折斷。

(2)處理方法:斷路器遠動操作分閘拒動時，首先查看通道狀態(tài)、報警信息框內(nèi)有無控制回路斷線、低氣壓閉鎖等報警信息，并詢問值班員所內(nèi)有無異常情況，如無異常情況時可再進行遠方操作一次，如仍拒分則下令所內(nèi)值班員當?shù)乜刂破辽喜僮?，仍拒分則立即到該斷路器GIS 柜本體上進行分閘操作。同樣對遠方操作發(fā)生的拒動如所內(nèi)檢查無異常，還應(yīng)通知遠動系統(tǒng)廠家對程序進行檢查。

2.1.3 饋線斷路器誤動

(1)誤分原因主要有綜自系統(tǒng)程序錯誤、電磁干擾、合閘連桿折斷、自保持機構(gòu)調(diào)整不良、外界震動時引起誤分閘、控制回路兩點短接(如兩點直流接地)造成分閘線圈受電而分閘等。誤合原因主要有綜自系統(tǒng)程序錯誤、控制回路兩點接地時造成誤動、保護整定值不合理、繼電器受干擾誤動作或接點粘接未斷開等。

(2)處理方法:處理時先看有無報警信息，通知值班人員確認斷路器實際位置，無人值班時，調(diào)度端做好記錄，可再操作一次，若仍有誤分或誤合現(xiàn)象，隔離故障斷路器，倒備用回路供電，立即通知人員趕赴現(xiàn)場斷開誤動斷路器操作電源及電機電源，并對斷路器進行檢查處理。

2.1.4 斷路器電氣絕緣或接觸不良放電

處理方法:發(fā)生此類故障時變電所值班員應(yīng)立即在確保安全的情況下對高壓室內(nèi)設(shè)備進行巡視，了解設(shè)備情況，危及安全運行時先行切斷電源，隔離故障斷路器，及時報告供電調(diào)度，采取迂回供電或越區(qū)供電方式恢復(fù)接觸網(wǎng)供電。

2.2 隔離開關(guān)故障

(1)原因:隔離開關(guān)故障主要有拒分、拒合、分合閘不到位、顯示位置不正確等，原因有電機及電源線故障、制動電阻故障造成的合閘回路不通、端子排接線松動、斷路器與隔離開關(guān)閉鎖輔助接點粘連、傳動機構(gòu)卡滯、連桿變形、接地刀閘不到位閉鎖、操作電源失電、GIS 柜內(nèi)二次配線松動造成的三工位開關(guān)控制器PLC 工作電壓不足等。

(2)處理方法:遠動拒分或拒合時，值班員進行所內(nèi)控制屏和GIS 柜本體操作，如仍當?shù)鼐軇?，投入備用設(shè)備，并通知檢修人員進行搶修處理。如所內(nèi)檢查無異常，還應(yīng)通知遠動系統(tǒng)廠家對程序進行檢查。

2.3 GIS 柜氣室壓力低故障

(1)主要因為密封膠墊質(zhì)量不佳，安裝工藝不達標，開關(guān)振動或運行老化。

(2)處理方法:發(fā)生此類故障時搶修人員應(yīng)及時趕赴現(xiàn)場，測試GIS 柜壓力情況，查找測試漏氣點，漏氣不嚴重可維持安全運行，否則要盡快利用天窗點進行密封膠墊更換或緊固處理，不能維持運行時采取迂回、越區(qū)或另一行別帶上下行供電方式。

2.4 變壓器漏油

變壓器漏油的常見因素有器身緊固件連接不緊密、連接部件銹蝕和質(zhì)量問題、環(huán)境溫度影響等。

處理方法:漏油嚴重不能保證安全運行時立即倒由備用系統(tǒng)供電，將故障變壓器退出運行，通知檢修人員檢查，對輕微滲油的變壓器在不危及供電安全的，由設(shè)備管理單位聯(lián)系廠家在天窗點內(nèi)倒由備用系統(tǒng)供電后進行停電處理。

2.5 交流自用變系統(tǒng)故障

自用變系統(tǒng)常見故障有交流系統(tǒng)10kV 自用變二次側(cè)電壓顯示不正常、兩路電源不能自動倒切等。原因一般為交流變送器故障、電源采集模塊故障、電纜分接箱熔斷管熔斷或接觸不良、施工調(diào)試不徹底導(dǎo)致的電纜分接箱內(nèi)負荷開關(guān)三相觸頭不同期、接觸器故障等。

處理方法:一般都能自動倒至另一路交流電源供電，如不能自動倒切，由值班員進行手動倒切。對電纜分接箱內(nèi)熔斷器、負荷開關(guān)故障，設(shè)備管理單位應(yīng)及時提報停電計劃進行更換或調(diào)試處理。對于交流變送器故障、電源采集模塊故障、接觸器故障應(yīng)及時聯(lián)系廠家進行更換，督促廠家提高設(shè)備質(zhì)量。

2.6 遠動設(shè)備故障

遠動設(shè)備常見故障有測控保護裝置故障、通訊裝置故障、測距裝置故障等。

2.6.1 測控保護裝置問題

(1)在近點短路時不能及時快速切除故障

處理方法:合理設(shè)置保護及其定值，及時進行保護設(shè)置的優(yōu)化，投入饋線電流速斷保護，將電流定值設(shè)置為3500A，時間設(shè)置為0.04S。

(2)測控保護裝置死機問題

處理方法:首先安排變電所值班員對測控保護裝置進行重啟，如重啟后仍不正常，設(shè)備管理單位要及時聯(lián)系廠家進行處理，值班員要加強對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視。

2.6.2 測距裝置及測距準確性問題

高速鐵路變電所饋線設(shè)置了故障測距裝置，采用吸上電流比和電抗比原理進行測距。在重合成功的情況下吸上電流比測距較準確，在重合失敗的情況下，電抗比原理測距較準確。在開通初期，由于在設(shè)計上對測距裝置測距段數(shù)設(shè)置不合理，測距誤差較大，后期根據(jù)跳閘及計算不斷修正，現(xiàn)在大多數(shù)跳閘測距誤差基本控制在500m 以內(nèi)。因為跳閘后要根據(jù)測距和保護裝置的測距數(shù)據(jù)來指揮動車組限速，所以需要繼續(xù)修正，將誤差限制在合理范圍內(nèi)，不斷提高測距數(shù)據(jù)準確性，確保行車和供電安全。

處理方法:一是根據(jù)跳閘時實際發(fā)現(xiàn)的故障點對測距裝置內(nèi)部參數(shù)不斷優(yōu)化，提高測距裝置測距準確性;二是對動車組限速里程合理設(shè)置，使限速范圍大于故障測距誤差范圍，對無法準確確定故障點的供電臂實行整個供電臂內(nèi)限速，保證動車組和接觸網(wǎng)運行安全。

2.6.3 通訊裝置故障

通訊裝置故障的發(fā)生雖然不至于導(dǎo)致中斷供電，但會延誤故障的處理，增加故障停電時間，必須引起各級人員的高度重視。

常見故障有通道中斷、調(diào)度端開關(guān)位置與現(xiàn)場不對應(yīng)、自用變光纖交換機通訊模板故障、光端機通訊端口故障、遠動及通信管理機死機、通訊模塊電源開關(guān)跳閘及模塊故障、遙信端子接觸不良、遙信及遙測處理板故障、通訊網(wǎng)線松動或虛接等。

處理方法:發(fā)生故障后首先對通訊裝置進行檢查，檢查電源是否正常，排除電源因素;如電源正常，接著檢查通訊設(shè)備的運行狀態(tài)，看運行指示燈是否正常閃爍，確定故障設(shè)備，重啟該故障設(shè)備。如仍不正常，檢查裝置是否存在光耦端子、接線松動或接觸不良、處理板等易損設(shè)備故障，進行相應(yīng)緊固處理或更換處理;如均正常再對通訊裝置程序設(shè)置進行檢查，檢查IP 地址、波特率、正負邏輯、規(guī)約是否設(shè)置正確，遙信信號是否被取反等。對通訊裝置死機原因進行檢查，看是否存在散熱不良、積塵和干擾等情況，及時采取措施予以處理。

3 建議

第一，嚴把施工驗收關(guān)。施工中施工單位為趕進度，施工質(zhì)量不高，一、二次端子接線松動、二次接線帶皮壓接的問題很多，如不及早處理，運行中就會大量出現(xiàn)，應(yīng)加強新上高鐵變電設(shè)備的驗收檢查。

第二，驗收時要做好斷路器和隔離開關(guān)的傳動試驗和遠動聯(lián)調(diào)試驗，對綜自設(shè)備、開關(guān)動作信息、跳閘報告等進行核對，確保信息正確顯示，保證設(shè)備的安全可靠運行。

第三，對變壓器、自耦變壓器等密封情況重點檢查，防止在運行中滲油情況的發(fā)生。

第四，嚴把廠家產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)。如通訊管理機問題經(jīng)常出現(xiàn)，嚴重威脅著設(shè)備的安全運行。對廠家的設(shè)計嚴格把關(guān)，如AT 故障測距功能里沒有公里標問題。

4 結(jié)束語

變電所設(shè)備的安全可靠直接影響著高速鐵路的安全運行，需要不斷積累高速鐵路變電運行管理經(jīng)驗，探索變電設(shè)備運行和維護新技術(shù)，為高速鐵路的安全運行提供可靠的保障。

［1］鄭州鐵路局.高速鐵路供電［M］.北京：中國鐵道出版社，2012.

［2］陳小強.變電所綜合自動化系統(tǒng)常見故障處理及日常運行維護［J］.電氣工程與自動化，2011(27)：13.