（廈門軌道交通集團有限公司，福建廈門市，361000）葉中桉 袁 俊

隨著我國城市軌道交通的不斷發(fā)展，對列車進站剎車制動電能再次吸收利用的裝置得到廣泛的應用。而作為再生能裝置的重要組成部分，35kV能饋變壓器低壓側的的交流濾波電抗器，對絕緣水平要求較低，存在一定的隱患和缺陷。本文主要對再生能裝置的交流電抗器絕緣結構設計、工藝進行研究，指出引起再生能系統(tǒng)故障的問題所在，提出解決的辦法和途徑，為軌道交通牽引供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供參考依據(jù)。

1 事故起因

2019年10月24日，某地鐵公司中央級PSCADA報：某35kV牽引變電站負極柜“再生能饋裝置框架泄露保護電流型I段動作”、“再生能裝置聯(lián)跳信號動作”，再生能饋系統(tǒng)故障停機，35kV 331開關、DC1500V203開關跳閘。故障造成該35kV牽引變電站再生能裝置退出運行。

2 35kV變電所保護動作情況及故障現(xiàn)象分析

2.1 變電所保護動作情況

現(xiàn)場查看站級PSCADA事件記錄，顯示再生能饋裝置框架泄露保護電流型I段動作，鋼軌電位限制裝置電流II段、III段動作。查看再生能裝置框架斷路器事件，再生能裝置B相變流器柜框架斷路器電流速斷保護（I保護）動作，故障電流4895A，框架斷路器故障電流即為電抗器對鐵芯放電電流，故障電流通過框架流入接地網(wǎng)，此故障電流遠大于框架泄露保護電流型I段整定值80A，再生能饋裝置框架泄露保護電流型I段動作正確。

現(xiàn)場軌電位裝置顯示故障時候最大對地電流為負3 000A，由于故障時刻再生能裝置主回路對地（框架）放電，地電位抬升，導致鋼軌電位限制裝置晶閘管導通，地瞬時向鋼軌反向放電電流達到鋼軌電位限制裝置電流II段、III段定值，鋼軌電位限制裝置動作正確[1]。（詳見圖1）

圖1 再生能裝置故障波形

再生能饋裝置電流型框架泄露保護跳閘邏輯如圖2所示，故障后實際跳開35kV331開關、DC1500V203開關，再生能裝置故障停機，與保護跳閘邏輯一致，保護動作出口正確。

圖2 再生能裝置電流型框架保護跳閘邏輯

2.2 設備故障現(xiàn)象及檢查

交流電抗器安裝于再生能裝置交流側，主要用于逆變后的交流濾波，再生能裝置一次原理圖如圖3所示。2號線再生能裝置交流電抗器為某公司生產(chǎn)的L635A714uH-1PH（SL）型產(chǎn)品，額定電感為714uH。（詳見圖3）

圖3 再生能裝置一次原理圖

現(xiàn)場查看再生能裝置交流側故障波形，故障時刻B相電壓達到峰值，可判斷為B相正常工作電壓幅值達到了空氣間隙擊穿的臨界點附近，累積至故障時刻空氣間隙完全擊穿發(fā)生故障，引起保護跳閘[2]。

現(xiàn)場檢查再生能裝置B相變流器柜交流電抗器鐵芯發(fā)現(xiàn)放電痕跡，且B相（故障相）電抗器靠鐵芯側第一層繞組較其與鐵芯間用于絕緣的環(huán)氧絕緣布高2mm，其余正常相電抗器環(huán)氧絕緣布均較繞組高約2mm；另一方面，電抗器第一層繞組與鐵芯之間兩側均加裝有絕緣擋板，以提升繞組與鐵芯間的絕緣性能，但同型號電抗器接線端子排側均未加裝絕緣擋板，因此故障點處第一層繞組高出部分與鐵芯之間僅依靠空氣間隙絕緣，現(xiàn)場測量第一層繞組高出部分與鐵芯之間的間隙為8mm，小于GB/T 21413.1-2008中要求的DC1500V裸帶電體與地之間的最小空氣間隙14mm。（詳見圖4）

圖4 B相變流器柜交流電抗器故障點

現(xiàn)場對再生能裝置交流側三相電抗器進行了主回路絕緣、電感測量、耐壓試驗，測量結果如表1所示[3]。

表1 再生能交流電抗器檢查結果

根據(jù)再生能裝置現(xiàn)場測量結果，A、B、C三相電抗器電感均在誤差允許范圍（5%）內(nèi)，三相電抗器不存在匝間短路故障；A、C兩相電抗器主回路對地絕緣（鐵芯通過框架接地，即為對鐵芯絕緣）＞10GΩ正常；B相電抗器主回路對地絕緣為20MΩ，且耐壓值不達標。

3 優(yōu)化設備生產(chǎn)制造的設計工藝及驗收標準

3.1 優(yōu)化設備生產(chǎn)制造設計及工藝要求

對產(chǎn)品設計進行變更，在交流電抗器線包與鐵芯之間，加一塊1.0mmGP0-3絕緣板，使鐵芯與最里層紙之間，再多一層絕緣[4]。要求生產(chǎn)單位對電抗器裝配過程中進行工藝變更，需將線包最里側紙使用膠布完全固定后，再撐“L型撐條”，撐條撐完后，再將固定用的膠布去除，防止絕緣紙下滑。（詳見圖5）

圖5 變流電抗器絕緣設計及制造方案

3.2 提高設備驗收檢查標準

增加絕緣部件爬電距離的檢驗項目。外觀檢查是否加裝絕緣防護板。電抗器線包里層絕緣紙與鋁箔之間的錯位必須高于7mm以上[5]。

4 結論

近幾年，再生能裝置在軌道交通行業(yè)得到廣泛的應用，部分設備元件沒有統(tǒng)一的設計標準，且制造工藝水平仍需進一步提高，通過此次對交流電抗器主絕緣設計的研究分析，其設備制造工藝質量將直接影響牽引供電系統(tǒng)的安全運行。因此，應該對再生能裝置交流電抗器的絕緣狀況進行密切關注，增加相關現(xiàn)場驗收檢查手段，及時發(fā)現(xiàn)問題，才能保證設備的運行安全。