吳挺勇

（中國鐵路南寧局集團有限公司 沿海鐵路工程建設指揮部，工程師，廣西 防城港 538000）

接觸網(wǎng)開關測控終端是針對接觸網(wǎng)隔離開關進行狀態(tài)監(jiān)視、開關控制及故障報警的遠動終端單元，用于對電氣化鐵路站場內(nèi)或區(qū)間的接觸網(wǎng)電動隔離開關進行監(jiān)控，提高牽引供電運行的可靠性和安全性，減輕調(diào)度員的負擔，提高調(diào)度的效率、水平及經(jīng)濟效益等。黎湛電氣化鐵路接觸網(wǎng)開關測控終端采用光纖控制方式，自2016 年電氣化開通使用以來陸續(xù)發(fā)生了27 件故障隱患，其中10 件為電源模塊故障，影響接觸網(wǎng)隔離開關遠程控制的可靠性。因此分析接觸網(wǎng)開關測控終端電源模塊故障原因，找出解決對策，可有效減少接觸網(wǎng)開關測控終端故障隱患，提高牽引供電運行的可靠性和安全性。

1 接觸網(wǎng)開關測控終端的構成

接觸網(wǎng)開關測控終端的核心是實現(xiàn)測控、通信功能。組成測控終端的硬件結構圖如圖1所示。

圖1 接觸網(wǎng)開關測控終端硬件結構框圖

接觸網(wǎng)開關測控終端采用了模塊化和封閉式結構。測控終端設置AC220V/DC24V 電源模塊和24V后備電池組，電源模塊對電池組進行充電，并具備自身故障報警功能。當測控終端交流電失電時，電池組可對測控終端的電源模塊提供電源。電源模塊相當于逆變器，將輸入AC220V 電源轉(zhuǎn)變?yōu)镈C24V，為接觸網(wǎng)開關測控終端內(nèi)電子元器件提供工作電源。

2 接觸網(wǎng)開關測控終端存在問題

2.1 測控終端問題特征及故障處理情況

接觸網(wǎng)開關測控終端故障，主要表現(xiàn)為測控終端出現(xiàn)失電故障告警、通信異常、不定態(tài)后自動恢復。故障現(xiàn)象為失電故障告警、通信異常的，測控終端需更換電源模塊能恢復正常，故障現(xiàn)象為不定態(tài)，反復復歸，需對測控終端遙信接線頭進行緊固即可恢復正常。

2.2 電源模塊拆解檢查情況

將出現(xiàn)問題的電源管理模塊進行拆解檢查，發(fā)現(xiàn)電源模塊輸入端壓敏電阻RV 外殼開裂，裂口較長，且有燒焦味。

3 電源模塊機理分析

為了分析電源模塊發(fā)生問題的真正原因，對電源模塊進行機理分析。

輸入端局部原理如圖2 所示。RV 是抗浪涌電壓元件，放在入口端用于吸收進入電源模塊的浪涌電壓以保護后級電路的安全，RV最大允許交流輸入電壓為300V，轉(zhuǎn)換成直流是425V。輸入端抑制單元（C2、C3、LF1等）用來進一步抑制串入交流入口的浪涌電壓（共模、差模），經(jīng)橋式整流、高壓濾波電容C6濾波后變成穩(wěn)定的直流電。

圖2 輸入端局部原理圖

壓敏電阻RV 具有嵌位、吸收交流入口電壓的作用，當輸入瞬態(tài)過壓（浪涌性質(zhì)）及常態(tài)過壓（交流電壓過高）均可能造成壓敏電阻RV 動作（短路）以保護后級電路的安全。RV為突波吸收器，當入口差模干擾電壓（浪涌或雷擊等）及電流較高時，RV吸收高于其嵌位電壓的浪涌能量，其通過電流約50A，當浪涌電流超過50A 時RV 動作（短路），壓敏電阻RV燒壞。RV 短路，則輸入閉合回路的阻抗極小，相當于輸入短路，電源無輸出。

4 現(xiàn)場電源質(zhì)量測試

檢查接觸網(wǎng)開關測控終端電源接取位置，進行現(xiàn)場電源質(zhì)量測試。黎湛電氣化鐵路大部分接觸網(wǎng)隔離開關測控終端的電源是從10kV 架空貫通或自閉線上的單桿變壓器配電箱接取，經(jīng)檢查單桿變壓器配電箱內(nèi)設計未加裝防雷及穩(wěn)壓裝置。經(jīng)在黎湛線米場站測控終端處進行電源質(zhì)量測試4 個小時，發(fā)現(xiàn)輸入電源電壓波動較大。

5 比對試驗

選擇電源接取在同一供電臂范圍內(nèi)接觸網(wǎng)開關測控終端進行比對試驗分析。電源接取在同一供電臂范圍內(nèi)橋圩網(wǎng)開關站、大興分區(qū)所等共計16臺接觸網(wǎng)開關測控終端，其中8臺加裝電源濾波模塊，以穩(wěn)定接觸網(wǎng)開關測控終端輸入電壓。原理如圖3所示。

圖3 增加電源濾波穩(wěn)壓模塊原理圖

經(jīng)一個月的觀察，加裝電源濾波模塊的處所未出現(xiàn)多次失電故障告警、通信異常現(xiàn)象，經(jīng)對測控終端電源模塊進行檢查，其狀態(tài)良好。未加裝電源濾波模塊的處所，2 處出現(xiàn)多次失電故障告警、通信異?，F(xiàn)象，經(jīng)檢查該兩處電源模塊壓敏電阻均燒損。

6 原因分析

接觸網(wǎng)開關測控終端上傳調(diào)度主站遙信是以雙點的形式上傳（即01 分位、10 合位、00 中間態(tài)、11 故障態(tài)），即隔離開關分位一個信號、合位一個信號，當隔離開關從合位至分位或分位至合位移動時會出現(xiàn)中間態(tài)信息，即分、合兩個位置狀態(tài)都沒有信號時則上傳一個網(wǎng)開關不定態(tài)信號，此信號若產(chǎn)生后馬上恢復，說明是合位或分位位置信號抖動產(chǎn)生既不在合位又不在分位的現(xiàn)象，震動消失后隔開位置遙信又恢復正常。結合現(xiàn)場故障處理情況，產(chǎn)生不定態(tài)后自動恢復現(xiàn)象問題的原因為接觸網(wǎng)測控終端內(nèi)遙信接線松動或者隔離開關內(nèi)部分合位置信號觸點受到震動時接觸不良造成的。

根據(jù)機理分析、電源質(zhì)量測試結果和比對試驗結果綜合分析，接觸網(wǎng)開關測控終端電源模塊輸入交流電壓波動較大造成電源模塊中壓敏電阻RV 短路動作，無法輸出電源給測控終端內(nèi)其它部件，導致其它部件無法正常工作，致使通信異常故障問題出現(xiàn)。而測控終端失電故障告警信號是從電源管理模塊上取一個常閉點，此常閉點是取電源模塊輸入端電壓經(jīng)一個內(nèi)部光耦轉(zhuǎn)換的，此光耦的正常有效工作電壓是AC 165V～AC 264V，結合現(xiàn)場多次失電告警后自動復歸，以及電源模塊燒壞的情況，此問題排除接線松動的問題，導致該問題出現(xiàn)也是電源電壓波動造成。

7 解決對策

7.1 加裝電源濾波穩(wěn)壓模塊

在接觸網(wǎng)開關測控終端箱或者單桿變臺電源配電箱內(nèi)加裝一個電源濾波穩(wěn)壓模塊以提高輸入到電源模塊的電源質(zhì)量，該改造方案已經(jīng)過試驗實踐證明取得良好的效果。

7.2 增設隔離變壓器

在接觸網(wǎng)開關測控終端內(nèi)的電源進線處增設一臺隔離變壓器，用于保護測控終端內(nèi)電氣設備，防止電源電壓波動燒毀電氣設備，特別是電源管理模塊。原理如圖4所示。

圖4 增加隔離變壓器的原理圖

7.3 采用電纜直接控制

根據(jù)《接觸網(wǎng)電動隔離開關及控制裝置暫行技術條件》（TJ/GD023-2018）要求，將既有接觸網(wǎng)開關光纖控制方式逐步更換為電纜直接控制方式如圖5所示。線路上不在設置接觸網(wǎng)開關測控終端，將接觸網(wǎng)電動隔離開關操作機構控制回路集成在室內(nèi)集中監(jiān)控屏內(nèi)，優(yōu)化隔離開關機構箱電氣結構，采用控制電纜遙控、遙信復用技術，實現(xiàn)隔離開關操作時直接輸出帶時限的動力電源進行分合閘，無操作時進行遙信監(jiān)測，提高接觸網(wǎng)隔離開關監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，減少光纖控制方式受外界因素影響較大的問題。

圖5 直控方式控制原理圖

7.4 檢查防雷接地措施

檢查接觸網(wǎng)開關測控終端箱防雷接地措施，確認接地電阻滿足接觸網(wǎng)設備類接地電阻不大于10Ω要求。

8 結束語

通過對黎湛電氣化鐵路接觸網(wǎng)開關測控終端電源模塊故障原因查找及分析。發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)開關測控終端電源模塊故障原因為設計未考慮防止電壓波動措施，加裝電源濾波穩(wěn)壓模塊等措施后，黎湛鐵路接觸網(wǎng)開關測控終端至今未發(fā)生電源模塊故障。因此，在今后施工圖審核過程中需加強細節(jié)審核，將缺陷銷號在設計階段，在后期運營階段可以避免許多不必要的故障發(fā)生，減少了維護成本，提高牽引供電運行的可靠性和安全性。