地鐵直流饋線柜慣性聯(lián)跳故障的分析及對策

劉鈞斌

【摘 要】本文介紹了直流饋線開關柜因聯(lián)跳回路故障造成直流饋線柜跳閘的現(xiàn)象、對運營的影響、原因及處理方法，以及對類似故障的處理建議、預防措施。

【關 鍵 詞】 直流饋線柜 聯(lián)跳 跳閘

【中圖分類號】U231+.2【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0264-02

一、故障描述：

聯(lián)跳保護是直流牽引系統(tǒng)的一項重要保護措施。它是指同一供電臂雙邊供電的開關柜，當一臺開關接收到故障跳閘指令后，同時向鄰所對應開關發(fā)出聯(lián)跳信號，使雙邊供電的另一臺開關柜同時跳閘，將接觸網(wǎng)從供電系統(tǒng)中及時切除，從而最大限度的限制短路電流的危害，達到保護接觸網(wǎng)及變電所供電設備的目的。例如：07年7月8日8：31，因雷擊造成接觸網(wǎng)短路，中勝牽引所214開關大電流脫扣跳閘，同時向安德門212開關發(fā)出聯(lián)跳信號，使安德門212開關聯(lián)跳跳閘，將故障線路及時切除。

聯(lián)跳回路故障就是雙邊聯(lián)跳保護由于誤動帶來的故障。南京地鐵1號線牽引變電所自投運以來，直流饋線開關發(fā)生多次因聯(lián)跳誤動作造成開關跳閘的故障。據(jù)統(tǒng)計，06年共發(fā)生7次，其中2次在運營時間內(nèi)；07年發(fā)生8次，其中1次在運營時間內(nèi)；08年發(fā)生5次，其中2次在運營時間內(nèi)；09年發(fā)生6次，其中1次在運營時間內(nèi)；10年發(fā)生5次，其中1次在運營時間內(nèi)等。以上故障雖未對運營造成直接影響，但降低了接觸網(wǎng)供電的可靠性、安全性。

聯(lián)跳回路是由雙邊供電的兩臺開關柜的聯(lián)跳接收和輸出回路、區(qū)間聯(lián)跳電纜及聯(lián)跳出口繼電器等組成。電路原理見圖1。聯(lián)跳接收和輸出回路通過聯(lián)跳電纜連接，正常時它是一個閉合回路，接入到聯(lián)跳繼電器K006的1、6端。聯(lián)跳繼電器K006正常時處于吸合狀態(tài)。當聯(lián)跳回路中有任一點開路時，聯(lián)跳繼電器釋放使開關跳閘，完成聯(lián)跳功能。

通過對近幾年聯(lián)跳故障的不斷摸索、總結(jié)及研究，聯(lián)跳故障多是因為閉合回路中某一繼電器接點接觸電阻過大造成。我們經(jīng)過對聯(lián)跳繼電器內(nèi)部電路（見圖二）分析并模擬試驗，發(fā)現(xiàn)當聯(lián)跳繼電器K006的1、6輸入端輸入電阻達到4.5千歐，該繼電器釋放使開關跳閘。也就是說只要這一閉合回路有任何一個繼電器接點電阻大于4.5千歐，則開關必定跳閘。而且，由于聯(lián)跳輸入輸出回路中各繼電器本身狀態(tài)并未變，所以本所無任何異常信號，只是相鄰所收到“鄰所聯(lián)跳本所斷路器”信號。

二、故障影響：

在非運營時間段發(fā)生聯(lián)跳故障，采取積極措施后對運營無影響，在運營時間段發(fā)生該故障，將造成鄰所饋線開關跳閘，若故障持續(xù)存在，造成鄰所開關不能合閘，原雙邊供電變?yōu)閱芜吂╇?。單邊供電時，由于接觸網(wǎng)分段絕緣器兩端存在電位差，列車受電弓經(jīng)過時會造成輕度打火，降低了供電可靠性。若要恢復雙邊供電必須切除聯(lián)跳功能，但取消了該保護功能，一旦接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，則雙邊供電的兩臺開關只能依靠自身的電流保護來作用于跳閘，保護裝置的靈敏性降低，不能在最短的時間內(nèi)切除故障，降低了設備的安全性。

三、原因分析：

1、聯(lián)跳回路中各繼電器常開及常閉接點氧化造成接觸電阻變大是造成聯(lián)跳誤動作的主要原因，尤其是越區(qū)刀閘操作后更易發(fā)生。因越區(qū)刀閘操作時，刀閘從分位-合位-分位的操作過程中，聯(lián)跳回路轉(zhuǎn)換繼電器K086、K089有一個釋放-吸合-釋放的狀態(tài)變化。亦即是說，原來聯(lián)跳回路中的某一繼電器從常閉轉(zhuǎn)化為打開再到常閉，此時該繼電器常閉點接觸不良。

究其原因，主要是聯(lián)跳出口繼電器的輸入端的開路電壓只有1伏左右，這么低的電壓不可能擊穿繼電器接點上的氧化層，所以接點一旦氧化或灰塵吸附，只能進行更換。另外，我們分析也可能該類繼電器（型號C4-A40，DC220V，圖爾克TURCK公司生產(chǎn)）的接點常閉狀態(tài)下彈簧壓力較小，造成接觸電阻過大造成。（而常開接點是靠線圈電磁力吸合的，故接觸壓力較大）。

2、環(huán)境的影響。由于大多數(shù)牽混所靠近軌行區(qū)，列車運行帶來的振動會造成開關柜內(nèi)部接線端子及繼電器接點的松動。一旦各接點電阻達到上述4.5千歐的臨界值，必然造成聯(lián)跳動作，導致開關跳閘。如06年12月18日14：40，安德門211開關聯(lián)跳動作跳閘，就是因為安德門牽混所端子柜內(nèi)的X006端子排的9號端子松動造成。此外，聯(lián)跳回路繼電器與繼電器座之間接觸不良造成回路阻值變大也造成聯(lián)跳回路誤動作多次。

四、處置對策過程：

發(fā)生聯(lián)跳故障時，我們要分別檢查本所的聯(lián)跳接收回路和鄰所的聯(lián)跳輸出回路。因為聯(lián)跳輸出回路接點多，所以我們應把重點放在鄰所對應開關的聯(lián)跳輸出回路上。

在非運營時間內(nèi)，我們可以對輸入輸出回路的電阻值進行測量。一般的聯(lián)跳輸出回路的阻值應在幾歐以下，聯(lián)跳輸入回路因含有區(qū)間聯(lián)跳電纜的阻值，所以根據(jù)兩變電所的距離長短一般為150-200歐。當聯(lián)跳輸出回路阻值達十歐以上我們即可判斷該回路存在問題。再逐步查出是哪一點阻值過大，對其進行緊固或更換相應繼電器。

在運營時間內(nèi)發(fā)生聯(lián)跳故障，我們應首先趕至聯(lián)跳故障跳閘的變電所或其對應的鄰所，切除聯(lián)跳功能，待運營結(jié)束后再查找處理。以免查找處理時造成其它開關柜跳閘。

五、預防措施：

1、檢修中要加強對聯(lián)跳回路的測試。既要保證在接觸網(wǎng)故障時，聯(lián)跳回路能及時向鄰所發(fā)出聯(lián)跳信號，也要保證在正常運行時，聯(lián)跳回路不會誤動。要定期測量聯(lián)跳回路的阻值，發(fā)現(xiàn)阻值偏大的繼電器或繼電器座要給與更換。

2、檢修時要對各端子排進行緊固，對于振動較大的場所，所有接點都要認真檢查緊固，不能遺漏。

3、定期進行越區(qū)供電方式的切換試驗，及時發(fā)現(xiàn)越區(qū)

供電時聯(lián)跳回路轉(zhuǎn)換繼電器K086、K089的缺陷，及時處理。防止在緊急狀況下啟用越區(qū)供電時聯(lián)跳回路故障造成故障擴大及延誤。

六、類試故障處理對策：

發(fā)生聯(lián)跳時，首先要確認相鄰所有無發(fā)出聯(lián)跳信號。若相鄰所發(fā)出聯(lián)跳信號，說明聯(lián)跳回路正常；若相鄰所未發(fā)出聯(lián)跳信號，但本所受到聯(lián)跳信號且對應開關跳閘，說明是聯(lián)跳回路故障造成。按照上文所述處理。

參考文獻

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[2]單永欣？主編，《城市軌道交通電工電子技術及應用》人民交通出版社，2011-6-1

[3]宋奇吼，等編著《城市軌道交通供電》中國鐵道出版社，2012-7-1