試析關于鐵路10kV配電所直流電源系統(tǒng)的運行維護

王建國

摘 要：合理設置10 kV配電所能充分滿足鐵路沿線信號和通信等的供電負荷需求。因此，必須確保整個配電裝置具有較高的穩(wěn)定性，從而使鐵路供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。對鐵路10 kV配電所直流電源系統(tǒng)的運維進行了簡要探討。

關鍵詞：鐵路；配電所；直流電源系統(tǒng)；硅整流裝置

中圖分類號：U223.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.098

一般而言，電力系統(tǒng)通常由變電、配電、發(fā)電、輸電和用電等設備及其相關技術共同組成，是具有較強完整性的工作系統(tǒng)。作為電力系統(tǒng)的關鍵構成部分，配電系統(tǒng)的重要性不容忽視，其職責在于將電力能源向用戶直接分配。鐵路是重要的用電單位，其對應的供電模式為：通過地方加壓站轉盤饋出，使用2趟專線為鐵路10 kV配電所供電，并經(jīng)過鐵路10 kV配電所進行專盤、專線的劃分，向機務、車站、公務、電務提供貨運信息，向車輛、客票等用電單位提供分辨供電。上述各個部門的用電性質一般為一類用電負荷，期間必須實現(xiàn)持續(xù)供電，必須杜絕間斷供電問題的出現(xiàn)。因此，對于整個鐵路供電系統(tǒng)而言，鐵路10 kV配電所占據(jù)著十分重要的地位，必須確保其可靠、穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的安全、優(yōu)化供電。

1 鐵路10 kV配電所直流電源系統(tǒng)的運維

鐵路10 kV配電所直流電源系統(tǒng)如果圖1所示。

1.1 設備的運行維護

1.1.1 硅整流裝置

硅整流裝置主要是由熔斷器、整流變壓器和阻容吸收器三部分組成，可將直流電源提供給配電所。通常選用2套設備相互作為備送裝置，在配電所中為斷路器合分閘母線和控制母線提供合理的直流電源，對應容量能夠充分滿足合閘所需電流的要求。其中，整流變壓器的主要作用為實現(xiàn)直流與交流的有效分離，從而使硅整流元件得以優(yōu)化保護；結合交流電壓的變化狀態(tài)，整流變壓器可通過轉換開關的應用調整電壓值。通過整流元件，能將交流電壓整流改變?yōu)橹绷麟妷?。整個裝置的過流保護元件為熔斷器，對應的過電壓保護元件為阻容吸收器。

在實際設備的使用中，為了確保硅整流設備可安全、可靠運行，必須定期對其相應元件實施檢查試驗工作。具體的檢查項目包括4方面的內容：①將整流變壓器的溫度控制在60 ℃以內，檢查其是否存在異常情況。②對裝置外觀進行合理檢查，確保元件保持完好的使用狀態(tài)、螺栓可安全緊固等。③檢查輸入、輸出電壓值是否處于正常狀態(tài)。一般情況下，輸入電壓不

宜較高，需將直流母線電壓值保持在225 V左右，一旦電壓值處于過高狀態(tài)，則需及時采取有效的調整措施。④查驗整流裝置能否基于額定電壓運行，如果長期處于過負荷狀態(tài)，則會導致燒壞硅元件，因此，需將硅整流裝置的溫度控制在100 ℃以內。定期實施的試驗項目包括絕緣試驗、變比試驗、帶負荷試驗、正向平均電流測試、正反向電阻測量和元件參數(shù)測量等。

1.1.2 蓄電池組

220 V蓄電池組正常運行時，會與整流設備并接，用電負荷所需電流全部由整流電源供給。電池組一般只起到平滑濾波的作用。當交流電源消失時，蓄電池組為用電設備提供穩(wěn)定的工作電源，電阻會逐漸增大，端電壓會逐漸降低。具體的定期維護檢查措施有以下5方面：①電池外表面的整潔度，應無沉淀物；②一組電池內的液面應盡量保持一致，且在規(guī)定范圍內；③檢查浮充電流；④檢查電解液的溫度；⑤應盡量保持電解液純凈，其中的雜質不超過規(guī)定限度。

鎘鎳蓄電池組通常選用氫氧化鉀溶液作為電解液，正極板的活性物質在充電后轉化為氫氧化鎳，負極板的活性物質在充電后轉化為金屬鎘。在日常維護中，應做好外觀、液面和溫度等項目的檢查；蓄電池組在初次使用前，應檢查單只電池的容量是否相同；新的或長期存放的鍋鎳蓄電池需采用過充電制充電，充足電后方可使用；鎘鎳蓄電池不允許使用金屬器具將正極或負極與外殼同時接觸；運行中，應定期打開橡皮套管放出氣體。

1.1.3 儲能電容裝置

在交流電源正常運行時，通常由硅整流設備提供電力補給。如果蓄電池組與硅整流裝置同時存在故障，導致電流較小時，則儲能電容器裝置會釋放能量，將200 V直流電源提供給斷路器跳閘回路和控制母線等操作。相關檢查項目包括是否存在放電聲音和漏油情況；對外觀展開優(yōu)化檢查；對電容器的實際充電狀態(tài)展開合理檢查；測試各個電容器的電容值，并對比出廠值，將差別控制在10%以內；進行絕緣電阻測試，使用500～1 000 V搖表對接線端子與外殼的間絕緣電阻實施測量；進行放電測試工作，一旦電容充滿電，則需將電源斷開，運用儲能電容帶動跳閘線圈實施分閘操作。

1.1.4 穩(wěn)壓電源裝置

在整個系統(tǒng)中，通常設置有2臺穩(wěn)壓電源裝置，可互相備用。因此，在實際運行中，必須定期觀察，一旦穩(wěn)壓器設備出現(xiàn)故障，則需將備用穩(wěn)壓器及時投入運行。需要注意的是，因電網(wǎng)中所形成的負荷變化會形成交流電壓，直接影響穩(wěn)壓電源輸出，電壓也會產(chǎn)生變化。因此，必須勤于觀察，認真調整，確保電壓穩(wěn)定、可靠輸出。

1.2 設備異常的處理辦法

1.2.1 兩點接地故障問題的處理辦法

直流系統(tǒng)中出現(xiàn)正、負兩點接地故障時，將導致直流熔斷器熔斷，燒壞繼電器的接點；造成跳閘回路短路，導致跳閘線圈拒絕跳閘，進而使事故范圍礦大；導致繼電保護誤動作，進而造成斷路器自動跳閘。查找該類故障的主要方式為：結合具體的系統(tǒng)操作狀態(tài)、運行模式、氣候等合理判斷，通過拉閘各個饋出回路，認真執(zhí)行分路處理。消除時，需按照信號、照明和操作順序將各個專用直流回路及時切斷，時間應控制在3 s以內。無論回路是否能完成接地，均必須將組合開關合住，一旦發(fā)現(xiàn)某個直流回路接地后，需將對應的接地點及時找出，并采取有效措施消除。 1.2.2 處理電壓過低故障的辦法

在直流系統(tǒng)中，有時會產(chǎn)生直流母線電壓過低的問題，導致這種情況出現(xiàn)的主要原因包括：硅整流器交流熔斷器一相發(fā)生熔斷；交流電壓值處于較低的狀態(tài)；一相硅元件遭受損壞，形成開路；硅整流元件在不同側位置存在2處整流元件斷路的狀況，實際的直流電壓值急劇下降至50%；熔斷器接觸不良，導致直流母線電壓降低，直降至額定電壓值的70%. 針對此類故障，可對交流電壓的數(shù)值和熔斷器是否熔斷進行有效檢查，一旦發(fā)生熔斷，則需更換同等容量的熔斷器實施試送行為，一旦再次發(fā)生熔斷，則需停用硅整流裝置，并開展詳細、有效的檢查。如果是因為變壓器輸出電壓過低，則需適當調節(jié)變壓器分接頭的位置，并進行硅元件的具體檢查。

1.2.3 快速熔斷器熔斷的解決辦法

當快速熔斷器熔斷時，需合理檢查直流二次線圈是否短路。如果找到了短路點，則應及時排除，并更換相同容量的熔斷器試送電；由過負荷而造成熔斷時，會導致硅元件擊穿的問題，應分析快速熔斷器電流值選擇是否恰當，需將電流值控制在規(guī)定范圍內。如果無法找出任何故障原因，則應更換相同容量的熔斷器進行一次試送，如果仍然存在熔斷問題，則應及時找出原因并采取有效的處理措施。

2 結束語

綜上所述，為了確保鐵路安全運營，必須認真做好10 kV配電所直流電源系統(tǒng)的安全維護工作，保障可靠供電，實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]張伏軍.關于鐵路10 kV配電所直流電源系統(tǒng)的運行維護探究[J].建筑·建材·裝飾，2014（02）.

[2]劉輝.既有鐵路10 kV配電所綜合自動化改造重難點分析及對策[J].城市建設理論研究，2014（12）.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： A reasonable set of 10 kV substation can fully meet the demand of power supply load of railway signal and communication etc.. Therefore， must ensure that the entire distribution device has high stability， so that the stable operation of the railway power supply system. On the railway of 10 kV substation DC power supply system operation are briefly discussed.

Key words： railway； substation； DC power supply system； silicon rectifying device