直流1500V饋線開關(guān)跳閘后如何判斷故障點的分析

吳廷軍

摘 要：文章介紹了地鐵直流供電系統(tǒng)構(gòu)成，直流1500V饋線開關(guān)的保護(hù)類型、保護(hù)范圍，如何根據(jù)直流饋線開關(guān)所設(shè)保護(hù)初步判斷故障點。直流饋線開關(guān)跳閘后的故障現(xiàn)象、類型，重點分析饋線開關(guān)重合閘不成功情況下如何用排除法尋找故障點，然后舉例說明采用排除法在實際應(yīng)用中遇到新的問題，以及提出建議，如何解決新的問題。

關(guān)鍵詞：直流1500V饋線開關(guān)；保護(hù)；故障點；建議

中圖分類號：TM643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）18-0119-03

Abstract： This paper introduces the composition of the direct current （DC） power supply system for the subway， the protection type and protection range of the DC 1，500 V feeder switch， and how to determine the fault point based on the protection set by the DC feeder switch. The fault phenomena and types after DC feeder switch tripping are analyzed， and how to find the fault point by eliminating method under the condition of unsuccessful reclosing of feeder switch is analyzed emphatically. Then， some examples are given to illustrate the new problems encountered in practical application using the elimination method. Finally， suggestions on how to solve new problems are provided.

Keywords： DC 1500V feeder switch； protection； fault point； suggestion

1 地鐵直流供電系統(tǒng)構(gòu)成及保護(hù)配置

地鐵直流供電系統(tǒng)主要由牽引降壓變電所、架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)兩部分組成，牽引降壓變電所將來自110/33kV主變電站的交流33kV電壓經(jīng)降壓、整流變?yōu)镈C1500V后，通過直流開關(guān)柜向接觸網(wǎng)供電。直流牽引供電系統(tǒng)接線示意圖如圖1所示：

地鐵直流牽引系統(tǒng)是地鐵列車運(yùn)行的動力之源，其安全可靠運(yùn)行是地鐵安全、可靠運(yùn)營的保證，在進(jìn)行直流牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計時，應(yīng)綜合分析系統(tǒng)的靈活性和可靠性，一方面應(yīng)考慮地鐵列車高密度運(yùn)營的外部條件，另一方面應(yīng)考慮當(dāng)直流供電系統(tǒng)發(fā)生故障情況下，迅速切除故障點，同時通過相鄰牽引電源及時恢復(fù)地鐵列車的供電。

牽引變電所內(nèi)的直流供電設(shè)備主要包括1500V直流開關(guān)柜、整流器柜、負(fù)極柜。針對可能的各種故障情況，直流供電系統(tǒng)配置了多種保護(hù)。

（1）直流饋線開關(guān)（饋出線柜）：裝設(shè)了大電流脫扣保護(hù)（直流快速斷路器本體所具有的保護(hù)功能）、電流增量△I保護(hù)、電流上升率di/dt保護(hù)、定時限過電流保護(hù)、雙邊聯(lián)跳等保護(hù)，各種保護(hù)相互配合，實現(xiàn)對接觸網(wǎng)近端和遠(yuǎn)端短路進(jìn)行保護(hù)。（2）直流進(jìn)線開關(guān)（進(jìn)線柜）：裝設(shè)了逆流保護(hù)和斷路器本體的大電流脫扣保護(hù)，分別對整流器出口短路和直流正、負(fù)極母線短路進(jìn)行保護(hù)。（3）整流機(jī)組：裝設(shè)了反映整流機(jī)組內(nèi)部故障的溫度保護(hù)、過流保護(hù)、二極管保護(hù)等。

上述保護(hù)已成功應(yīng)用于直流系統(tǒng)，為直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了保證。

2 如何根據(jù)直流饋線開關(guān)所設(shè)保護(hù)判斷故障點

（1）大電流脫扣保護(hù)：這是直流饋線開關(guān)本體所具有的保護(hù)功能，實現(xiàn)對接觸網(wǎng)近端短路保護(hù)。保護(hù)范圍為：開關(guān)本體短路；開關(guān)至隔離開關(guān)上網(wǎng)電纜的短路；靠近隔離開關(guān)的接觸軌的短路。此類短路為金屬性短路，電流較大，動作值為9000A及以上。（2）電流增量△I保護(hù)：主要針對中近距離的非金屬性短路故障。（3）電流上升率di/dt保護(hù)：作為中遠(yuǎn)端非金屬性短路故障的主保。

當(dāng)發(fā)生開關(guān)跳閘時，如果是以上三種保護(hù)類型，我們可以大概判斷故障點的位置，但這只是初步判斷，真正的故障點還需通過其他技術(shù)手段以及各方面反饋的信息進(jìn)行綜合判斷。

3 直流饋線開關(guān)跳閘后的故障現(xiàn)象、類型

直流饋線開關(guān)跳閘后的故障現(xiàn)象主要分為兩大類：（1）饋線開關(guān)能夠重合閘成功；（2）饋線開關(guān)重合閘不成功。

兩類故障有很多相似之處，如：有爆炸聲、異響、車輛顯示故障、大電流脫扣等。特別是重合閘成功的故障，有時會反復(fù)跳閘、或者再次運(yùn)行時造成設(shè)備二次損壞，造成跳閘的原因可能是車輛原因或者是外部原因，要準(zhǔn)確判斷跳閘原因需要反復(fù)查找。

對于第一大類，由于饋線開關(guān)跳閘后一般在10秒左右重合閘成功，幾乎不影響列車運(yùn)行，對運(yùn)營影響甚微。故障點一般是：（1）列車牽引部分高壓部件燒壞，對地短路；（2）列車接地碳刷短路；（3）變電所內(nèi)部模塊故障導(dǎo)致接觸軌饋線開關(guān)跳閘；（4）外部異物引起：如乘客的雨傘，鐵鏈等金屬物體。

而對于第二大類，由于饋線開關(guān)跳閘后不能重合閘成功，該區(qū)段接觸軌沒電，行車中斷，嚴(yán)重影響運(yùn)營服務(wù)。因此，我們重點分析饋線開關(guān)重合閘不成功情況下故障點的判斷。

4 饋線開關(guān)重合閘不成功情況下故障點的判斷

當(dāng)饋線開關(guān)跳閘后，電調(diào)要查看開關(guān)狀態(tài)，報警信息。向行調(diào)了解跳閘區(qū)段列車情況；向車站了解現(xiàn)場有無異常情況，如異響、打火花等；向環(huán)調(diào)了解跳閘變電所是否有報火警等；向變電所人員（如果是值班點）了解開關(guān)動作情況。通過各種渠道收集有用信息，幫助自己分析跳閘原因，快速查到故障點。

饋線開關(guān)重合閘不成功時，如原因明確，如明顯為斷路器小車一次、二次故障，電纜故障，接觸網(wǎng)斷線等，不能再送電；其他情況下，按先通后復(fù)的原則，可對開關(guān)試送電。行調(diào)組織有故障顯示的列車收靴，無需組織該供電分區(qū)所有列車收靴，且試送電及收靴操作可同時進(jìn)行。電調(diào)試送聯(lián)跳所的開關(guān)，試送成功，則故障點可能在列車上；試送不成功則在確認(rèn)列車收靴后，再試送聯(lián)跳所開關(guān)，如成功則故障點可能在列車上；試送不成功則拉開主跳所跳閘開關(guān)側(cè)上網(wǎng)隔離開關(guān)，試送聯(lián)跳所的開關(guān)；如果試送聯(lián)跳所開關(guān)成功，則初步判斷為主跳所上網(wǎng)電纜或上網(wǎng)開關(guān)本體故障，這時可對接觸網(wǎng)進(jìn)行單邊供電或越區(qū)供電。如果試送聯(lián)跳所開關(guān)不成功則拉開聯(lián)跳所跳閘開關(guān)側(cè)上網(wǎng)刀閘后再試送聯(lián)調(diào)所開關(guān)一次，試送成功則可判斷為接觸網(wǎng)（軌）有故障，此時立即安排人員進(jìn)行搶修，在徹底檢查接觸網(wǎng)前，不再對接觸網(wǎng)送電。

舉一個例子：如圖2所示。

B所211開關(guān)大電流脫保護(hù)動作跳閘，A所213開關(guān)雙邊聯(lián)跳動作跳閘，立即查看報警記錄的同時，通報現(xiàn)場人員派人前往檢查設(shè)備，同時，詢問行調(diào)AB區(qū)列車位置及列車是否出現(xiàn)故障。

查看A所213和B所211開關(guān)重合閘是否成功恢復(fù)送電。

如果能夠重合閘成功，檢測：213-電纜——2131-接觸軌（含電連接電纜）——2111-電纜，正常。

判斷 ：（1）是否有列車在B所啟動時，發(fā)生故障？列車是否有故障存在？（需要問行調(diào)了解信息），司機(jī)是否聽到大爆炸聲？（2）B所211開關(guān)本體故障而發(fā)生啟動保護(hù)動作？（3）靴軌是否存在異物引起短路，但是異物已經(jīng)熔掉。

處理：（1）通知行調(diào)有電可以行車，注意失電區(qū)列車運(yùn)行情況。（2）通知現(xiàn)場變電人員具體情況，派人到B所檢查211開關(guān)，通知接觸網(wǎng)值班人員登乘查看故障區(qū)三軌情況。

如果重合閘不成功，對213開關(guān)試送電，如果在列車收靴后對213開關(guān)試送電成功，則故障點在列車上，不成功則拉開2111試送213，成功即表明故障點在211-2111之間。不成功，再拉開2131試送213開關(guān)，成功即表明故障在接觸軌上。

處理：立即通知相應(yīng)人員對設(shè)備進(jìn)行搶修。行調(diào)組織列車小交路運(yùn)行。

故障原因：（1）開關(guān)本體故障。（2）上網(wǎng)刀閘電纜位置因施工安裝應(yīng)力原因，電纜絕緣下降擊穿短路。（3）靠近B所的列車故障或異物造成靴軌間金屬性短路，這幾種故障引起的比較多。

通過上面分析可知：采用排除法來尋找故障點，這是電調(diào)對付此類故障通用做法。但是此種做法在實際應(yīng)用中會遇到新的問題，比如上面AB區(qū)211和213開關(guān)如果每次試送時均不成功，將無法判斷到故障點，此種情況沒有明確處理指引。如2014年2月17日新官214開關(guān)故障事件中，新官214開關(guān)因為保護(hù)裝置故障跳閘，并持續(xù)發(fā)送聯(lián)跳信號給官橋212開關(guān)。造成4A10區(qū)失電，此時當(dāng)班電調(diào)按常規(guī)做法遇到了難題，新官214開關(guān)（保護(hù)裝置故障）和官橋212開關(guān)（聯(lián)跳信號無法解除）均無法試送電。如圖3所示：

新官和官橋是無人值班所，聯(lián)跳信號不能解除，電調(diào)在無法試送的情況下，想到通過合越區(qū)供電，在操作的過程中沒有按步驟將官橋的214開關(guān)，石 的212開關(guān)先分閘，而是直接合上官橋2124越區(qū)刀閘。雖然已經(jīng)向行調(diào)確認(rèn)4A9區(qū)無列車，但在沒有找到故障點的情況下，強(qiáng)行合上越區(qū)刀閘屬于冒險行為。

5 建議

電調(diào)采用排除法查找故障點時，如果跳閘區(qū)段兩個牽引所無人值班，同時跳閘區(qū)段兩個開關(guān)無法試送電的情況下，要將相鄰區(qū)接觸軌區(qū)段停電，合上相對應(yīng)越區(qū)刀閘后，利用相鄰區(qū)開關(guān)試送電，此種做法的好處是避免強(qiáng)行合越區(qū)刀閘冒險送電，不好方面是擴(kuò)大了停電區(qū)段。

6 結(jié)束語

綜上所述，在實際的運(yùn)營生產(chǎn)中，直流饋線開關(guān)跳閘原因是因為車輛故障、異物而引起的還是接觸軌或因變電所自身的故障導(dǎo)致開關(guān)跳閘，是沒有一個十分清晰的分界點。各種原因所導(dǎo)致的跳閘其現(xiàn)場情況有大部分是相同的，如車輛跳主斷、爆炸聲、打火花等。因此，當(dāng)接觸軌饋線開關(guān)發(fā)生跳閘時，要依據(jù)列車當(dāng)時的故障現(xiàn)象及是否能重合閘成功來逐步嘗試。當(dāng)開關(guān)重合閘不成功時，電調(diào)采用常規(guī)排除法來查找故障點，當(dāng)常規(guī)做法遇到難題時，要采用穩(wěn)健靈活的做法來破解難題。只有這樣才能快速查出故障點，排除故障，迅速恢復(fù)失電區(qū)送電，減少影響范圍和運(yùn)營壓力。

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