高速鐵路電力屏柜典型故障處理的幾點思考

夏逢兩 中國鐵路上海局集團有限公司杭州供電段

1 引言

高速鐵路電力系統(tǒng)承擔著鐵路運輸生產(chǎn)調(diào)度指揮、通信信號、旅客服務(wù)等系統(tǒng)供電任務(wù)，是確保鐵路安全、穩(wěn)定、高效運營的基礎(chǔ)設(shè)施之一。高速鐵路電力設(shè)備的選型標準高，沿線的遠動箱變、車站通信信號所、變配電所、全電纜線路等新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料應(yīng)用較多。

高速鐵路電力變、配電設(shè)備采用免維護、少維修SF6氣體絕緣全封閉組合電器（GIS），斷路器采用真空斷路器。沿線箱變采用中壓預裝箱式變電站，幾乎所有高鐵、客專均是相同的模式。

高壓環(huán)網(wǎng)柜作為供電設(shè)備中重要的供配電設(shè)備，一旦受損或者故障將對設(shè)備供電和行車運輸造成很大干擾，本文將剖析兩次典型的電力高壓屏柜事故搶修案例，從中提取好的經(jīng)驗做法，并對預防高壓屏柜故障的安全風險措施，提高應(yīng)急搶修處理效率等方面提出建議。

2 應(yīng)急搶修案例分析

2.1 案例一

2012年6月10日杭深線臺州南配電所電源二（N206）箱體燒損故障。

2.1.1 故障概況

2012年6月10日12時42分29秒005，臺州南配電所電源二（N206）電流Ⅱ段保護跳閘。電流A相:3.81 A，B相:0.03 A，C相:0.03 A，零序電流:3.79 A。電壓A相:3.51 kV，B相:82.26 kV，C 相:92.59 kV，AB 相:85.00 kV，BC 相:104.38 kV，CA相:95.58 kV。

12時43分40 秒路局供電調(diào)度試送電一次，合閘成功。12時43分41秒臺州南配電所電源二（N206）又電流Ⅱ段保護跳閘。電流A相:3.80 A，B相:0.00 A，C相:0.02 A，零序電流:3.80 A。電壓 A 相:3.20 kV，B 相:82.67 kV，C相:93.18 kV，AB相:85.32 kV，BC相:104.42 kV，CA相:95.72 kV。

12時43分50 秒，電調(diào)又試送一次，合閘不成功。期間臺州南配電所電源一（N105）柜在12時46分、47分、48分多次報零壓告警信息。并于13:02時啟動低壓保護跳閘（供電局停電）。12時52分、58分路局電調(diào)又兩次對臺州南配電所電源二（N206）柜進行操作。因通訊裝置問題N206柜返校超時，直到13:06時N206柜開關(guān)才處于分位。14:15時臺州南配電所電源一（N105）柜來電，恢復臺州南配電所一路電源。

2.1.2 搶修過程

2012年6月10日13:02時段生產(chǎn)調(diào)度接到路局供電調(diào)度電話：12:42時臺州南配電所電源二（N206）電流Ⅱ段保護跳閘。12：43分、52分、58分電調(diào)分別三次試送不成功。期間13:02時電源一（N105）失壓跳閘（供電局停電），14:15時電源一供電局恢復供電。13:03時通知臺州南電力維修工區(qū)，同時通知段領(lǐng)導和相關(guān)科室人員。

13：10工區(qū)人員首先到達臺州南10 kV配電所巡視。經(jīng)現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)配電所電纜隔層有煙霧，同時為防止事故擴大將電源一各斷路器斷開。由于該所采用的是GIS高壓開關(guān)柜，斷路器采用了SF6氣體，而SF6氣體在故障情況下會生成劇毒氣體，故臺州南電力搶修人員到達臺州南配電所后，首先采取了排風消除毒氣煙霧，在煙霧排除后對電纜隔層進行檢查發(fā)現(xiàn)N08柜下樁頭電纜煙熏較嚴重，隨后檢查配電所高壓室設(shè)備時發(fā)現(xiàn)N08柜A相電纜頭與所箱連接的支柱絕緣子和底座擊穿，同時將支柱絕緣子上方箱體鋼板燒穿嚴重，引起N08柜六氟化硫氣室燒壞，導致漏氣，母聯(lián)（N10）、南環(huán)二（N12）由于與N08柜氣室相通所以現(xiàn)無法啟用。沿海鐵路防災(zāi)系統(tǒng)主站電源因南環(huán)二、北環(huán)一供電臨時中斷。

14：16時恢復臺州南站北環(huán)一供電；臺州南至雁蕩山、臺州南至臨海間的綜合貫通分別由雁蕩山、臨海10 kV配電所主供，臺州南10 kV配電所綜合貫通不作相鄰所備供，一級貫通電源由臺州南10 kV配電所分別主供電至鄰所。

2.1.3 搶修重點

根據(jù)事故搶修“先通后復”的原則，需及時隔開故障點，縮短故障影響時間，盡快恢復供電。

①現(xiàn)場處理方案是將綜貫、一貫信號電源分別由鄰所供電。所內(nèi) N08、N10、N12三柜因同一氣箱，造成電源二所有饋出回路均不能正常供電，電源二停用。

②為保證所有低壓用戶能正常用電，采用了低壓所啟用母聯(lián)的方式，先恢復各低壓回路供電，盡量減少對用戶的干擾。

③沿海鐵路防災(zāi)系統(tǒng)主站電源臨時中斷后，工區(qū)急于現(xiàn)場故障處理疏忽了對重要負荷供電的檢查確認，導致電源停電時間一個多小時；搶修預案不細化不具體，對重要負荷恢復供電時間要求上有差距。對重要負荷建立臺帳及相關(guān)應(yīng)急預案，并在日常做好應(yīng)急演練非常必要。

2.2 案例二

“2015.5.30”杭深線臺州南配電所N14柜南環(huán)二跳閘故障處理。

2.2.1 事故概況

5月30日9:11，臺州南電力維修工區(qū)接到調(diào)度通知，臺州南配電所南環(huán)二饋出212斷路器過流一段跳閘，A相電流=0.03 A，B相電流=5.25 A，C相電流=0.05 A，零序電流=5.27 A，A相電壓=74.82 kV，B相電壓=15.95 kV，C相電壓=94.59 kV，AB相線電壓=89.96 kV，BC相線電壓=95.37 kV，CA相線電壓=100.75 kV。工區(qū)值班人員立即對南環(huán)二饋出的車間變與調(diào)機整備所進行線路巡視，并無發(fā)現(xiàn)明顯故障點，于下午13:20分在對南環(huán)二饋出電纜進行絕緣測試，測得電纜絕緣正常（A對地：1 200 MΩ、B對地：1 000 MΩ、C對地：1 200MΩ），隨后檢查環(huán)網(wǎng)柜發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)潮濕嚴重，對其進行處理后在天窗點內(nèi)進行試送后3 s左右配電所南環(huán)二饋出212斷路器過流一段跳閘，5月31日下午檢查環(huán)網(wǎng)柜發(fā)現(xiàn)母排A相擊穿。

2.2.2 搶修過程

30日9:30 臺州南電力工區(qū)接調(diào)度通知：臺州南配電所南環(huán)二饋出212斷路器保護裝置過流I段動作。9:35工區(qū)值班人員到臺州南綜合維修基地綜合所，啟用低壓母聯(lián)；9:47各低壓用戶恢復供電；

9:36 另一組人員到配電所檢查開關(guān)動作情況；

9:40 工區(qū)人員到10 KV配電所檢查確認南環(huán)二柜212斷路器已跳閘，匯報調(diào)度，聯(lián)系電調(diào)；

9:45 因路局電調(diào)要求工區(qū)人員對線路進行巡視；

10:48 工區(qū)對南環(huán)二饋出的車間變與調(diào)機整備所進行線路巡視，并無發(fā)現(xiàn)明顯故障點；

11:15 聯(lián)系調(diào)度做好安全措施準備對南環(huán)二饋出電纜進行絕緣測試；

13:20 在對南環(huán)二饋出電纜進行絕緣測試，測得電纜絕緣正常（A對地：1 000 MΩ、B對地：1 000 MΩ、C對地：1 000 MΩ）；電纜恢復后聯(lián)系電調(diào)晚上天窗點試送電；

23：10 天窗點內(nèi)進行試送后3 s左右配電所南環(huán)二饋出212斷路器過流一段跳閘；

31日下午13：00車間到現(xiàn)場對環(huán)網(wǎng)柜進行檢查，發(fā)現(xiàn)母排A相擊穿。環(huán)網(wǎng)柜外部潮濕且有白色污穢物；變壓器熔絲熔斷，整個室內(nèi)潮濕掛有水珠，熔管觸頭處有銅銹。

2.2.3 搶修重點

本次搶修充分體現(xiàn)了“先通后復”和“盡快隔離故障區(qū)段”的搶修原則。首先保證各低壓用戶供電不受影響。

①出動迅速，由于高配所與工區(qū)比較近，人員能及時到所檢查確認故障信息，且信息傳遞及時準確，人員機具調(diào)配及時。

②搶修現(xiàn)場安全措施有序，分工明確，設(shè)備比較熟悉，搶修過程中未發(fā)生人身或設(shè)備的次生損壞。

③由于考慮供電用戶不受影響，采用了天窗點內(nèi)試送電的方法，最大限度減少了故障的干擾。

3 改進措施及應(yīng)對辦法

3.1 加強高壓屏柜巡視、保養(yǎng)作業(yè)關(guān)鍵，從源頭上防止屏柜故障

①在高壓屏柜驗收時要檢查設(shè)備安裝平穩(wěn)，基礎(chǔ)型鋼安裝直線度、水平度mm/m要小于1 mm，防止設(shè)備不平造成母排彎曲，氣室連接處受力。

②每季檢查測試GIS柜SF6的氣壓，是否滿足0.035 MPa標準值，SF6氣體指示表指針正常在綠色區(qū)，避免氣壓低于標準值后開關(guān)動作，造成電弧拉弧無法熄滅而出現(xiàn)故障。

③電纜安裝是否緊密，要無松動。極易造成由于連接不密貼，設(shè)備在運行過程中放電燒損，影響到氣室的安全。

④要加強屏柜外部變化的觀察。由于SF6氣體無色無味，一旦泄漏不通過儀器測試根本無法掌握。但如屏柜外部有潮濕、甚至引起水珠（非天氣原因造成），基本可判定有漏氣；同時如外殼有白色污穢時，也是一種漏氣現(xiàn)象。

3.2 日常要重視高壓熔管故障的情況

高壓熔管故障很多都是有其它原因造成，熔管熔斷只是表象，但如不重視，極易造成更大的問題。在杭深線運行過程中多次發(fā)現(xiàn)熔斷器熔斷后把熔斷器桶燒壞的現(xiàn)象，究其原因，主要是由于：

①熔斷器存在質(zhì)量問題，熔斷器在內(nèi)蕊燒斷的情況下，熔斷器的外部擊穿而導通，引起熔斷器外部發(fā)熱（熔斷器外部有電流流過，并是高阻）。同時發(fā)現(xiàn)炸裂的熔斷器的撞針只有3 cm，3 cm的撞針不能引起開關(guān)跳閘。

②開關(guān)柜的熔斷器桶使用樹脂材料，只有3 mm厚不耐熱，很容易燒后漏氣

3.3 要加強重要負荷臺帳建立的相關(guān)制度

對設(shè)備變動時及時修改資料臺帳，并做好針對性實作演練，提高職工應(yīng)急故障處理能力。供電設(shè)備故障的發(fā)生是突然性的，故障發(fā)生情況與演練內(nèi)容不會很一致，但可以通過故障搶修等提高應(yīng)急處理能力，這就需要通過日常工作的積累。由于高鐵的快速發(fā)展，新職工所占比例越來越高，想在最短時間內(nèi)提高職工的技術(shù)水平，唯有通過多練兵，從學習典型事故案例中汲取經(jīng)驗教訓，努力提高實戰(zhàn)能力。

3.4 建立屏柜故障分類臺帳

由于高鐵設(shè)備尤其是屏柜，各線基本是一樣的技術(shù)和接線，可以將幾年來運行過程中發(fā)生的所有故障歸類分析，指導各電力設(shè)備運行部門在應(yīng)急故障處理時的分析和判斷。

4 結(jié)束語

高速鐵路電力屏柜中出現(xiàn)的種種故障的維護及預防不是一朝一夕就能完成的，它是一項長期的工作，我們必須認真對待，在平常的管理中，相關(guān)的作業(yè)人員應(yīng)該了解并掌握高壓屏柜的常見故障及維護方法，積極的去探索，善于挖掘新手段、新技術(shù)并勇于嘗試運用到日常工作中，這樣才能更好地減少由于故障造成的損失，減少對行車運輸?shù)母蓴_，確保行車供電安全。