淺析降低合肥地鐵配電變柜行程開關故障率

徐馮黎

【摘 要】合肥地鐵1號線試運營以來，由于配電變柜門行程開關問題導致運營期間配電變壓器跳閘、供電方式切換的故障頻發(fā)。為降低該類問題導致供電系統(tǒng)故障發(fā)生頻率，將原有擺臂滾輪式行程開關更換為觸點式。經測試，配電變行程開關本身故障數(shù)量大幅減少。因此軌道交通使用開關行程小、接觸靈敏度高的觸點式行程開關可以保證供電配電變壓器安全運行，保障地鐵列車運營更加穩(wěn)定。

【關鍵詞】軌道交通;配電變;行程開關;故障率

中圖分類號： U231.8文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）29-0039-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.017

0 引言

隨著城市軌道交通行業(yè)的不斷發(fā)展，供電系統(tǒng)設備的穩(wěn)定運行及技術應用日新月異，同時高質量的設備維保要求對供電專業(yè)人員的技術能力也提出了新的挑戰(zhàn)。合肥地鐵1號線配電變壓器柜使用的擺臂式行程開關，在打開變壓器柜門時，開關臂桿偏移明顯，多次動作之后會出現(xiàn)行程開關松動，機械動作有效位移不足，出現(xiàn)螺栓或接觸部位松脫等現(xiàn)象，其靈敏度會大大降低，進而引發(fā)配電變報警跳閘誤報情況發(fā)生。1號線試運營至今，由于配電變壓器柜門行程開關自身問題導致的故障數(shù)不斷增加，針對該問題，合肥地鐵運營人員多次分析與研究，致力于解決問題，但該故障發(fā)生情況并沒有得到很好的控制，相反帶來的是因頻繁操作設備，導致對設備二次元器件造成一定程度上的損害，間接影響了設備的使用壽命。

1 擺臂滾輪式行程開關

配電變壓器柜是地鐵運營供電系統(tǒng)不可缺少的一個重要組成部分，它負責將變電所的35kV電壓降壓成交流380V/220V電壓，提供給車站、車輛段及區(qū)間的動力、照明設備等。行程開關，用于控制機械設備的行程及限位保護，是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器合肥地鐵配電變柜門安裝的是擺臂滾輪式行程開關，安裝于配電變壓器柜門前后側，用螺栓將開關觸臂固定，與柜門體之間夾角為135°±10°。該類行程開關接線柱外露，存在一定安全風險。

1.1 存在問題

1.1.1 總體概況

合肥地鐵1號線配電變柜行程開關使用的搖臂滾輪式行程開關，原理是當被控機械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉向右邊，帶動凸輪轉動，頂下推桿，觸點迅速動作，當運動機械返回時，在復位彈簧的作用下，各部分動作部件復位。其缺點是臂桿過長造成機械運動遲緩及靈敏度較低，長期會致使行程開關壽命縮短，甚至出現(xiàn)臂桿卡滯現(xiàn)象。

1.1.2 歷史故障發(fā)生情況

自1號線開通試運營后，伴隨設備長期運行，2018年4月期間，配電變壓器故障連續(xù)發(fā)生多起，嚴重影響了軌道交通安全運行。經分析，行程開關損壞是導致故障發(fā)生的主要原因，充分暴露出當下行程開關的安全隱患，同時體現(xiàn)更換行程開關的必要性和重要性。

1.2 原因分析

1.2.1 要因類型及驗證

關于配電變壓器行程開關問題導致的故障發(fā)生，合肥地鐵運營人員對擺臂式行程開關進行了討論和研究，分析行程開關繼發(fā)性及經常性發(fā)生故障的原因約有三種情況，并對這些因素逐一進行現(xiàn)場驗證分析。

表1 要因類型及驗證分析

1.2.3 分析結果

本次共計抽查合肥地鐵1號線所用的擺臂式行程開關112個，問題開關11個。其中驗證要因1抽查32個，未發(fā)現(xiàn)人為折彎臂桿開關;驗證要因2抽查開關40個，發(fā)現(xiàn)臂桿固定螺絲松動問題開關數(shù)為3，問題率7.5%;驗證要因3抽查開關40個，發(fā)現(xiàn)臂桿機械運動遲緩及靈敏度降低問題開關數(shù)為8，問題率20%。

1.3 解決措施

結合本次故障要因分析結果，為進一步解決合肥地鐵1號線配電變行程開關自身缺陷問題，降低軌道交通供電系統(tǒng)配電變壓器故障率，運營人員協(xié)同設備廠家調研，最終決定全線配電變壓器柜搖臂式行程開關更換為觸點式。

2 觸點式行程開關

2.1 原理介紹

觸點式行程開關其工作原理是頂桿接受機械設備發(fā)出的動作指令，傳遞到觸頭系統(tǒng)，觸頭將頂桿傳遞來的動作指令，接通或斷開控制電路，實現(xiàn)位置與行程的控制。與擺臂滾輪式行程開關相比，觸點式行程開關的動作行程小，定位精度高，通常觸點容量也比較小，其結構以一體注塑來實現(xiàn)，更換此型號開關，便于制造和裝配。從結構、功能及意義、效益來說，可一定程度上提高軌道交通配電系統(tǒng)設備安全運行的可靠性，強有力的保障列車安全運營。

圖1 帶保護蓋接線柱的開關及原理圖

2.2 測試驗證

2.2.1 驗證目的

根據(jù)合肥地鐵配電變行程開關本身設計存在問題這一要因，本次分析旨在從可靠性、可實施性及有效性等方面對觸點式行程開關進行測試驗證，確保該類型開關是否完全適用于合肥地鐵配電變柜。

2.2.2 驗證方法

（1）根據(jù)觸點式行程開關有效行程，設計配套的行程開關安裝支架，使外殼門板與行程開關保持在有效行程內的可靠接觸。

（2）在外殼正面和側面分別施加持續(xù)或間斷性的外力（大力晃動），使其發(fā)生擺幅振動，外殼門板與行程開關接觸距離在振幅影響下發(fā)生可變行程。

（3）用萬用表持續(xù)監(jiān)測行程開關的導通情況，觀察振幅影響下行程開關觸點與門板接觸發(fā)生最大可變行程，有無迫使行程開關發(fā)生動作或接觸失效。

（4）行程開關及支架安裝時，均需增加彈墊和平墊，加以防松。

（5）不同人員多頻次的搖晃外殼，萬用表監(jiān)測行程開關觸點須保持導通

2.2.4 驗證結果

（1）外殼發(fā)生擺幅振動情況下，門板與行程開關接觸及觸點狀態(tài)良好，未見失效或發(fā)生動作。觸點式行程開關，適用于合肥地鐵1號線配電變柜。

（2）可選用觸點式行程開關更換原擺臂式行程開關，僅需重新加工安裝支架，原二次線和布線可再利用。

2.3 安裝要求與步驟

2.3.1 安裝要求

安裝新的行程開關時，確認所有螺栓連接均按常規(guī)扭矩值緊固。

2.3.2 步驟

（1）拆除原擺臂式行程開關及支架。

（2）將行程開關安裝到新加工的安裝支架上。

（3）在原安裝位置上，將安裝支架安裝到外殼板上。

（4）將原開關的二次電線，按順序及觸點要求，接到新的行程開關端子上。

2.4 效果與檢查

2.4.1 故障統(tǒng)計

圖2 更換前后故障次數(shù)

3 結論

本文詳細介紹合肥地鐵1號線配電變壓器柜使用擺臂滾輪式行程開關存在的安全隱患，以及更換觸點式開關后降低了配電變壓器故障率。開關測試結果表明：YBLX-ME/8122觸點式行程開關具有良好的靈敏度、行程小、有效位移準確等特點，符合合肥地鐵1號線配電變壓器運行要求。

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