軌道交通低壓配電系統(tǒng)故障及保護(hù)

王 亮，張傳堅

（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司運營分公司，廣西南寧 530000）

1 探析軌道交通低壓配電系統(tǒng)故障及保護(hù)措施的意義

（1）確保設(shè)備供電平穩(wěn)、正常，營造穩(wěn)定、安全、高效的軌道交通低壓配電系統(tǒng)運行氛圍，推動軌道交通低壓配電系統(tǒng)朝著科技化、智能化、低能耗方向可持續(xù)發(fā)展。

（2）延長低壓配電裝置使用壽命，節(jié)約系統(tǒng)運行成本，提升軌道交通低壓配電工程服務(wù)質(zhì)量水平。

（3）積累軌道交通低壓配電系統(tǒng)故障處理經(jīng)驗，為新技術(shù)、新模式、新思路的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)?；诖耍瑸樘岣哕壍澜煌ǖ蛪号潆娤到y(tǒng)運行綜合質(zhì)量，探析該系統(tǒng)故障及保護(hù)方略尤為重要。

2 軌道交通供電系統(tǒng)構(gòu)成

軌道交通供電系統(tǒng)主要由牽引供電系統(tǒng)、交流高中壓系統(tǒng)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)和低壓動力照明等系統(tǒng)構(gòu)成，通過電纜（架空線）、變電所將電能傳輸至各低壓配電設(shè)備端。其中，集中式供電模式經(jīng)由城市配電網(wǎng)將220 kV 或110 kV 高等級電壓輸送至軌道交通供電系統(tǒng)端，軌道交通變電所將高壓轉(zhuǎn)化為10 kV 或35 kV 中壓。在此基礎(chǔ)上面向軌道交通降壓變電所、牽引變電所輸配電，期間1500 V 或750 V 為牽引變電所降壓值，照明、動力供電電壓為380 V。分散式供電模式經(jīng)由城市電網(wǎng)變電所將10 kV 或35 kV 中壓傳輸至軌道交通降壓變電所、牽引變電所端。集中式供電模式供電管理得當(dāng)，賦予檢修作業(yè)有效性、便利性，相比之下投資較多，自身供電靈活可靠。設(shè)置專用軌道交通高壓輸配電站，區(qū)域變電站為軌道交通供電，結(jié)合實際需求采用不同電壓及構(gòu)成系統(tǒng)。例如，廣州及上海軌道交通運用集中式供電模式，其中35 kV、10 kV 為上海軌道交通供電系統(tǒng)主要電壓，廣州只有35 kV 電壓等級。

3 軌道交通低壓配電系統(tǒng)常見故障及處理辦法

3.1 應(yīng)急電源照明裝置故障

（1）開機后控制模塊無反應(yīng)，或輸出偶爾出現(xiàn)中斷現(xiàn)象?？衫门c控制模板配套螺釘固定機框，檢查直流輸入線接觸情況及是否接反，若存在接反問題改正即可，其中控制模塊開機后無響應(yīng)可能受直流輸入插接不嚴(yán)密或接反因素影響。輸出無故中斷可能受控制模塊電壓輸入過低或直流輸入接觸不良等因素影響。

（2）指示燈正常，控制器報警。首先檢查指示燈系統(tǒng)上位機通信情況，確認(rèn)是否存在負(fù)載故障。若排除上述故障，檢查直流輸入電壓參數(shù)是否合理，以確定是否為直流故障。由于指示燈無法顯示所有故障，因此需查看上位機通信。此類故障大多因負(fù)載及直流故障、過載等情況引發(fā)。

（3）控制模塊有聲光警告。查看應(yīng)急照明裝置系統(tǒng)逆變模塊，若有關(guān)模塊“負(fù)載”燈最底格不亮或“故障”燈亮，通過安裝新模塊或拔出模塊可以排除故障。安裝新模塊后，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)應(yīng)等待1 min 左右，系統(tǒng)逆變模塊檢測需要一段時間。

（4）上下控制板切換頻繁且無輸出。檢查DC 176～264 V 輸入電壓參數(shù)，直流欠壓、過壓均會出現(xiàn)控制模塊長鳴現(xiàn)象。在直流過壓、欠壓情況下輸出會切斷，旨在保障蓄電池安全穩(wěn)定。

（5）控制模塊無長鳴、無輸出現(xiàn)象，且上下控制板頻繁切換。首先替換控制模塊，問題解除則表示故障排查完畢。若仍存在上述現(xiàn)象，需檢查機框排線是否故障，針對具體故障進(jìn)行處理。

3.2 低功率消防負(fù)荷系統(tǒng)故障

在軌道交通低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程中存在低功率消防負(fù)荷系統(tǒng)故障問題，需通過設(shè)計優(yōu)化，規(guī)避有關(guān)故障。根據(jù)終端供電損失情況及低壓系統(tǒng)安全供電標(biāo)準(zhǔn)劃分電力負(fù)荷級別，以等級要求為依托，低壓配電柜一級負(fù)荷由兩路回路提供電能，氣體滅火、潛水泵、安全設(shè)施等一級負(fù)荷，存在功率水平相對較低問題。基于此在該系統(tǒng)內(nèi)配置低壓配電柜進(jìn)行供電不夠合理，可以軌道交通照明配電系統(tǒng)為載體，設(shè)計一級負(fù)荷動力箱進(jìn)行交叉供電。在節(jié)約電纜用量前提下達(dá)到控制總體負(fù)荷量目的，排除低功率消防負(fù)荷系統(tǒng)故障。為軌道交通低壓系統(tǒng)運行營造穩(wěn)定、和諧、安全氛圍，繼而提高軌道交通綜合保護(hù)質(zhì)量。

3.3 設(shè)備供電節(jié)能故障

在軌道交通規(guī)模不斷拓展背景下，城市建設(shè)軌道交通更為關(guān)注能耗，旨在推動軌道交通系統(tǒng)朝著可持續(xù)方向發(fā)展。為此在軌道交通低壓系統(tǒng)運行進(jìn)程中配置若干節(jié)能電氣設(shè)備，一旦節(jié)能設(shè)計出現(xiàn)故障，將直接影響設(shè)備供電節(jié)能成效，為此需做好節(jié)能設(shè)計工作。例如，根據(jù)南方地區(qū)軌道交通低壓配電系統(tǒng)運行情況，可規(guī)設(shè)冰冷機組，實現(xiàn)制冷節(jié)能目標(biāo)，以環(huán)控系統(tǒng)為依托，保障軌道交通低壓控制系統(tǒng)內(nèi)冷風(fēng)能夠順利排出，在其余季節(jié)可利用隧道實現(xiàn)通風(fēng)換氣目標(biāo)。立足軌道交通車站經(jīng)由BAS 系統(tǒng)予以調(diào)配，根據(jù)各時段流量有效調(diào)節(jié)風(fēng)量，在改變風(fēng)量基礎(chǔ)上落實節(jié)能目標(biāo)。再如，根據(jù)北方地區(qū)軌道交通冬季運轉(zhuǎn)實況，可規(guī)設(shè)采暖系統(tǒng)，其中空調(diào)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)均為三級負(fù)荷，以相同回路為載體敷設(shè)有關(guān)裝置。在控制低壓配電系統(tǒng)電柜回路規(guī)模同時，能夠節(jié)約電纜材料、動力配電箱等資源，提高新時代軌道交通低壓配電系統(tǒng)節(jié)能故障處理質(zhì)量，助推軌道交通低壓配電系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。

4 軌道交通低壓配電系統(tǒng)保護(hù)措施

4.1 保護(hù)要求

（1）軌道交通低壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，以維護(hù)檢修人員人身安全為導(dǎo)向，需及時切斷電路，保護(hù)低壓配電系統(tǒng)，同時有關(guān)故障不會影響其他系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。這就需要運維工作人員深入了解軌道交通低壓配電系統(tǒng)，能夠精準(zhǔn)解析工程圖，根據(jù)保護(hù)要求開展具體工作，在工作中積累經(jīng)驗，不斷學(xué)習(xí)新型保護(hù)措施，旨在科學(xué)處理故障，維護(hù)軌道交通運營系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

（2）有選擇性控制電路，結(jié)合自動化控制系統(tǒng)，保護(hù)軌道交通低壓配電線路。

（3）根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》，保護(hù)電氣設(shè)備及有關(guān)系統(tǒng)。

（4）制定軌道交通低壓配電系統(tǒng)保護(hù)制度，指引專業(yè)技術(shù)人員妥善運用技術(shù)手段，根據(jù)故障類型及系統(tǒng)日常運行實況，規(guī)設(shè)針對性、科學(xué)性兼具的保護(hù)措施。

4.2 保護(hù)特點

（1）線路特點。當(dāng)前，軌道交通低壓配電線路主要分為末端線路、主干線路及分干線路。其中，主干線主要是指低壓配電屏延展所得饋電線，連接用電設(shè)備主要是末端線路。發(fā)生接地、短路等故障后，需瞬時切斷故障電路電源。

（2）故障特點。接地、短路等故障多存在末端回路位置，故障概率約超過90%，尤其是移動電器、插座、插頭、導(dǎo)線等容易發(fā)生故障，其中，接地故障占比約為85%。

（3）選擇性特點。在軌道交通低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)中若出現(xiàn)電網(wǎng)電流故障，保護(hù)電氣設(shè)備會根據(jù)規(guī)設(shè)程序有選擇性、動作次序性地保護(hù)低壓配電系統(tǒng)，不會出現(xiàn)越級操作現(xiàn)象。將該系統(tǒng)故障可能引發(fā)的范圍縮至最小空間，有效保護(hù)軌道交通低壓配電系統(tǒng)。

4.3 電器選擇

以軌道交通低壓配電系統(tǒng)故障及保護(hù)需求為依托，斷路器根據(jù)保護(hù)性能分為選擇性、非選擇性兩種。其中，非選擇性斷路器具有可手動復(fù)位、無需更換元件、維修概率較低等特點，同時兼具瞬時電流脫扣器、長延時脫扣器保護(hù)功能，確保短路及過載時低壓配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。斷路器的選擇需確保其具有參數(shù)調(diào)試便捷、靈敏度較高、接地故障保護(hù)、瞬時動作、短路延時等功能。根據(jù)新時代電器更迭動態(tài)，選擇具有智能化保護(hù)功能的設(shè)備，針對軌道交通低壓配電系統(tǒng)故障加以監(jiān)管，實時整合軌道交通低壓配電系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)信息。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選用電器，確保其適應(yīng)軌道交通低壓配電系統(tǒng)運行環(huán)境，電器額定電流大于等于回路計算電流，有效保護(hù)軌道交通低壓配電系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

軌道交通作為新時代城市化發(fā)展進(jìn)程中緩解人們出行壓力的重要運輸系統(tǒng)，要樹立節(jié)能環(huán)保規(guī)劃發(fā)展意識，在此基礎(chǔ)上解決低壓配電系統(tǒng)故障問題。通過應(yīng)用有效的電器設(shè)備，提高系統(tǒng)保護(hù)質(zhì)量，同時根據(jù)該系統(tǒng)運行實況制定周期性保護(hù)方案。針對設(shè)備、線路加以檢修，有預(yù)見性地排除系統(tǒng)故障，組織專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)先進(jìn)技能，為應(yīng)對新時代日益復(fù)雜的低壓配電系統(tǒng)綜合運維挑戰(zhàn)，夯實人才基石，確保軌道交通低壓配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。