城市軌道交通電力系統(tǒng)故障分析及應(yīng)對措施

劉艷麗 丁德饒 喬宏

摘要：對于城市的建設(shè)水平的評判，交通設(shè)施是其中的一個(gè)重要指標(biāo)。在目前眾多城市建設(shè)過程中，公共交通工具的首選就是軌道交通，它不僅能夠搭載更多乘客，同時(shí)這種交通工具還具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，除此之外，準(zhǔn)時(shí)快捷也是其相比其他交通工具的一大優(yōu)勢，因此軌道交通在城市公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中成了不可缺少的一部分。為軌道交通能夠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)就是電氣系統(tǒng)，軌道交通的穩(wěn)定能力直接由電氣系統(tǒng)影響著。本文是以分析導(dǎo)致城市軌道交通電力系統(tǒng)故障的因素作為出發(fā)點(diǎn)，然后介紹出現(xiàn)的故障類別，最后針對故障問題提供相應(yīng)的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞： 軌道交通;電力系統(tǒng);故障分析;故障類型

引言

衡量一座城市的發(fā)展是否達(dá)到現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)，其中一個(gè)重要指標(biāo)就是判斷其交通設(shè)施先進(jìn)與否。由于受到眾多方面的影響，地鐵負(fù)荷在時(shí)間的變化過程中其諧波的波動(dòng)頻率越來越大。現(xiàn)如今人們的日常生活越來越離不開電力，而且對電能的質(zhì)量有更高的要求，城市軌道交通電力系統(tǒng)目前出現(xiàn)的一系列問題還需要專業(yè)人員來解決。

一、造成電力系統(tǒng)故障原因

電氣火災(zāi)和電壓觸電是軌道交通電力系統(tǒng)主要面臨的兩個(gè)問題，由于城市軌道交通建設(shè)受到的影響因素較多，因此產(chǎn)生這兩個(gè)問題的主要原因也較多。

讓電氣火災(zāi)發(fā)生的原因主要包含以下內(nèi)容[1]：①由于軌道交通上的電路短路對電流產(chǎn)生影響，讓電流在短時(shí)間之內(nèi)迅速提高幾十倍，讓電路上的溫度急速增高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)定的最高溫度值，而且在電路短路的過程中時(shí)常出現(xiàn)電弧，這也是在軌道交通上造成火災(zāi)的主要原因之一;②超負(fù)荷使用電線和變壓器也同樣會(huì)出現(xiàn)絕緣材料由于溫度過高而掉落的現(xiàn)象，最終發(fā)生火災(zāi);③沒有牢固地對導(dǎo)線進(jìn)行焊接，或者是沒有均勻的分布焊接點(diǎn)，導(dǎo)致出現(xiàn)過高地電阻阻值，最終接頭的溫度快速升高而出現(xiàn)火災(zāi)的情況;④電線之間的各種接頭或者開關(guān)由于在結(jié)果過程中沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)火花亂濺的情況，引起周邊可燃材料出火現(xiàn)象;⑤一旦變壓器的風(fēng)扇由于各種原因而斷掉了，或者油面降低，都會(huì)讓變壓器的上的熱量得不到發(fā)散，如果此時(shí)電纜線和電線的密度較大，就有可能由于散熱能力不足而導(dǎo)致出現(xiàn)火災(zāi)。

讓電壓觸電發(fā)生的原因主要包含以下內(nèi)容：①業(yè)務(wù)人員進(jìn)行了不規(guī)范的操作;②設(shè)備設(shè)計(jì)過程中由于考慮得不夠周全，而導(dǎo)致實(shí)際使用時(shí)各種缺陷的出現(xiàn)，最終出現(xiàn)觸電事故。因此，為了有效避免軌道交通的運(yùn)用中發(fā)生電壓觸電的事件，針對新員工進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對其工作的監(jiān)管力度，減小故障出現(xiàn)的頻率。

二、故障類型

（一）直流開關(guān)導(dǎo)致的故障

軌道交通直流線路開關(guān)跳閘主要是由于雷擊對露天段接觸網(wǎng)設(shè)施產(chǎn)生的影響而導(dǎo)致的，直接雷擊是其中一種，接觸線或者電纜電線直接由雷電電擊到，接觸網(wǎng)經(jīng)過雷電的直接之后，有雷電產(chǎn)生的電壓能夠在接觸網(wǎng)上產(chǎn)生上千、甚至是上萬的電壓。感應(yīng)雷擊是另一種雷擊的方式，雷電通過對接觸網(wǎng)周圍的環(huán)境進(jìn)行電擊，電擊對地放電，之后空氣中的電磁場就會(huì)因此而發(fā)生變化，從而就會(huì)產(chǎn)生上百、上千伏的感應(yīng)電壓于接觸網(wǎng)上，最終就會(huì)導(dǎo)致直流電路開關(guān)跳閘[2]。除此之外，引發(fā)短路故障的還有另外一個(gè)原因就是接觸網(wǎng)設(shè)備對地產(chǎn)生短路，這主要是由于短路之后電路上的電流會(huì)在瞬間提高，針對這樣的情況，就算對電路強(qiáng)行送電，開關(guān)也不會(huì)因此而閉合。所以，在日常軌道交通電力系統(tǒng)檢測過程中，相關(guān)人員應(yīng)該對此開關(guān)脫扣有更高的關(guān)注度，同時(shí)迅速對其展開檢查工作，主要是為了排查接觸網(wǎng)絕緣材料有沒有在這個(gè)過程中出現(xiàn)損壞的情況。

（二）直流電纜導(dǎo)致的故障

在統(tǒng)計(jì)城市軌道交通故障的數(shù)據(jù)中得出，讓直流電纜產(chǎn)生故障的因素主要包含以下幾個(gè)方面：①電動(dòng)力對電纜的影響。在電纜平行敷設(shè)的過程中，由于在很多關(guān)鍵不問綁扎電纜的扎帶量不夠，當(dāng)有過大電流通過電線路時(shí)，直流電纜就會(huì)出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，同時(shí)跳閘。由于電動(dòng)力，電纜線也會(huì)持續(xù)擺動(dòng)，電纜橋架的連接螺栓也會(huì)在電纜的擺動(dòng)過程中被撞到，進(jìn)而導(dǎo)致短路的發(fā)生;②在外力的影響下，直埋敷設(shè)。如果在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中使用了有損傷的電纜，在沒有電纜防護(hù)的背景下，電纜很容易因?yàn)槭艹倍l(fā)生短路或者是其它損害，甚至?xí)瑫r(shí)燒毀多根電纜;③阻水功能缺失嚴(yán)重。接觸網(wǎng)在隔離開關(guān)的電線接頭的地方，為了將電纜的銅線頭以及電纜導(dǎo)體端口連接密封起來，最常使用的就是自粘膠帶或是熱縮管，然而在長時(shí)間的使用中，鏈接的地方很容易出現(xiàn)裂開的情況，當(dāng)周圍環(huán)境中出現(xiàn)了雨水入侵的情況，同時(shí)形成積水于電纜導(dǎo)體以及電纜絕緣層之間，絕緣層裂開的地方就會(huì)導(dǎo)致積水滲入電纜內(nèi)，引發(fā)短路[3]。

（三）設(shè)備故障

設(shè)備故障主要包括車輛系統(tǒng)故障以及環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)故障。導(dǎo)致車輛系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障主要是由于城市軌道交通中車輛會(huì)遇到各種事故問題，比如操作失控、脫軌、撞車等，都是會(huì)讓車輛導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p害的事故問題。在城市軌道交通車上由于不明顯的安全標(biāo)志，導(dǎo)致人員在乘車的過程中會(huì)碰到一些有危險(xiǎn)因素的設(shè)備部件而造成人員傷亡，由于軌道列車不能在軌道上隨意停止，因此后期的救援工作開展起來的難度也較大[4]。另外，由于軌道列車在運(yùn)營的過程中會(huì)長時(shí)間打開空調(diào)系統(tǒng)，如果列車的空調(diào)系統(tǒng)質(zhì)量不佳，長時(shí)間使用后就很容易引起供熱系統(tǒng)的起火事件，倘若車內(nèi)有環(huán)保質(zhì)量不合格的材料，一旦燃燒起來就會(huì)有大量毒氣產(chǎn)生，讓后續(xù)的事情處理起來更加麻煩。除此之外，車內(nèi)的電器設(shè)備也是容易造成人員傷亡的事物。環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障主要是因?yàn)槌鞘熊壍澜煌]有寬闊的運(yùn)行空間，在狹窄的空間范圍內(nèi)一旦出現(xiàn)任何安全事故，車內(nèi)的人員就只能在非常阻塞的路上逃生。如果在運(yùn)營過程中發(fā)生火災(zāi)，火勢就會(huì)快速蔓延，在如圖1所示的城市地下軌道中，在這樣狹窄的空間內(nèi)濃煙很難排出去，乘客的生命安全受到了嚴(yán)重的威脅，另外，消防人員在這樣的環(huán)境下進(jìn)行滅火處理也會(huì)一件難度較大的工作。

三、故障解決策略

（一）保護(hù)開關(guān)

當(dāng)相關(guān)工作人員接收到傳遞過來的開關(guān)跳閘故障信息，電力系統(tǒng)的工作人員就應(yīng)該將預(yù)先準(zhǔn)備好的故障處理方案啟動(dòng)，迅速組織好專業(yè)人員準(zhǔn)備好工具以及材料進(jìn)行設(shè)備的搶修工作，及最快的速度到達(dá)開關(guān)跳閘故障的現(xiàn)場，向城市軌道交通上的相關(guān)工作人員手機(jī)故障產(chǎn)生的信息，比如有沒有在這個(gè)過程中聽到不正常的聲響或者是見到閃光，同時(shí)告知列車當(dāng)時(shí)處于的具體位置，技術(shù)人員在得知了部分信息之后就需要提前做好故障處理過程中的相關(guān)準(zhǔn)備工作，同時(shí)在電話協(xié)調(diào)的幫助下，進(jìn)一步了解開關(guān)跳閘的具體消息，再制定下一步工作的計(jì)劃。

（二）保護(hù)直流電纜

故障預(yù)警策略：目前在對直流電纜進(jìn)行檢查的過程中，主要是使用離線檢測或者是周期性檢測的方法，檢查出損壞的電纜主要是通過各種預(yù)警動(dòng)作來進(jìn)行判斷的，一旦發(fā)現(xiàn)電纜出現(xiàn)損壞的情況，相關(guān)技術(shù)人員就要在第一時(shí)間內(nèi)替換掉損壞的電纜。由于離線檢測這種方式還不夠完善，存在較多缺點(diǎn)，因此在線實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)是目前更加提倡的一種方式。

故障應(yīng)急策略：一套行之有效的事故應(yīng)急方案能夠在實(shí)際事故發(fā)生后起到重要的作用，通過嚴(yán)格執(zhí)行制定的規(guī)章制度來對故障進(jìn)行處理，讓處理故障的工作效率得到有效的提升。

項(xiàng)目改造：讓技術(shù)人員在檢查直埋敷設(shè)電纜的過程中加大排查的力度，讓列車的運(yùn)行環(huán)境得到改善。為了防止軌道不受積水的影響，應(yīng)該將防水性能好且具有鎧裝的電纜作為軌道線路的首選，如圖2所示的電纜，同時(shí)還能夠讓電纜的抗外力水平得到提高。

（三）二次設(shè)備檢查與維修

再二次設(shè)備的檢修過程更加偏向于對某個(gè)特定的系統(tǒng)進(jìn)行檢測，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測其狀態(tài)和性能。在開展二次設(shè)備檢查與維修的過程中，應(yīng)該對電器設(shè)備的數(shù)據(jù)采集特別注意，主要是由于軌道交通的電氣系統(tǒng)包括好幾個(gè)模塊，而設(shè)備廠家才能解決這些模塊出現(xiàn)的各種問題，因此就需要設(shè)備提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，用來對故障發(fā)生的位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，幫助快速解決故障模塊的問題。

（四）應(yīng)急疏散對策

為了讓故障應(yīng)急方案發(fā)揮最大的功效，應(yīng)該定期組織交通管理部門的人員開展演習(xí)，避免在實(shí)際的事故中出現(xiàn)失誤，同時(shí)根據(jù)每一次的演戲結(jié)果，優(yōu)化應(yīng)急方案，對不滿意的地方進(jìn)行合理的修改。

四、結(jié)束語

總的來說，要想不斷完善我國城市現(xiàn)代化建設(shè)，讓城市建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，需要重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)環(huán)節(jié)就是建設(shè)一個(gè)穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，為我國發(fā)展城市軌道交通提供堅(jiān)實(shí)的根基。對于城市軌道交通電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障類別以及具體的應(yīng)對策略本文進(jìn)行了詳細(xì)的說，希望能夠在我國的城市軌道交通建設(shè)過程中有一定的參考作用，促進(jìn)交通事業(yè)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳孝勤.城市軌道交通電力系統(tǒng)故障分析及應(yīng)對措施[J].科學(xué)大眾，2020，000（004）：P.57-57.

[2]王成明.城市軌道交通電力系統(tǒng)故障分析及應(yīng)對方法[J].中小企業(yè)管理與科技，2020，000（006）：171-172.

[3]潘勝.城市軌道交通電力系統(tǒng)故障分析及應(yīng)對方法[J].中小企業(yè)管理與科技，2019，000（006）：125-126.

[4]涂生平.我國城市軌道交通存在的主要問題及發(fā)展對策[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2019，000（012）：42，44.

（作者單位：國電南瑞科技股份有限公司1

國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司2）