城市軌道交通供電設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析

王 濤，沈延輝

（寧波軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，浙江寧波 315010）

1 寧波軌道交通供電設(shè)備近3 年的故障情況

截至2019 年底，寧波軌道交通運(yùn)營累計(jì)開通1 號(hào)線、2 號(hào)線、3 號(hào)線以及寧波至奉化城際鐵路里程118.36 km、車站78座。最早開通的1 號(hào)線供電設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行5 年，設(shè)備處于穩(wěn)定期；最晚開通的3 號(hào)線供電設(shè)備運(yùn)行近1 年時(shí)間，設(shè)備處于磨合期，基本覆蓋了設(shè)備主要使用期限。本次研究數(shù)據(jù)選取近3 年有故障編號(hào)的故障作為分析。

從2017 年初到2019 年底，寧波軌道交通供電設(shè)備有編號(hào)的故障共計(jì)發(fā)生315 起。其中：110 kV 設(shè)備31 個(gè)，35 kV 設(shè)備59 個(gè)，DC 1500 V 設(shè)備124 個(gè)，400 V 設(shè)備30 個(gè)，交直流屏設(shè)備53 個(gè)以及接觸網(wǎng)設(shè)備18 個(gè)（圖1）。

圖1 寧波軌道交通供電設(shè)備故障分布

2 出現(xiàn)故障的主要原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理和生產(chǎn)廠商的信息反饋，分析認(rèn)為寧波軌道交通供電設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的原因主要有以下6 個(gè)。

2.1 產(chǎn)品質(zhì)量方面

以35 kV 設(shè)備為例，設(shè)備故障因零部件損壞高達(dá)49%（圖2）。設(shè)備運(yùn)行受累于局部元器件的損耗，主要有兩個(gè)因素：一是元器件本身的本質(zhì)問題，設(shè)計(jì)時(shí)較少考慮到軌道交通實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，導(dǎo)致部分元器件在運(yùn)行中極易損壞；二是備件倉儲(chǔ)保管問題，電氣元器件對(duì)儲(chǔ)存環(huán)境有著較高要求。目前，寧波軌道供電專業(yè)未對(duì)此做特殊的恒溫恒濕防靜電保管，這在一定程度上縮短了備件的使用壽命。

圖2 35 kV 設(shè)備故障原因結(jié)構(gòu)

2.2 安裝質(zhì)量方面

以400 V 設(shè)備為例，因控制線路接線松動(dòng)引起的接觸不良或斷路造成的故障占到了23%（圖3）。這類故障產(chǎn)生原因也比較復(fù)雜多樣：首先，在設(shè)備安裝或更換相關(guān)元器件時(shí)，存在螺絲緊固不到位虛接現(xiàn)象；其次，在車輛每次經(jīng)過設(shè)備區(qū)域時(shí)所產(chǎn)生振動(dòng)，長時(shí)間也會(huì)造成接線端子松動(dòng)；最后，接線端子長時(shí)間暴露在多塵的環(huán)境中，容易受到氧化、腐蝕等損傷，導(dǎo)致接觸點(diǎn)電阻改變、引起接觸不良的故障。

圖3 400 V 設(shè)備故障原因結(jié)構(gòu)

2.3 維護(hù)人員誤操作問題

以DC 1500 V 設(shè)備為例，在124 個(gè)故障中出現(xiàn)3 次人為的誤操作導(dǎo)致故障發(fā)生占比2%（圖4）。這類故障產(chǎn)生的原因，一方面是現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員對(duì)所操作的設(shè)備不熟悉，缺乏相關(guān)的維護(hù)技能；另一方面是維護(hù)人員責(zé)任心不強(qiáng)，未按照規(guī)章制度執(zhí)行作業(yè)導(dǎo)致故障發(fā)生。

圖4 DC 1500 V 設(shè)備故障原因結(jié)構(gòu)

2.4 天氣異常原因

以接觸網(wǎng)設(shè)備為例，大風(fēng)、雷雨等天氣原因，吊弦和定位雙環(huán)有偏移，作業(yè)不規(guī)范導(dǎo)致的人為誤操作或工作遺漏，車輛行車時(shí)對(duì)線網(wǎng)的影響等。接觸網(wǎng)設(shè)備有別于變電開關(guān)類設(shè)備，經(jīng)過日常維護(hù)基本可達(dá)到預(yù)期效果，但在惡劣天氣情況下，設(shè)備變得不穩(wěn)定，故障多發(fā)生于此時(shí)（圖5）。

圖5 接觸網(wǎng)設(shè)備故障原因結(jié)構(gòu)

2.5 系統(tǒng)軟件問題

以交直流屏設(shè)備為例，因系統(tǒng)軟件問題導(dǎo)致故障占13%，如圖6 所示，供電設(shè)備除設(shè)備自身系統(tǒng)軟件外，SCADA 系統(tǒng)軟件故障主要有程序運(yùn)行出錯(cuò)以及總控單元死機(jī)導(dǎo)致。

圖6 交直流屏設(shè)備故障原因結(jié)構(gòu)

2.6 其他專業(yè)影響原因

以110 kV 設(shè)備為例，此類原因占比可達(dá)22%（圖7）。主要產(chǎn)生是受到其他專業(yè)在維護(hù)作業(yè)或出現(xiàn)故障時(shí)，影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)而導(dǎo)致故障。

圖7 110 kV 設(shè)備故障原因結(jié)構(gòu)

對(duì)315 個(gè)故障原因進(jìn)行梳理，可以看出供電設(shè)備故障有許多共性問題，其中配件的損壞與線路的接觸不良引起的故障占比高達(dá)60%，說明設(shè)備廠家的產(chǎn)品質(zhì)量與施工安裝質(zhì)量并不能讓人滿意（圖8）。這使得設(shè)備一旦過了質(zhì)保期，業(yè)主方不得不采購大量的備件來應(yīng)對(duì)故障發(fā)生[1]，使運(yùn)營成本有一定的提高。

圖8 寧波軌道交通供電設(shè)備故障原因結(jié)構(gòu)

3 應(yīng)對(duì)策略

供電設(shè)備的穩(wěn)定是整個(gè)軌道交道運(yùn)行的前提條件，需要各個(gè)設(shè)備廠家不斷突破自己，生產(chǎn)質(zhì)量過硬的產(chǎn)品；同時(shí)，也需要業(yè)主單位不斷創(chuàng)新優(yōu)化管理模式，培養(yǎng)技術(shù)過硬的維護(hù)人員。提升軌道交通供電運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。軌道交通行業(yè)可在以下6 個(gè)方面開展工作。

（1）針對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問題。可以采用全面維護(hù)原則，將產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)計(jì)問題等向前延伸[2]，從設(shè)計(jì)之初就要綜合考量后期維護(hù)工作，及時(shí)委派專業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的人員參與系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造過程。

（2）針對(duì)設(shè)備安裝問題。使用更加科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方法全過程監(jiān)督設(shè)備安裝[3]，在每個(gè)環(huán)節(jié)上層層把控、環(huán)環(huán)相連、有條不紊地將設(shè)備維護(hù)理念實(shí)施至每個(gè)階段。

（3）針對(duì)員工操作問題。對(duì)不同水平員工進(jìn)行分層培訓(xùn)[4]，新員工培訓(xùn)以專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)、專業(yè)應(yīng)急處理及維護(hù)所需規(guī)章制度等為主，骨干員工的培訓(xùn)以深度維修、故障處理以及應(yīng)急處置等為主。

（4）針對(duì)異常天氣問題。優(yōu)化巡檢制度，在惡劣天氣發(fā)生前、后有針對(duì)性的所轄設(shè)備進(jìn)行特巡工作[5]，尤其針對(duì)接觸網(wǎng)，在大風(fēng)、雷雨天氣適當(dāng)將維護(hù)人員安排至各個(gè)車站駐站觀察，發(fā)生故障時(shí)可迅速響應(yīng)處理。

（5）針對(duì)系統(tǒng)軟件問題。優(yōu)化檢修內(nèi)容，在日常月檢中對(duì)設(shè)備系統(tǒng)軟件進(jìn)行初始化工作，無故障重啟設(shè)備。及時(shí)清理內(nèi)存來保障系統(tǒng)運(yùn)行的流暢性，避免因系統(tǒng)運(yùn)行卡頓而引起故障[6]。

（6）針對(duì)專業(yè)影響問題。加強(qiáng)各專業(yè)溝通，建立專業(yè)管理互通機(jī)制，對(duì)專業(yè)的重要、典型問題及時(shí)進(jìn)行交流討論，促進(jìn)專業(yè)技術(shù)的提高。同時(shí)，參與專業(yè)技術(shù)攻關(guān)，做好指導(dǎo)和規(guī)劃[7]。

4 結(jié)束語

本文從寧波軌道交通供電設(shè)備故障發(fā)生的概率角度從數(shù)據(jù)分析的視角軌道交通供電設(shè)備故障[8]，以電壓等級(jí)將設(shè)備分類研究，進(jìn)一步對(duì)各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析故障原因。發(fā)現(xiàn)故障主要原因在于產(chǎn)品質(zhì)量、安裝質(zhì)量、維護(hù)人員誤操作、天氣異常原因、系統(tǒng)軟件問題以及其他專業(yè)影響等六大原因[9]。針對(duì)發(fā)現(xiàn)問題采用針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略以保障軌道交通供電安全[10]，為軌道交通行業(yè)供電設(shè)備日常維護(hù)提供一種思路。