隨著鐵路運營里程的持續增加, 隨之而來的安全、運維壓力也持續增大。本文針對管內的高速鐵路電力供配電運行的典型故障, 深入分析設備故障原因, 并提供相應的對策。

高速鐵路電力供配電是由公共電網、發電廠、變電站、輸配電線路等作為外部電源的, 外部電源由專盤專線引入鐵路變、配電所,^[1]饋線饋出至高速鐵路 (客專) 電力貫通線 (綜合貫通) 、自動閉塞線路 (一級貫通) 。主要給火車站、信號、通信等鐵路負荷供電。電力變、配電所大多設在車站附近, 為自閉線 (一級貫通) , 貫通線 (綜合貫通) 和車站供電。電力貫通線 (綜合貫通) 為分布在鐵路變、配電所之間的鐵路用電負荷輸送電能。自動閉塞線路 (一級貫通) 為分布在鐵路變、配電所之間的自動閉塞區段信號設備輸送電能。高鐵電力供配電是鐵路部門自行管理的, 主要為高速鐵路 (客專) 用電負荷供電。

近年來新建高鐵客專逐年增多, 從最初的寧滬杭、寧杭甬到寧安、寧啟再到杭黃, 青鹽。電纜線路里程成倍增加。近年來電纜中間頭故障頻發, 影響供電穩定性。僅8月, 集團公司管內就發生電力電纜中間頭損壞故障10件。究其原因, 一是冷縮式電纜中間接頭施工制作工藝不滿足標準, 長時間運行的水汽進入, 造成電纜中間頭放電、擊穿、燒損。二是電纜鋪設時施工不規范, 造成電纜外皮磨損, 引起電纜鎧裝層接地, 與既有接地點形成環流, 長期運行電纜發熱、絕緣下降、最終被擊穿。三是中性點不接地方式接地電容電流較大, 在電纜故障發生單點單相接地故障時不接地系統中故障線路帶病運行, 非故障相電壓升高, 且電壓連續波動, 加速了非故障相電纜的絕緣老化, 電纜線路剩余中間頭絕緣薄弱點被擊穿, 擴大故障范圍。

三相不平衡故障發生的多是由于前期電氣施工時負荷的不合理分配。首先, 施工人員素質參差不齊, 沒有平衡負荷的相關知識, 在進行電氣施工時無法有意識去平衡三相負荷;同時, 新建線路趕工期、搶開通情況較多, 電氣施工也就更加隨意。其次, 鐵路配電所負荷分配中雖然區分動力和照明, 但在實際使用時多為單相負荷, 這樣造成實際用電效率低, 進一步加劇了三相負荷的不平衡狀況。

也有一部分三相不平衡故障, 在設備投運一段時間后才能凸顯, 也多是由于新增設備施工不規范, 私自改變容量或改造線路導致運行中出現故障等。例如:管內某新建綜合工區空調連續燒壞, 房建檢查發現電壓不正常, 懷疑電源問題, 經供電部門現場檢查確認, 發現線電壓正常, 相電壓異常, N線帶電。

全面檢查所內設備, 發現綜合所變壓器 (Dyn11) 中性點接地為虛接, 對地電阻很大, 等效于中性點未接地。在前期運行過程中由于各單位均在搬遷, 實際用電負荷并不大, 未發生明顯電壓變化。后期新增綜合工區食堂接電施工不規范, 由于食堂負荷大, 造成變壓器三相不平衡運行, 且綜合所變壓器中性點虛接地, 持續運行造成綜合所變壓器中性點發生飄移, 引起電壓不正常變化, 造成設備損壞。

二次回路故障發生的多是由于前期施工階段或者設備聯調聯試過程中接線錯誤。例如:管內某綜合變電所低壓設備故障, 遠動報文顯示綜合變電所電源一低壓受電總開關3-1報非遠動分, 同時3-1側所有低壓開關報非遠動分。查看復視顯示3-1開關在分位, 綜合變電所一段母線上顯示電壓正常。供電調度通知工區前往查看。

現場檢查確認3-1低壓開關、3-11低壓開關、3-3低壓母聯開關在分位, 4-1低壓開關在合位。高壓開關均在合位并顯示電壓正常。供電調度要求現場當地閉合3-1開關, 現場合閘不成功, 進一步檢查發現有施工臨時接電。取消臨時接電后, 復位開關, 合閘成功。3-1側所有低壓開關同時報“ (開關動作) 非遠動操作->分”“斷路器控制方式->當地”原因仍未查明。

全面檢查所內設備, 發現二次接線存在問題:3-1側所有低壓柜電測表工作電源接引不當 (與測量電壓回路一并接引自該低壓柜饋出開關出線側) , 當3-1斷開造成3-1側所有低壓回路電測表工作電源同時失電, 按故障導向安全的原則, 發出“ (開關動作) 非遠動分”的警示。

隨著科技的日益進步, 使用科技手段提高效率成為大趨勢, 鐵路近年來也上新了許多在線監測設備, 但是這些設備現場實際運用后發生故障的概率比較高。一是施工質量不可靠, 例如煙感、門禁報警等由于施工質量問題采集不到真實信號造成誤報警在新線初期頻繁發生;二是設備質量不可靠, 如SF6在線監測、溫度在線監測等故障頻發。由于現場設備的不穩定導致電調主站大量頻繁接收到異常監測信息, 給調度判斷帶來干擾。影響故障處置的效率。

在今后的新線建設中要從源頭上控制, 從設計源頭進行充分考慮, 在電纜連接時采用電纜接頭箱等形式, 避免電纜中間頭的存在, 并盡量減少接頭的數量。對于長大電纜線路, 中間一定要設置隔離開關箱, 便于電纜的分段查找和探測。

電纜饋出回路增設零序電流互感器, 增設小電流選線裝置, 對零序電流保護定值進行調整, 及時判明電纜故障類型、自動切斷故障電纜, 防止故障范圍擴大。

完善電纜中間頭臺賬和現場的位置標識, 并動態更新, 可以幫組快速地找到故障點, 減少故障處置時間。

在新線介入期間, 統籌安排人員, 全過程參與施工安裝, 對不按規范施工的行為, 及時提出并要求整改。根據實際情況制定盯控項點, 現場介入過程落實專人記錄, 并拍照留存, 防止安裝過程中有三相負荷不平衡、二次線破損、折斷等隱患, 造成后期設備運行故障。

在進行新線設備交接試驗、遠動調試過程中, 一律要求從設備本體進行觸發, 并對接線端子標號進行核查確認, 以防止發生接線錯亂問題造成故障。交接試驗和調試之后, 安排對所有二次回路端子進行平推緊固, 防止由于試驗、調試拆卸端子恢復不到位引發故障。

新線驗收投運后, 要盯控設備運行, 加強設備管理, 梳理管內設備情況, 通過日常計劃巡視、檢修, 做好設備的動態管理。對設備狀態發生的變化要做好風險評估和應急準備。在設備狀態發生變化時及時處理, 拒絕拖時間、等等看。對私自改變設備運行環境, 運行條件的行為及時制止, 做好溝通協調, 必要時上報上級部門協調處理。

結合現場設備運行情況, 通過研究管內高速鐵路電力供配電運行的故障情況, 總結分析了高速鐵路電力供配電設備傾向性、典型性問題, 并針對不同的問題探討了相應的改進措施。進一步指導后期運行維護、應急處置工作, 降低故障發生幾率, 提高高速鐵路電力供配電設備運營可靠性。