城市轨道交通供电故障排查与应急策略

孔维珍

（兰州市轨道交通有限公司运营分公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

为解决大城市的交通出行问题，轨道交通成为其中的首选。我国许多城市都积极开发输送能力高、运行速度快、能耗低的轨道交通系统，有效缓解了城市交通的拥堵问题。目前我国城市轨道交通里程已经长达2300 km，成为城市交通的重要组成部分。同时也对轨道交通的安全性、稳定性提出了更高的要求。研究供电系统不仅有利于提高地铁运行的安全性，消除和减少故障，而且能提升地铁运行经济效益。

1 地铁牵引供电系统构成

地铁供电系统为车辆的运行提供动力能源，主要包括外部的高压供电系统及地铁内部供电系统，一般情况下，地铁直接从城市电网获得能源，而牵引供电系统主要是变电所将三项高压交流电转变为满足车辆运行的低压直流电。牵引供电系统主要由变电所与牵引网组成，牵引变电所是列车运行的核心，大多采用直流供电模式。目前国内主要有两种牵引网，一种是750 V 的接触轨受电；一种是1500 V 的架空触电网受电。

1.1 牵引变电所

牵引变电所根据车流密度、车辆形式等数据，对牵引供电进行计算。在变电所容量设置时，首先需要遵守供电科学合理的原则，保障运行安全的情况下满足高峰期运行的负荷需求。其次是在相邻的两座变电所发生故障时，另外一个相邻的变电所能够提供过载负荷能力，保障车辆的正常运行。国内的设计，都会设计两套牵引整流机组，容量根据运量设计。同时为抑制牵引供电系统工作时产生的谐波电流，采用12 脉波整流。

1.2 牵引网

地铁牵引网是牵引供电网的基础装置，专门为车辆运行提供电源。一般由正极接触网供电、负极走行轨回流两部分组合而成。接触网又分为接触轨和架空接触网两种方式。相对而言，架空接触网的安全性较高，车辆随时都可以脱离电源，适合大运量的供电系统，在上海、广州等大型城市采用较多。接触轨供电方式的使用寿命长，适合电压较低的情况，但运行中由于电压较低，在运行量较大的情况下，需要与牵引变电所距离较近。

2 地铁供电系统常见故障与层次分析

在通过互联网查阅相关研究文献的基础上，对国内地铁牵引供电网常见故障进行统计，常见牵引供电系统故障见表1。

表1 地铁牵引供电系统常见故障及原因

从表1 数据分析，地铁牵引供电系统故障原因可以分为两大类。一类是不同原因导致的短路故障；另一类是在非正常状态下出现的故障。第一类故障对牵引系统的危害较大，例如在金属性短路中，往往是接触网与列车产生金属性接触，通电时就会直接短路；而非金属性的短路是指阴雨天气空气潮湿导致接触网短路。第二类是非正常状态下出现的故障。例如在列车频繁启动、制动过程中，都会对牵引供电网络中的电压产生较大影响，类似于负荷状态下牵引网络的短路，导致继电保护设备动作，对牵引供电网络造成危害。

3 地铁供电系统故障检修与排查策略

提升地铁运行质量，需要对牵引供电系统进行检修与排查，研究和分析导致故障出现的原因，并针对性的开展检修工作。结合实际情况，建立了故障预处理、故障预警、故障位置查找为一体的故障排查系统，实现牵引供电系统数据的及时诊断。故障处理中一般执行以下程序：①观察故障现象；②收集牵引线路的故障信息；③结合运行情况，分析导致故障出现的原因并逐项排查。以750 V 牵引系统断电故障检修与排查为例，可以从4 个方面进行。

（1）绝缘器表面闪络击穿引起的供电故障。首先要求检修人员、班组人员对设备进行定期清理，尤其是绝缘零件的表面清理工作更要落实到岗位、人员身上，保障绝缘器的良好性能。

（2）日常检修中存在的问题。日常管理中加强检修工作机制，将每个部分的检修落实到专人，强化对设备运行的管理。借助健全的设备检修模式，统计和分析常见故障与检修措施，提升工作的针对性。

（3）电缆绝缘层损坏导致的短路现象。地铁运行班组要对电缆外观进行定期检查，观察外形是否出现破损。保障外层绝缘完好、有效，无腐蚀痕迹。

（4）一次回路绝缘零件损坏。班组人员定期对绝缘零件进行检查。确保绝缘零件备品齐全完好，需补充时使用材料单进行补充，材料科应确保绝缘零件备品齐全完好地供应。

4 地铁供电系统故障的应急处理与预防

地铁牵引供电系统结构复杂，难免出现各种问题与故障。为切实提升地铁运行的稳定性，做好故障的应急处理与预防措施，是保障地铁稳定运行的基础。对此，提出针对性措施，促进地铁牵引供电系统的稳定。

4.1 故障应急处理措施

（1）主变电站故障。对地铁整个供电区域而言，主变电所承担所有供电任务，出现故障将严重影响地铁正常运营，造成大面积秩序混乱。为此，必须保证主变电所具有较高可靠性。当主变电所内接地变压器接到主变压器低压侧时，正常情况下，因接地变压器具有较小电流，不会干扰保护装置。但在增大系统内零序分量的情况下，接地变压器将有此零序电流流过，并通过小电阻入地，主变差动保护装置进行差动电流计算时，会有零序分量产生，该分量达到相应值后，即便主变压器不存在故障，差动保护装置也会产生动作。为此，必须重视主变电所故障调度应急指挥工作，及时做好各项应急准备工作。根据故障现象，及时找出故障部位，采取切实可行的措施予以处理。

（2）接触网故障。应急处理应严格按照“先通后复、先通一路”的原则，第一时间先完成送电工作，随后及时进行线路疏通及恢复设备运营正常。发生故障后，需及时将故障信息报送维修调度，维修调度告知电力调度，通过电力调度进行故障类型判定，并告知设施部生产调度。如隧道内接触网支撑定位绝缘子断裂，将会导致弓网事故发生，甚至会对邻近悬挂点造成严重影响。对此类故障，调度应急指挥需结合实际情况，具体问题具体分析。

4.2 故障预防措施

（1）加强地铁牵引供电系统的维护。为提高牵引供电系统的稳定性，首先要强化对供电系统的日常维护，这是保障地铁长期稳定运行的基础。例如在实施中要切实做好各类设施的保养与维护工作，减少牵引供电系统随机故障的产生。在这项工作中，要严格落实预防为主的原则，对牵引供电系统的各个环节进行严格监控，实现对各个环节的监控工作。其次是定期检查配电网设备，保障配电网的安全与稳定。遇到问题能在第一时间进行检查与维修，才能避免出现更大的问题。第三是为避免某一线路出现故障影响整个线路的运行，在地铁建设中可以建设多个变压器，通过并联提升系统运行的稳定性。

（2）提高牵引变电所工作性能。牵引变电所是保障线路稳定运行的第一步，提高设备的可靠性，可以通过引进高性能产品实现。例如提高设备健康运行水平，做好设备维护工作是减少变电所故障的最佳方法。在实际工作中，地铁班组人员、维修人员需要加强巡视，利用各种检测系统加强对设备的检测。其次是采用双边供电方式，当某一变电所出现故障退出运行时，临近的变电所直接对列车进行供电并承担牵引负荷，促进安全性的提升。

（3）提升接触网供电的稳定性。接触网一般直接为列车提供牵引用电，出现故障会影响列车的正常运行。实际运行中，受多方面因素的影响，保障接触网供电稳定性面临着诸多问题。具体实施中可以采取以下措施：首先是强化标准建设，从根本上提升接触网的稳定性。例如在设计中，风速、最大受风偏移量、接触网最大跨距、锚段长度、下锚偏角、设计拉出值等安全运行数据都要认真研究与分析，切实保障设计的安全性。其次，接触网选用的硬件设施都需要充分考虑实际运行中使用寿命与机械作用对设备的影响。例如在绝缘选型中实现可靠性要求，提升产品质量。尤其需要选用耐腐蚀较强的材料，采用表层防腐技术等，降低自然因素对列车运行的影响。

（4）强化人员培训，提高地铁运行质量。地铁的运行离不开人的操作，在牵引供电系统中更是如此，保障设备的安全稳定运行，需要投入更多人力进行保障。鉴于人员素质的不足，设备检修中更需要敬业精神和专业技术。对此，应加强对相关人员的培训力度，提高工作人员的专业素养和技术水平，为配电网系统的正常运行提供保障。例如，通过培训提升设备检修质量，进而减少非故障原因导致的停电事故的持续时间。针对应急事件设立专门的处理人员，一旦出现故障，相关人员能在第一时间对故障进行紧急处理，避免出现更大的事故或损失。

5 结语

地铁牵引供电网络的稳定，直接关系着整个系统的正常运行。在构建和谐社会背景下，保障地铁的正常运行，乃至提升其运行的稳定性，是城市轨道交通建设的目标。提升牵引供电网络的稳定性需要做好系统检修与维护，降低故障的发生率；同时需要做好供电系统故障的处理。虽然目前没有有效的方法避免供电系统故障的出现，但在分析地铁牵引供电系统常见故障，并提出检修与排查策略与应急处理措施的基础上，可以将故障率降到最低，以提升地铁系统运行的稳定性，促进城市轨道交通的健康发展。