铁路牵引供电设备检修运行分析刘宇红

铁路牵引供电设备检修运行分析刘宇红

刘宇红

（神华准能大准铁路公司朔州公司内蒙古准格尔旗010300）

摘要：铁路牵引供电系统设备规模庞大复杂，实现供电设备管理数据化和信息化，能有效地为日常设备运行和检查维护工作提供及时准确的支持。本文通过对牵引供电系统常见设备故障、存在的问题进行了分析，从细化检修重点、大数据分析、外部风险等等多个方面探讨了避免牵引供电设备发生事故的方法，为保障牵引供电设备的安全运用提供了一定的借鉴。

关键词：铁路牵引供电设备；检修；运行

引言

铁路运输是加强不同区域人们的沟通和交流的纽带，与经济社会和生活水平的提高有着紧密的联系。保持铁路供电系统的稳定、可靠与铁路运输的效率的提高、安全性的提升息息相关。这些年来，在电气化技术的发展的推动下，我国铁路中的牵引供电技术不断进步，并及时嵌入应用到我国铁路机车的供电系统设计中。同时，其不断发展也使得铁路机车供电系统的复杂性、技术含量越来越高。

1影响牵引供电正常工作的典型故障主要有下列几类

1.1牵引变电所故障

牵引变电所最常见的故障是牵引变电所跳闸，主要原因有以下几点：1.雷击。2.机车自身。3.过负荷。4.外界环境。其中外部环境原因引起跳闸约占跳闸总数的85％以上。

1.2接触悬挂及接触网相关的故障接触悬挂及接触网的主要故障为关节及线岔处线间距不足，承力索、接触线、弹性吊索、吊弦及接触悬挂设备经常出现此类问题。特别是由于季节性或者作业产生的温度变化，相关设备易出现热胀冷缩，使得接触网静态参数也随之产生变化，极易导致此类故障的发生。另外，在技术人员施工过程中的疏忽也会导致此类问题，例如电连接压接操作不规范等。

1.3隔离开关相关的故障

隔离开关易出现的故障有以下4种：1.首先是由于隔离开关的刀闸的开合角不到位、电机及整理部件损坏、螺栓力矩不够等机械方面的故障，这些故障易造成虚接，从而导致电气烧伤。2.其次是本地与电调综自系统的显示不同、非远动分合闸及远动无法运转，这类远动方面故障产生的主要原因是系统故障。3.第三类因铜铝过渡处没有按要求使用铜铝过渡板造成化学方面的腐蚀此类电气方面故障。4.最后一类为固定在隔离开关支柱上的附加设备故障，此类属于隔离开关附属设备故障，例如，如PVC管等脱落等。

1.4分段绝缘器相关的故障

分段绝缘器故障一般为以下4类：1.绝缘滑道被损坏。2.销弧角产生了断裂。3.本体电弧被灼伤。4.表面碳粉堆积过厚。

1.5避雷器相关的故障

金属氧化物避雷器有着产品体积过小、重量较轻、较为坚固不易破损、方便运输并且安装方便的优点。其常见故障有以下4点：1.设备爆裂。2.设备脱离器损坏。3.计数器失效。4.设备接地极损坏或电阻过大。

1.6弓网相关的故障

弓网相关的故障通常发生在线岔、电分相、曲线段及各类线夹处，另外只要弓网设计存在瑕疵或者检修存在遗漏实质故障。因此此类故障特点较为综合，接触网或受电弓出现问题都会使其产生故障。随着列车运行速度的不断提高，使得接触网动态变化大，因此受电弓与接触网之间可能会出现离线等现象，甚至受电弓会可能因磨损而损坏。常见相关故障基本由于受电弓和接触网关系不良引起，例如：1.受电弓脱弓、打弓、钻弓、抬弓。2.机车自动降弓。3.受电弓拉弧。

2以上典型性故障的应对措施

2.1牵引变电所断路器跳闸故障的应对措施

解决方案：1.可联系相关部门在每年雷雨季节来临前全面细致地检查管内的避雷的相关设施和接地系统。例如：牵引所、AT所、分区所处的避雷针及上网点处的避雷器、其引线等，保证此类避雷设施能够符合运行要求，从而限制雷电波的幅值，进而减少跳闸次数。2.在确认是由于机车原因而产生的跳闸时，应及时联系机务部门，对牵引所跳闸时车辆的相关位置进行核查减少因机车故障的原因对接触网设备的损坏。3.超负荷引起的跳闸的应对措施。可以先调整牵引所的整定值，只要稍微调高相关值即可。另外可以适当延长该供电臂区间的列车追踪间隔，或者降低该区段的列车速度。4.对于外部环境引起的牵引所跳闸问题的应对措施。（1）重点对高速铁路附近危险源和人，做好安全宣传教育；（2）积极做好雷电预防。对雷电发生频繁处所、长大隧道两端、分相、接触网上网点等处所加装避雷装置；（3）安保措施到位。加大对鸟害的预防和治理工作，从建设到运营的各个环节引起重视，坚持防治结合的原则，减少鸟害引起的跳闸；（4）强化外部环境的监管。加强铁路沿线的巡视，对线路上存在的上跨桥、上跨线重点观测，对附近广告牌、塑料布、节庆气球及时处理，从而防止杂物干扰接触网造成弓网故障，善于利用监控系统尽早发现并处理，从而防止事态扩大。

2.2接触悬挂及接触网故障的应对措施

本着“精检慎修”的原则，一旦发现线间距不足，以及存在满足静态标准，但不能满足动态标准时，可以采取在线索上加装绝缘护线条和加装等位线的方法处理，同时定期对添加的绝缘护线条实时监测。一旦发现静态标准不能够满足，并且存在相磨的状态，应立刻制定方案对接触悬挂实时调整。同时需要减少反复调整对设备造成损害。对于线岔及关节式分相实施定期的测量，一旦发现了静态数据存在明显变化就应该对该部位重点进行细致检查。

2.3隔离开关故障的应对措施

解决方案：1.机械方面的故障可以对烧损的静触头进行更换。对隔离开关操作设备及分合角的状态定期进行检查，另外可以通过红外、紫外以及测温片等加强监测。2.远动方面可以要求生产厂家定期对相应的数据采集模块进行定期检测，及时发现问题实施更换。3.对于由于施工造成未安装铜铝过渡而引起的故障，要求施工单位重新安装。4.另外要求对隔离开关上附属设备用不锈钢丝实行固定，脱落设备脱落，同时安排巡视加强监测。

2.4分段绝缘器故障的应对措施

在安装分段绝缘器前仔细检查分段绝缘器外观，确保安装部件合格，严格按照标准安装，确保一年两次检查。一些分段绝缘器使用较为频繁，因此需减少检测、检修间隔，定期派人清扫表面堆积的碳粉，从而保证分段绝缘器的绝缘性能状态。

2.5避雷器故障的应对措施

由于避雷器一般安装在牵引所、AT所、分区所网点上，在日常监测、检测、检查这些重要部位的时候，需要对避雷器的状态同步确认。需要在安装前反复确认其设备检验合格，保持正确的运输方式及储存方法，定期对避雷器脱离器、计数器和接地极进行检查，并定时对接地电阻进行测量，一旦发现问题需及时处理。

2.6弓网故障的应对措施

解决方案：1.强化对接触网设备的监测、检测和检修。认真将重点设备做好数据专项记录及数据分析，保证各部螺栓的紧固达到要求力矩。2.施工时须严格按温度曲线实施安装、及时调整接触网设备，保证补偿装置、支持装置、定位器、开关引线、电连接线能够在设备温度变化时避免或减少受电弓取流或参数发生较大变化。3.积极加强外部环境影响的检测。做好相关线路添乘及巡视，对上跨桥、上跨线的排查，一旦发现类似广告牌、塑料布、节庆气球的影响应及时发现并处理，防止影响到接触网。

3牵引供电设备检修运行的主要内容

牵引供电运行管理的主要任务是保证供电网设备安全可靠地运行、高质量地向电力机车传输电能。其工作内容包括正常运行工作、异常情况处理、设备检修、运行分析、技术资料管理和人员培训等六个方面。

3.1正常运行工作

正常运行工作包括设备巡视、记录、设备维护、倒闸操作、工作票受理等5个方面的内容。1）设备巡视，按照规定的周期和项目，沿指定的巡视路线进行设备检查，通过有关测量仪表和显示装置及时掌握设备的运行情况（如电压、电流、设备的运行状态、绝缘与接地及温度等），以预防设备事故。凡遇高温、严寒、雷害、迷雾、狂风和汛期时，要分别按重点检查项目进行特殊巡视。根据设备缺陷的等级，按职责范围加以消除或隔离，以保证供电的安全和质量。2）记录，按照规定的时间和项目，通过人工或自动装置对运行数据、运行环境、调度指令和操作、施工检查、事故处理等情况进行记录。3）设备维护，根据所处的环境和规定的周期与项目，进行场地清洁、设备清扫、绝缘子更换、带电测温和设备保养等工作。4）倒闸操作，根据调度命令和倒闸操作票，由合格的人员进行电气操作及监护。5）工作票受理，按照安全工作规程，值班员审核工作票、核对及完成安全措施，并会同工作负责人对现场安全措施进行检查和工作许可（包括工作票延长、间断、转移的许可）等工作的办理。施工结束后会同工作负责人进行设备检查、验收，并办理工作票终结手续。

3.2设备检修

1）定期检修，计划性检修为了防止设备性能及精度劣化或降低，根据设备运转的周期和季节性等特点，按预先制定的设备检修周期进行维修作业。计划性检修必须制定相应的年度检修计划及月度检修计划。2）预防性试验，预防性试验是暴露设备内部缺陷，判断设备能否继续运行的重要措施。各种电气设备的预防性试验项目、周期和标准，按现场电气设备预防性试验规程执行。3）临时检修，根据专业设备的变化和实际运作状态、事故跳闸或同类设备已发生重大事故时，根据需要进行的调整，增加临时性检查修理。

4铁路牵引供电设备检修存在的风险

（一）检修天窗不足，检修时间与工作量矛盾突出

铁路机构改革后，增大了基层车间、班组管辖跨度；高速铁路的飞速发展，技术工人严重不足；铁路运输车流密度加大，检修天窗时间不能满足需求。设备激增、人力短缺的同时，检修时间在减少，致使牵引供电特别是接触网设备检修需求与能力矛盾日益突出，造成设备检修质量无法得到有效保证。长大区间中间部分、重合天窗、全所停电备自投试验等作业往往只有十几分钟的有效检修时间，致使该范围的分段绝缘器、电联结、中心锚结、锚段关节等部分设备的检查检修失于细致。

（二）设备类型繁多，对检修技能提出更高要求

在铁路高速发展的大环境下，牵引供电系统的设备也在不断升级换代，新技术、新设备、新工艺不断涌现。基层站段不仅要面对高铁普铁共存管理的局面，还要应对直供、AT供电模式共存、330KV、110KV、27.5KV不同的电压等级、国内外不同厂家设备等困难的挑战，工程技术人员、检修人员的技能水平需不断完善提升，方能保证设备检修质量。

（三）外部环境复杂，增大了不可预见安全隐患

近年来，东部产业转移、西电东输、高速公路发展迅速，加之地处荒漠风区，兰州局管内铁路外部环境日益复杂。异物、鸟害、大风、污染、雷击、隧道结冰、树木、上跨线（桥）等诸多因素对牵引供电安全带来较大的危害。高海拔、高温差（-20°~+40°）、沙尘及戈壁岩地的变电所地网接地电阻不达标等也是牵引供电设备的不稳定因素。

5如何更好的做好铁路牵引供电设备的检修工作

（一）推进检修模式改革，细化基层站段检修重点

近年来，随着修程修制改革，巡检分离、大天窗集中修等模式广泛推行，部分设备检修周期合理延长，“修一次保一年”向“修一次保两年“思路转变。修程修制改革对基层站段的检修管理、检修质量提出了更高的要求。这就要求基层站段合理划分、确定日常修与集中修的重点，关键设备上网点、线岔、电联结、锚段关节、分段分相、隔离开关、中心锚结、终端锚固线夹、棘轮补偿装置的巡视必须给予强化、检修质量必须给予保证。

（二）全面加强技能培训，专精人才与全面型人才培养并举

基层站段要在基本技能培训的基础上，利用“技能大师工作室”、“路局优秀技能人才”、“岗位能手”等多种手段的带动出一批多专多能的职工。不仅要全面加强专业高技能人才的培养，培养出一批能发现问题、解决问题、分析问题、预防问题的人才；还要重视多技能全面型人才的培养，培养出一批既能完成南自装置继电保护试验又能熟练检修ABB断路器的变电设备检修工，更要培养出一批既能完成箱变故障处理又能熟练检调线岔的网电检修工，使高铁普铁联动、（接触）网电（力）合一目标得以真真意义上的实现。

（三）建立健全牵引供电故障抢修制度

在进行牵引供电故障抢修过程中所使用的轨道作业车要根据救援列车的基本要求来进行选择，以更好的满足牵引供电设备抢修需求。基于此，有关部门及工作人员应重视对这方面的调查研究工作，对于已经出现过的各种故障情况要对其进行全方位的总结和完善，并且当故障解决之后，要对正常工作的动车组限速、接触网设备技术标准及抢修过程邻线限速的技术和要求进行分析。建立起定位装置、接触网腕臂、接触悬挂安装“一杆一档”等基础资料，尽量缩短抢修工作的时间，充分满足接触网的安装精度要求。

（四）深入研究牵引供电运行规律

应尽可能利用仿真计算，对直接供电条件下与撤除单个AT变压器等情况下动车组的通过能力及正常运行能力进行明确与了解。在对牵引供电进行设计时，要根据实际情况选择诸如正馈线两个单极开关上网、牵引变电所接触悬挂等方案，以有效的提升供电的灵活性，确保正馈线发生故障后依然可以正常运行。同时，要需要做好高速铁路雷击故障的分析和研究，从源头上减少雷击事故对动车组运行的影响。此外，还需要不断的改进和完善牵引供电故障标定技术，在对其进行了各种故障标定及短路试验的基础上，对实际运行阶段所遇到的持续跳闸故障进行探究，以更好的提升故障标定的精确程度，为故障性质及故障点的判定提供依据。

（五）完善细化作业指导书，全面落实标准化作业

供电段要对高铁、普铁不同厂家、不同类型的设备制定详细的作业指导书，作为指导检修的依据及标准。作业指导书要力求简单易懂、图文并茂，突出重点部位。检修时必须按照作业指导书进行作业，接触网螺栓紧固必须使用力矩扳手按照规定力矩进行紧固，开口销开口角度必须符合规定，螺栓穿向必须正确，各关键设备定位器、分段绝缘器、棘轮补偿、线岔的安装、调整、检修安装调整必须按作业指导书规定的步骤、方法进行。断路器的检修必须使用游标卡尺、塞尺进行测量，凸轮间隙、行程、超行程要调整到标准范围中间值。

（六）大力推行设备监测检测等新技术，深化大数据分析应用

1）实践证明，及时有效的监测检测对牵引供电系统的安全稳定起到了积极的预警预防作用。变电方面要重视变压器绝缘油色谱在线监测、避雷器在线监测、电缆头温度在线监测；接触网方面要大力推行6C检测、风速监测、绝缘子伞裙加装、绝缘子水冲洗、驱鸟器（剂）的使用。2）基层供电段要注意在监测检测、日常巡视检修的基础上开展、形成大数据分析，预判设备运行状态状况。变电方面进行变压器绝缘油色谱数据趋势及“三比值”分析、断路器行程（超行程）与温度及动作次数关系分析、直流蓄电池核对性充放电内阻变化分析、充气设备气压变化分析。接触网要在完善6C分析的基础上结合牵引供电管理系统、“一杆一档”、“一台一档”、人工巡视（添乘、轨道车巡视），整合数据，形成数据共享、平台共享；要积累大风天气下接触网运行状态的数据，开展分区风速与接触网关系的研究；要利用测温装置数据分析上网点、电联结的温度变化趋势并和红外测温进行对比。

（七）协调整治外部环境，降低不可预见安全风险

基层供电段要加强与路内外相关部门、机构的联系协调，下大力气解决或降低威胁牵引供电运行安全的外部环境安全风险。积极对接触网临近树木进行砍伐、削枝、限高、重植；上跨桥处加装防护栏、警示标，杜绝渗水结冰；加强上跨电力线路施工监管，保证上跨导线线索的强度、高度、弛度；污染地段要采取防止污染扩散的防护网等措施，提高绝缘子防污等级。加大设备改造投资，改造升级防雷水平，降低变电所地网接地电阻。

（8）推行“状态修”以提高设备维修的针对性

当前，接触网设备维修通常是依照《接触网运行检修规程》规定的周期和内容进行测量、维修。换言之，不管接触网设备状态怎么样，到达规定的检修周期就必须进行维修;没有达到检修周期规定的设备，即使运行状态不佳，也不能得到及时维修。通常的“周期修”有以下弊端:维修作业没有针对性，既造成天窗时间及人力、物力的浪费，又不能有效提高接触网的检修质量。要想实现“状态修”有一个前提条件，那就是必须有可靠、精准、快速的接触测量、检测手段。随着科技的进步，“供电系统6C”检测设备也不断普及，使得接触网动态性能和技术参数测量更加快速、便捷，这就为有针对性地开展“状态修”提供了坚实的基础。采用“状态修”的方法，既提高了检修的针对性和时效性，同时也提高了天窗利用率和有效性。

（9）做好集中修式的检修模式

按照“高定标准、严检慎修、过程控制、每检必优”的原则，在供电段推行接触网设备“集中修”。实现设备检修的专业化和集约化，达到修一年保三年的目标，不断提升设备检修质量。在大秦线接触网检修中采用了集中修式的检修方式，已经取得了不错的效果。以车间为单位，充分发挥人员、材料、机具和接触网作业车优势，集中骨干力量，做好牵引供电设备“集中修”，提高牵引供电设备管理水平和运行质量。一年中，1月和8月是温度最低和最高的月份，所以应分别在4月份、10月份开始对受温度变化影响大的设备进行检修，如线岔、补偿装置、线索驰度、腕臂和定位偏移，对不符合温度变化曲线的处所及时进行调整。

（10）提高接触网检测的科技化和自动化水平

目前，“供电系统6C”系统已经在电气化铁路上广泛使用:C1弓网综合检测装置、C2接触网安全巡检装置、C3车载接触网运行状态检测装置、C4接触网悬挂状态检测监测装置、C5受电弓滑板监测装置、C6接触网及供电设备地面监测装置。其中C1、C4设置在接触网检测车上，检测时附挂于列车上，车上的检测设备通过录像系统和微机数据处理系统可在运行中自动测量接触网的技术状态并筛选出超标处所，通过“供电系统6C”系统可以快速发现设备缺陷及隐患处所，防患于未然，确保供电设备的安全性及可靠性。提高接触网检测作业的水平势在必行。机械化、自动化检测设备可以保证接触网不间断供电，从而提高接触网间接带电作业的比重，减轻作业人员的劳动强度，提高检修质量和工作效率。

结束语

随着我国铁路特别是高速铁路的飞速发展，牵引供电设备技术设备新技术、新设备不断涌现，同时牵引供电设备的故障件数也在大量增加。因此掌握设备日常的运行规律，通过大数据进行详细的分析，找出找准安全风险，确定检修重点难点，科学制定检修方案，及时消除设备隐患，进而提升牵引供电设备运行质量，确保铁路运输不间断是牵引供电运行的管理工作的基本内容。

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