地铁牵引混合变电所故障应急处理

地铁牵引混合变电所故障应急处理

莫堪连

身份证：44082519870202****

摘要：地铁供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能的系统，它不仅为城市轨道交通运行的电动列车提供牵引用电，而且为地铁通信、信号、照明、通风、空调、防灾报警、自动扶梯、给排水等系统提供电能。在城市轨道交通的运营中，供电系统一旦中断不仅会造成城市轨道交通运输的瘫痪，而且还会危及乘客生命安全和造成财产的损失。因此，高度安全、可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。

关键词：地铁；牵引混合变电所；故障应急处理

牵引供电系统（如图1）主要由牵引降压混合变电所和接触网组成。牵引降压混合变电所从主变电所获得电能，一部分经过降压和整流变成电动列车牵引所需要的直流电；另外一部分经降压后为车站动力照明系统提供380V/220V电源。地铁牵引混合变电所故障应急处理故障主要有以下几大分类：

1）、框架保护动作应急处理预案

2）、直流1500V开关故障跳闸应急处理

3）、整流机组故障应急处理；

4）、35kV进出线开关故障跳闸应急处理预案

5）、35kV馈线开关故障跳闸应急处理

6）、交直流屏系统故障应急处理

图1

1.框架保护动作应急处理预案

1.1框架保护分类

（1）负极柜电流型框架保护

（2）负极柜电压型框架保护

（3）整流器边柜框架保护（包括：1#整流器边柜（左边柜）框架保护、2#整流器边柜（右边柜）框架保护）

1.2框架保护动作的故障现象：

（1）负极柜电流型框架保护动作：故障所的直流1500V进线断路器（直流进线隔离开关除外）和直流馈线断路器全部跳闸，两台整流变35kV侧交流断路器跳闸，联跳相邻两牵引变电所对应的馈线直流断路器跳闸，以上所跳闸的直流馈线断路器都不启动重合闸，接触网上下行对应的供电分区停电。电调工作站收到故障所“负极柜电流型框架保护动作信号”、“双边联跳信号发出”和相邻两牵引变电所“双边联跳信号接收”。

（2）负极柜电压型框架保护动作：

（a）现象一：负极柜电压型框架保护动作时，故障所的直流进线断路器（直流进线隔离开关除外）和直流馈线断路器全部跳闸，两台整流变35kV侧交流断路器跳闸，不发联跳信号至相邻两牵引变电所对应的的馈线直流断路器。以上所跳闸的直流馈线断路器都不启动重合闸。接触网上下行对应的供电分区单边供电。

（b）现象二：负极柜电压型框架保护动作时，故障所仅发出报警信号，不会出口跳闸和联跳信号。

（3）整流器边柜电流型框架保护动作：

当整流器边柜电流型框架保护动作时，跳开相应侧的直流进线断路器和对应的整流变35kV侧交流断路器；此时该牵引所单台整流机组运行向相应供电分区提供十二脉波直流电。

（4）整流器边柜框架电压型保护动作：

当整流器边柜电压型框架保护动作时，跳开相应侧直流进线断路器和对应的整流变35kV侧交流断路器；此时该牵引所单台整流机组运行向相应供电分区提供十二脉波直流电。

1.3关键指引：

（1）整流器左、右边柜发生电流型或电压型框架保护动作时，不进行供电方式更改。该牵引所单台整流机组运行向相应供电分区提供十二脉波直流电。

（2）负极柜发生电压型框架保护动作时，电调尽快断开故障所的1500V馈线上网隔离开关，择机采用上下行线接触网越区供电的方式，以避免受电弓过分段时拉弧（适用1、2号线。5号线只报警，不出口跳闸，不需改变供电方式。

（3）负极柜发生电流型框架保护动作时，电调尽快断开故障所的1500V馈线上网隔离开关，采用上下行线接触网越区供电的方式，恢复接触网供电，减少停电时间，恢复列车运营。

（4）变电人员到达故障所后，断开故障所直流馈线开关发送双边联跳信号二次空开MCB，解除双边联跳功能。

（5）负极柜（或正极柜）电流型框架保护动作后，双边联跳信号发送，相邻牵引变电所的馈线开关跳闸，并且不启动重合闸，线路测试也不会被封锁。

（6）故障牵引所在没有经过彻底检查前不能送电。

1.4未端混合所负极柜框架保护动作运行方式调整方案。

（1）典型末端混合所（一）：某A混合所（见下图）

负极柜电压型或电流型框架保护动作时，在保护信号未复归之前，断开A所的1500V馈线上网隔离开关，上行线接触网实行单边供电方式。及时利用行车间隔合上A2113GK，下行线接触网实行大单边供电方式。（为防止故障所再次发生电流型框架保护动作，可采取通过现场断开故障所直流馈线开关发送双边联跳信号的二次空开MCB）。

（2）典型末端混合所（二）——某A混合所（见下图）

负极柜电压型或电流型框架保护动作时，在保护信号未复归之前，断开A所的1500V馈线上网隔离开关，及时利用行车间隔合上A2113GK、2124GK，上下行线接触网实行大单边供电方式。（为防止故障所再次发生电流型框架保护动作，可采取通过现场断开故障所直流馈线开关发送双边联跳信号的二次空开MCB）。

2.直流1500V开关故障跳闸应急处理

2.1故障现象

（1）直流开关故障跳闸：大电流脱扣保护、电流速断、电流变化率di／dt＆△I增量保护、定时限过电流保护、接触网导线热过负荷保护、双边联跳保护及断路器失灵保护。

（2）直流母排故障。

（3）装置控制电源失压引起直流断路器分闸。

（4）负极柜框架保护动作。

2.2关键指引

（1）检查直流开关跳闸情况，确认保护动作类型，查看本所和相邻牵引所直流开关重合闸、线路测试封锁、双边联跳动作情况，通知行调或厂调接触网受影响范围。

（2）判断重合闸成功时，立即告知行调通知司机按接触网瞬时失压流程限速、观察前方接触网状态，通知维调安排接触网人员添乘检查跳闸区段接触网状态。

（3）判断重合闸失败或线路测试封锁时，立即告知行调通知司机按接触网永久失压流程维持惰行进站，列车停稳后降弓。电调立即断开上网隔离开关，远程解锁线路测试封锁型号，采用分段测试送电的方法判断是否变电所设备故障。行调汇报司机降弓后，再合上上网隔离开关判断是否接触网故障。

（4）若带接触网测试送电成功后，立即告知行调通知司机逐一升弓，判断是否车辆故障，如未发生跳闸通知司机按流程限速、观察前方接触网状态，电调通知维调安排接触网人员添乘检查跳闸区段接触网状态。若带接触网测试送电失败后，立即告知主任调度、行调通知接触网故障区域，主任调度按规定启动接触网故障应急处理程序，电调通知维调安排变电和5）判断变电直流馈线开关故障的情况下，可采取更换备用断路器或越区供电方式恢复供电。

（6）现场确认因直流开关保护装置控制电源失压引起的直流断路器分闸，电调应及时恢复送电。

（7）直流母排故障、馈线开关重合闸未启动、失灵保护或仅双边联跳动作引起的跳闸，判断不是接触网故障的情况下，利用行车间隔择机进行越区供电或维持单边供电。

（8）越区隔离开关的闭锁条件：

a）相邻牵引所为该供电分区供电的直流馈线断路器在分位。b）相邻牵引所的越区隔离开关在分位。（注：5号线越区隔离开关无此闭锁条件）

c）本所的直流馈线断路器在分位。

8）负极柜框架保护动作按框架保护应急处理预案相关条款执行。

9）车辆段（停车场）牵引所直流开关故障跳闸、负极柜框架保护动作，原则上以变电抢修为主。若故障处理时间影响到列车出入厂时，必要时启动车辆段各区相互支援或正线向车辆段（停车场）支援供电应急倒闸，支援前电调与主任调度员、厂调制订支援供电方案。支援供电后须通知维调安排变电人员在各相关牵引所值班，安排接触网人员观察车辆段（停车场）接触网状况。

10）主任调度员、电调共同制定越区供电的停、送电方案，根据电调提供的影响范围主任调度员和行调制订行车方案，各岗位提前做好准备工作。

3.整流机组故障应急处理

3.1故障现象

（1）整流变压器过流保护、零序保护、过负荷保护、温度保护、直流开关失灵保护动作。

（2）整流器温度保护、逆流保护动作、直流过电压、过电流或谐波使整流器二极管保护、熔断器熔断动作。

（3）接触网近端短路、大电流短路造成越级跳闸。

（4）整流器边柜框架保护动作。

3.2关键指引

（1）检查故障跳闸情况，确认保护动作类型，查看整流机组动作及联跳情况，查看直流开关动作情况，通知行调或厂调接触网受影响范围。

（2）确认一台整流机组故障跳闸或直流进线开关跳闸，若未影响另一台整流机组正常运行的情况下，维持单台整流机组运行。抢修过程中注意断开故障整流机组内联跳小开关或连接片，避免引起另一台整流机组跳闸。

（3）确认两台整流机组故障跳闸，判断直流母排无故障的情况下，可维持直流母排自然越区供电

（4）整流器边柜框架保护动作按6.1条框架保护应急处理预案相关条款执行。

（5）露天区段因雷雨天气导致的开关跳闸，变电人员应仔细检查母线、变压器、整流器绝缘和受电动力作用变形等。

（6）接触网近端短路等原因造成的越级跳闸，在不影响正常运营时，判断直流母排无故障的情况下，可维持直流母排自然越区供电。

（7）因35kV进线电源失压导致相邻两个牵引所整流机组停电，判断直流母线无故障的情况下，可维持直流母排自然越区供电。列车紧密运行时，接触网的电压可能会很低，整流变压器可能会出现过负荷，直流馈线开关电流会超出整定值或热过负荷动作。直流馈线开关出现过负荷或保护动作时，要及时查明原因

（8）相邻两个牵引所整流机组故障，直流母线故障且必须利用越区隔离开关供电时，由于相邻两个牵引所的越区隔离开关操作是有联锁条件（注：5号线接触网相邻越区隔离开关之间未设置闭锁关系），远方不能同时进行合闸操作，需接触网人员进行当地操作。因此，电调可远控一个故障所的越区隔离开关实行越区供电，另一边实行单边供电。

（9）车辆段（停车场）牵引所整流机组故障、框架保护动作，原则上以变电抢修、投入单台整流机组为主。若故障处理时间影响到列车出入厂时，必要时启动正线向车辆段（停车场）支援供电应急倒闸（调整方案参见6.3.3条），支援前支援前电调与主任调度员、厂调制订支援供电方案，闭合车辆段（停车场）内钢轨回流单向导通装置。支援供电后须通知维调安排变电人员在各相关牵引所值班，安排接触网人员观察车辆段（停车场）接触网状况

（10）正线支援车辆段（停车场）的运行方式下，车辆段（停车场）允许列车的启动数量由接触网专业根据接触网现场实际载流能力、变电专业根据正线支援供电分区断路器保护定值共同确定列车启动数量通报电调、车厂调度，车厂调度按启动数量执行。

（11）主任调度员、电调共同制定越区供电的停、送电方案，根据电调提供的影响范围主任调度员和行调或厂调制订行车方案或支援供电方案，各岗位提前做好准备工作。

4.35kV进出线开关故障跳闸应急处理预案

4.1故障现象

（1）环网电缆开关光纤差动保护、过流保护、零序保护动作。

（2）SF6气室压力异常。

（3）大电流短路造成开关越级跳闸。

4.2关键指引

（1）检查故障跳闸情况，确认保护动作类型，查看母联备自投启动及相邻变电所对侧开关联跳动作情况，通知行调、厂调或环调车站受影响范围。

（2）光纤差动保护跳闸时，检查对侧开关动作及故障所300母联备自投开关启动情况，确认母联备自投启动成功时，检查下级供电影响范围，退出故障电缆线路，及时恢复受影响变电所供电。若母联备自投未启动或启动不成功时，退出故障线路，并不得再次通过故障所母联开关支援供电，可通过下级变电所母联开关支援供电。（3）零序保护跳闸时，检查主变电所相应侧接地变零序动作情况，检查下级供电影响范围，退出故障所该段母线及设备，并不得通过故障所母联开关支援供电，可通过下级变电所母联开关支援供电。

（4）35kV设备故障跳闸引起的停电，影响到变电所整流机组运行时，可维持直流母排自然越区供电。若因特殊需要进行越区供电时，确认接触网和列车无故障时，行调可在列车到站停稳后不安排司机降弓，电调择机进行越区供电。

（5）35kV开关柜SF6气室压力异常报警。

（6）主任调度员、电调共同制定恢复供电方案，各岗位提前做好准备工作。

5.35kV馈线开关故障跳闸应急处理

5.1故障现象

（1）动力变或整流变馈线开关过流保护、零序保护、过负荷保护、温度保护。

（2）SF6气室压力异常。

（3）大电流短路造成开关越级跳闸

5.2关键指引

（1）检查故障跳闸情况，确认保护动作类型，通知环调或厂调受影响范围。

（2）动力变馈线开关保护跳闸时，检查低压400V母联备自投启动及低压400V开关三级负荷开关动作情况，退出故障跳闸设备，及时通知变电人员检查设备，未检查设备不得对故障设备进行送电

（3）馈线开关零序保护跳闸时，检查主变电所相应侧接地变零序动作情况，检查下级供电影响范围，必要时退出故障所该段母线及设备进行检查。

（4）整流变馈线开关保护跳闸时，参照6.3条处理。

（5）35kV开关柜SF6气室压力异常报警。

（6）电调、环调共同制定恢复低压400V供电方案，各岗位提前做好准备工作。

6.交直流屏系统故障应急处理

6.1故障现象

（1）交直流系统故障总信号、交流屏馈线MCB跳闸、交流充电机电源消失。

（2）直流屏馈线MCB跳闸、直流母线电压异常、充电单元异常、单体蓄电池故障或欠压、直流绝缘监察报警

6.2关键指引

（1）查看故障报警情况，通知变电人员检查设备故障情况。

（2）交流系统故障报警时，检查低压400V开关和动力变停电情况，检查交直流系统切换动作情况，现场确认不影响运行时，可维持运营结束后处理。

（3）直流系统故障报警时，检查交流屏两路电源供电情况，通知现场检查是否蓄电池或充电单元故障，检查直流系统切换动作情况，确认直流母线电压不影响运行时，可维持运营结束后处理

（4）直流绝缘监察报警时，通知现场检查监控模块和直流正负极对地绝缘和电压，确认不影响运行时，可维持运营结束后处理。若现场检查直流对地绝缘或电压影响设备运行时，立即要求变电人员抢修，并维持开关运行状态，必要时择机实施越区供电。

结束语：地铁牵引混合变电所除为地铁列车供电外，还扮演着为车站其他设备进行电源供电，其重要性不言而喻，因此，如何快速处理牵引变电所故障，恢复正常设备供电，显得尤其重要，希望上述故障应急方案能供大家参考学习。

参考文献：

[1]林永顺.牵引变电所（第二版）.中国铁道出版社，2002

[2]贺威龙.电力牵引工供变电技术.西南交大，1997

[3]张华英.地铁直流牵引供电系统保护配合的探讨[J].电气化铁道，2001.