谈直驱式接触网开关控制系统的运用

谈直驱式接触网开关控制系统的运用

张海卫

中铁电气化局集团有限公司沈阳电气化工程分公司 ， 辽宁 沈阳 110000

摘要：接触网电动隔离开关无论是采用电缆控制方案还是光纤控制方案，均存在误动、拒动及误显示的问题。本文通过分析对比电气化铁路普遍采用的几种接触网开关控制方式，探讨目前采用直驱式接触网开关控制系统的优越性和施工运用中应该注意的问题。

关键词：电气化铁路；接触网；电动隔离开关；控制

1常规电缆控制系统方式

1.1控制原理

常规接触网隔离开关控制系统分别为电源电缆、控制电缆和信号电缆，为保证隔离开关的正常分合，电源电缆长期需带电，当控制站发出合闸命令时，控制电缆带电，使隔离开关机构箱内的合闸接触器带电并保持，合闸接触器接点接通电动操作机构箱内的电机回路，使电机正常合闸。信号回路采集操作机构的辅助接点，发出位置信号。

1.2存在的问题

由于控制电缆和信号电缆沿铁路线敷设，且距离较长，受27.5 kV接触网的影响，控制电缆存在感应电压，20世纪90年代，隔离开关普遍采用电缆控制，由于易受到接触网的电气干扰，控制及信号的可靠性不高，因此，2000年以后，随着电气化铁路的发展，电动隔离开关如果感应电压过大则操作机构的分（合）闸接触器将产生误动。另外信号回路受到干扰后，则产生误显示。

2光缆控制系统方式

2.1控制原理

为解决传统电缆控制方案存在的电气干扰问题，研究采用光纤控制方案。该方案在铁路沿线隔离开关附近设置接触网开关控制站，在接触网隔离开关处设置监控单元。控制站与隔离开关间设置1条电源电缆和1条光纤。当控制站发送合闸命令后，由控制站将命令通过光电转换传输至隔离开关的监控单元，监控单元接收到命令后再进行光电转换，控制隔离开关的操作机构。信号回路采集操作机构的辅助接点，通过光纤传输回控制站，发出位置信号。

2.2存在问题

光纤控制方案解决了铁路沿线电缆的电气干扰问题，比传统电缆控制方案的可靠性提高了很多。但是控制的误动和拒动及信号的误显示仍时有发生。主要原因如下：

1. 采用光纤控制方案后，隔离开关的操作机构电机电源回路仍需长期带电，当发生干扰时，操作机构箱内的合闸接触器带电，仍会带动电机回路进行误合闸。

2）为了实现光纤控制，接触网隔离开关附近设置监控单元，为了分回路供电及区分故障，设置若干空气开关，另外为了保护开关控制的弱电设备，需设置若干浪涌保护器。当监控单元或机构箱受到电气干扰时，任一浪涌保护器动作，则相应的空气开关将跳闸而使监控单元或开关操作机构箱失电，就导致隔离开关的拒动及误显示。

3）接触网机构箱工作环境比较恶劣，由于监控单元内部为电子元器件，对环境也较为敏感，因此故障率较高。

3直驱式控制系统方式

按照铁路总公司《接触网电动隔离开关远动控制优化技术方案》，对接触网隔离开关控制系统优化为直驱式控制方式，，将隔离开关机构箱简化，仅保留电动机回路、限位开关及辅助接点，为保证可靠性，电机选用直流电机。控制部分移至控制站（屏）内，控制和信号电源均采用直流电源，提高了操作和显示的可靠性。

3.1控制原理

接触网隔离开关控制站（屏）与接触网隔离开关之间采用4根芯线的电缆进行控制，机构箱内仅设置电机和辅助接点，控制部分均设置在控制室内。当控制站（屏）发送合闸命令后，直接将电压作用在机构箱内的电机上，合闸完毕后，电源失压，机构箱内失电。

3.2优点分析

1）电机驱动控制电路

监控装置配置完整的隔离开关控制回路和电机驱动电路，通过电缆与隔离开关操作机构连接，由监控装置内合/分闸接触器实现隔离开关的合闸和分闸驱动。

合/分闸命令通过接触器自保持，确保隔离开关动作过程中持续供电，保持时间根据隔离开关动作时间可设定。隔离开关合/分闸到位后对应机构内行程开关断开，监控装置内接触器经过设定的大于隔离开关合/分闸动作时间的延时后断开自保持回路，电路恢复正常，机构内电机回路不带电。

当隔离开关机构由于电机故障或其它机械故障不能正常合/分闸到位时，监控装置在延时结束后切断电机电源，避免电机长时间通电损坏元件或扩大故障范围。

2）信号指示电路

隔离开关机构的辅助接点接入监控装置，集中监控显示开关状态，同时送入开关量采集模块供遥信用。

监控装置引入控制方式转换开关状态和装置电源状态，实现自定义信号的输入。

开关量信号经过防抖处理后上送到供电调度和集中监控界面，同时监控装置内部记录操作和开关量变位信息，记录数据掉电不丢失，便于对开关动作情况进行分析。

3）控制电路

隔离开关合/分闸控制和信号显示采用独立的硬件电路，集中监控屏面上设直接控制开关按钮和显示开关位置的指示灯，在监控装置故障情况下可通过屏上按钮直接对隔离开关进行正常的合/分闸操作和显示。

开关监控装置设有远方、就地和禁止三种互相闭锁的控制方式。

正常状态下置于“远方操作”，由供电调度控制隔离开关，此时对应隔离开关的合/分闸按钮无效，防止触碰按钮造成开关误动作。

“就地操作”用于在集中监控屏上直接控制隔离开关，按下合/分闸按钮将直接接通隔离开关操作电路，该方式适合于通信或软件异常时紧急操作隔离开关或检修、调试隔离开关时使用。

处于“禁止操作”状态时，切断监控装置内合/分闸电路，隔离开关不能电动操作，但不影响开关位置信号的正确显示。该方式用于隔离开关本体检修时防止开关误操作。

4）操作条件和闭锁

接触网开关监控装置控制电路通过接触器触点实现合闸和分闸操作互锁，通过硬件防止隔离开关合闸和分闸操作回路同时接通而造成的故障。合/分闸控制电路具有自保持功能，通过按钮或远方指令触发合/分闸电路后可保持一定时间供隔离开关完成合/分闸动作。

系统输出至隔离开关操作机构的控制和信号回路均采用直流220V电源，减少外部电磁环境干扰。

5）控制电缆。为进一步提高抗干扰能力，连接隔离开关控制站监控系统和接触网隔离开关机构箱的电缆选用双屏蔽控制电缆，传输分合闸操作和返回信号，截面大小视距离远近而定。

3.3实际应用情况分析

通过对几条已投用的线路进行跟踪对比分析， 采用直驱式接触网开关控制系统故障率大大低于光缆控制方式，根据对发生的故障情况进行梳理总结，出现故障点主要在电缆外力损坏和开关辅助接点行程方面。

某工程项目出现一处网开关电缆接地故障报警，组织人员现场排查后发现，在电缆路径因施工外力破坏电缆绝缘导致电缆接地，对电缆进行接续处理后恢复正常。运行一段时间又发生接地报警，现场排查后还是上次处理的接头部位再次发生绝缘下降导致的故障，为避免故障重复出现，最终将这条控制电缆全部更换。

另一工程项目在调试过程中频繁出现网开关位置不定态故障报警，无法对开关进行控制，经技术人员现场多次研究，确认故障为开关辅助接点元件安装位置不合理，在操作过程中辅助接点故障导致开关报警，后经过全线整改后问题得以解决。

通过以上工程实例，提醒我们在工程实施过程中对电缆做好防护外，工程前期要对电缆长度精确测量，电缆配盘生产，最好不要出现接头；另外设备采购时要求供货商选用质量性能合格的辅助接点元器件，同时对设备运行可靠性要有一定次数的模拟操作，以提高设备运行的可靠性。

4结束语

直驱式接触网开关控制系统是一种较为可靠的接触网隔离开关控制方案，基本解决了误动、拒动及误显示的问题，要想彻底解决此类问题，还需要从施工、设备方面继续优化，最大限度的保障铁路行车安全和运营维护工作量。

参考文献

[1]中国铁路总公司《接触网电动隔离开关远动控制优化技术方案》运供[2015]37号.