高速鐵路牽引變電所的典型故障與處理方案

奚超

摘 要：牽引變電所被視為高速鐵路牽引供電系統的心臟，對高速鐵路安全運行起著至關重要的作用。為確保牽引變電所安全、可靠運行，必須及時發現其存在的各類故障，并及時的進行處理，盡量縮短停電時間。本文對我國高鐵牽引變電所運行過程中常見的故障進行了梳理，并對故障處理的方案進行了總結，以便迅速恢復設備正常運行，確保供電安全可靠。

關鍵詞：高速鐵路 牽引變電所 典型故障 處理方案

一、前言

隨著我國高速鐵路的飛速發展，對牽引供電系統提出了更高的要求。提高高鐵牽引供電系統的可靠性，確保高鐵供電系統運行安全是高鐵牽引變電所工作人員的重要任務。要提高其工作可靠性，就要減少并及時排除牽引供電系統的故障，縮短停電時間。本文對高鐵牽引變電所的典型故障進行了分析，對故障處理的方案進行了總結。

二、一次設備故障及處理

1、斷路器拒動及處理

斷路器發生拒動后，首先應查明故障原因。如斷路器只限于遠方操作拒動，可能原因有通道和通訊裝置故障、測控裝置故障、遠方/當地轉換開關接觸不良等。如當地操作仍然拒動，此時需區分是操作機構故障還是電氣故障，操作機構故障可能原因有機構卡滯、連桿斷裂、行程開關彈簧變形等。電氣故障原因主要有控制回路接線松動、分合閘線圈接線松動、合閘線圈燒損、信號未復歸、輔助接點粘連及接觸不良、控制回路失電、氣室低氣壓閉鎖等。

當發生遠方操作拒動時，首先應查看遠動通道狀態，查看供電調度界面有無控制回路斷線、低氣壓閉鎖等報警信息，值班員應檢查拒動斷路器有無異常，如檢查無異常，可再次遠方操作一次，若仍拒動則通知所內值班員在當地控制屏上操作，仍拒動則立即到該斷路器GIS柜本體進行倒閘操作。若在斷路器 GIS柜上操作仍拒動，說明斷路器拒動原因為本體故障，此時應立即合上相應的上下行并聯隔離開關使同方向另一行饋線斷路器向上下行接觸網供電，再對斷路器本體進行檢查，排除故障。

2、隔離開關故障及處理

開關拒動是隔離開關常見故障，主要原因有電機故障、分合閘回路不通、端子松動，閉鎖回路端子短接、機構卡滯、接地刀閘閉鎖等。當隔離開關發生遠動拒動時，供電調度可通知值班員當地進行倒閘操作，如當地操作仍然拒動，應啟用備用設備或使用并聯開關恢復供電，并通知檢修人員對設備進行檢查。

另外，分、合閘不到位也是隔離開關運行過程中常見的故障。當隔離開關三相同期合閘不到位時，適當調節主傳動桿的長度或合閘止釘間隙（增長主傳動桿），保證合閘到位；如果是三相不同期合閘不到位，可以適當調節不到位單相的傳動連桿長度（增長單相傳動桿），保證開關合閘到位。

3、主變故障及處理

差動保護、重瓦斯保護等繼電保護動作是高速鐵路牽引變電所主變常見故障。當變壓器重瓦斯保護動作或差動保護動作后，在未查明原因之前不得將該變壓器投入運行。

當重瓦斯動作時，其動作原因可分為變壓器內部故障和二次回路故障。此時應檢查變壓器油位、油溫、有無嚴重漏油等。如變壓器外觀正常，再檢查二次回路和保護模塊是否有故障，如以上均正常，須對油樣進行簡化分析及色譜分析，根據化驗結果和各項檢查結果進行分析，判斷故障原因，決定處理方案。

當差動保護動作時應檢查差動保護范圍內的各電氣設備的外觀有無異常，變壓器油位、油溫是否正常。 變壓器兩側有無短路跡象。差動保護裝置及相關二次回路有無故障。根據初步檢查情況，如懷疑是變壓器內部問題，應做絕緣電阻、直流電阻、變比、介質損失角、泄漏電流試驗，并取油樣做氣相色譜分析。當SF6斷路器出現故障時，應對其絕緣電阻、泄漏電流進行試驗、SF6氣體檢驗。根據檢查試驗結果進行分析，判斷事故原因，決定處理方案。

三、二次回路故障及處理

1、 二次回路故障常見原因：27.5KV壓互斷線、控制回路斷線、直流接地、母線電壓過低及事故照明回路故障等。

查找二次回路故障時必須是由兩人同時進行，采用電阻法及使用搖表時，必須斷開所有電源。采用電壓法和電位帶電測試時，必須確認所選用檔位的正確性，對二次回路進行故障排查的過程必須首先進行絕緣包扎，并且確保電壓回路不短路，電流回路不開路，防止直流接地。

2、二次回路故障查找的方法：

（1）導通法：要注意被測元件不能有旁路，否則檢驗結果會存在誤差，務必確保使用導通法檢查之前必須拆開旁路。

（2）壓降法：用萬用表表筆的正極連接正電位點，負極連接負電位點，測量正負極之間的電壓，若顯示數值為直流110V（或220V）左右，則證明電源電壓正常；然后依次對測量兩點之間的電壓進行測量，若測量結果過大或過小或無數字都證明故障在這兩點之間。

（3）電位法：先將萬用表打至直流電壓檔，測量正負極之間的電壓，確認回路電源電壓以及熔斷器正常，再按圖紙判定待測回路各點正常時的電位極性。測定正極之后，用萬用表負極接地，正極連接被測點，此時電壓應為電源電壓的一半左右，如果偏差較大，則說明該點與正電源之間存在故障，反之亦然。

3、直流接地故障的查找及處理

采用“分段法”，短時斷開直流供電回路，尋找接地點。當某一回路斷開，直流系統恢復，則說明接地點在這一段回路中，需要進一步進行檢查判斷。

（1）在直流盤或二次回路中判斷是正接地還是負接地 。

（2）確認直流接地所在的回路：在直流盤上依次斷開220KV合閘回路、27.5KV合閘回路、事故照明、控制母線、信號母線開關。

（3）確認是哪條回路故障，縮小接地范圍：依次在配電盤或端子箱內依次瞬時拔掉各開關控制信號回路小保險。

（4）切斷所有來路電源，對所判斷出的故障回路進行分段檢測。

（5）合閘回路接地：如果是環路供電，應將環線從中間回路斷開，分別合兩路合閘電源，判斷接地具體在哪一段，然后分別甩線以查出具體接地點。

（6）查找直流接地具體回路時必須邊甩線、邊接線，不得造成直流雙重接地和保護開關拒動。

四、電纜線路故障及處理

機械損傷、絕緣受潮、絕緣老化變質、過電壓、設計和制作工藝不良和護層的腐蝕是電纜線路常見故障。聲磁同步法是一種準確性和可靠性都很高的方法，探尋電纜主絕緣故障的精準位置時，這是首選的方法，當這種方法失效時再采用其他方法進行定點。

（1）首先將故障電纜金屬層兩端接地，然后用高壓信號發生器向電纜的故障相與金屬護層（或銅屏蔽）之間施加脈沖高電壓。

（2）打開聲磁同步法故障定點儀器，在高壓信號器十幾米外的電纜路徑上，察看儀器信號接收情況，如果接收不到，需要查看電纜兩端接地線是否良好，確保電纜故障周圍儀器能接收到脈沖磁場信號。

（3）根據測定距離的結果，結合電纜的走向，確認大體方位，攜帶聲磁同步法故障定點儀器，通過脈沖磁場的變化，確定電纜位置。

（4）在電纜的路徑上，移動定點儀器探頭的位置，觀看儀器屏幕顯示的聲波，直到顯示故障聲波，說明故障點就在附近。繼續移動探頭，到放電聲音波形前的直線段長度最短的地方，就是探頭對準的故障的精確點。

綜上所述，高鐵牽引變電所典型故障主要包括一次設備、二次設備和電纜線路故障。故障處理時應本著“先通后復”的原則盡快恢復送電，同時還要堅持人身安全第一的原則，一切作業必須有供電調度命令，嚴禁無令操作，臆測行事。一切作業均應做好安全措施，確保人身安全和設備運行安全。只有日常工作中不斷探索，總結故障查找及處理經驗，才能快速找到故障原因，獲得合理的解決方案，確保高速鐵路運行的安全性。

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