軌道交通中直流開關故障調度處理淺析

王磊

摘 要：簡要介紹無錫地鐵的直流牽引供電系統，剖析直流牽引饋線開關故障跳閘情況，梳理總結了一套故障調度處理思路，并針對目前無錫地鐵電客車的集電靴存在的不足之處，提出較為合理的完善改進措施，提高了故障處理的效率。

關鍵詞：接觸軌;城市軌道交通;直流饋線開關;故障跳閘;故障處理;集電靴

中圖分類號：U231.8 文獻標識碼：A

0 引言

全國多個城市的軌道交通行業都在蓬勃發展，無錫地鐵的3號線一期也在2020年如期而至，為廣大市民提供了更多的出行選擇。在軌道交通行業中，直流牽引供電系統擔任著極其重要的角色，其相關設備應滿足自動化需求。而在運行中發現，直流饋線開關故障跳閘的情況屢有發生，該故障可能會造成嚴重影響，甚至中斷列車運行，為了盡可能縮短接觸軌故障的停電時間，減小對客運服務運行影響。作為電力系統運行的調度人員，要充分利用設備特性，積累運行經驗，總結出安全、高效的故障調度處理方式、方法。設備設計并非毫無缺陷，也有電客車集電靴無法自動收放影響故障調度處理的問題存在，通過對現場設備多方面分析，設想出完善建議，從而能進一步提高故障調度處理效率。

1 無錫地鐵直流牽引系統概述

1.1 無錫地鐵直流系統設備組成

無錫地鐵的每個牽引降壓混合變電所都設有兩套整流設備，由35 kV整流變壓器和整流器組成，整流變壓器（主要作用是變壓，將35 kV交流電降低為1 180 V交流電）高壓側并接于35 kV同一段母線，兩組整流器DC1500V側饋出至同一母線（單母線不分段方式），這兩套整流機組運行方式為并列運行，并產生等效24脈波的直流電，通過饋線柜將DC1500V直流電供至接觸軌，正線運營列車由集電靴從第三軌受電，后經過鋼軌以及回流電纜回流至牽引變電所的負極柜中，這樣便形成了完整的電流回路。

該系統組成部分及主要設備為整流機組、DC1500V直流饋線開關、接觸軌、鋼軌、回流電纜、均流電纜、鋼軌電位限制裝置、負極刀閘等。

1.2 正常及異常運行方式

在地鐵列車正常運行的情況下，正線接觸軌由接觸軌兩端相鄰的牽引變電所提供列車牽引電源，即正線接觸軌雙邊供電;車輛段、停車場接觸軌由場段內的牽引變電所提供列車牽引電源，即場段接觸軌單邊供電。

當地鐵正線除了兩端的一座牽引變電所因故障或其他原因退出運行后，通過遠方或就地合上越區刀閘，由相鄰兩座牽引變電所對影響的接觸軌供電區域實現“大雙邊”越區供電。

當地鐵正線兩端站牽引變電所因特殊情況無法運行，其對應接觸軌區域由鄰接牽引變電所實現單邊供電;當受影響的供電區域與停車場或車輛段牽引變電所相連，則可以通過場段的牽引變電所對受影響區域構成“大雙邊”供電。

當車輛段、停車場牽引變電所退出運行，由于場段的接觸軌區域為單邊供電，則可通過合上越區刀閘，由相連正線牽引變電所向受影響的車輛段、停車場接觸軌越區供電。

在正常情況下，無錫地鐵牽引變電所的兩套整流機組的運行方式為并列運行，當其中一套因特殊情況不能正常運行時，另一套整流機組保持正常運行，并由相關人員嚴格監視設備情況;當運行的單套整流機組又出現異常時，必須立即將其退出運行，并將故障設備與正常設備隔離。

1.3 無錫地鐵直流牽引供電能力

單邊供電時，一個直流牽引供電分區最多只能有2列列車同時啟動。

大雙邊供電時，兩個越區相連的直流牽引供電分區最多只能有4列列車同時啟動。

如果區間內有更多的車輛，應對其下達啟動順序，避免直流饋線開關因多次列車同時啟動導致電流疊加發生跳閘。

考慮受到牽引系統電壓及鋼軌電位的限制，單邊供電方式一般需要對行車密度進行限制，同時單邊供電方式能耗較大，因此在現有條件允許實現大雙邊供電的情況下，盡量不采用單邊供電方式。

2 直流跳閘故障處理

2.1 原則

防止牽引供電系統的故障擴大，防止造成更大影響，消除或隔離故障的根源，快速解除故障對人身和設備可能造成的安全威脅。

縮減牽引供電系統停電時間，盡可能保持接觸軌供電和設備持續運行。

2.2 故障類型

直流饋線開關保護動作跳閘，除低電壓保護、熱過負荷保護其它保護出口動作均可視為線路故障（低電壓保護、熱過負荷保護為系統不正常工作狀態引起），直流饋線線路故障可分為三類五種情況。

三類：直流饋線開關本體故障、接觸軌+饋線部分刀閘靜觸頭、直流饋線短電纜+饋線刀閘動觸頭。

五種：主跳、聯跳所開關本體故障、主跳、聯跳所直流饋線短電纜+饋線刀閘動觸頭故障、接觸軌+饋線刀閘靜觸頭。

2.3 處理思路

牽引供電是為了提供列車運行的動力能源，因此當接觸軌停電以后，要第一時間通知列車監控人員，方便及時采取相應措施：阻止列車進入接觸軌停電區域;安排停電區域區間正在行駛的列車盡量惰行至前方車站，其他列車調整為休眠狀態。

開關跳閘后，故障與電源并未隔離，要及時操作將電源與故障點進行隔離，使兩者間產生明顯斷開點。

故障處理原則要縮減系統停電時間，根據故障現象通過試送電方式及時恢復接觸軌供電。

接觸軌是否恢復供電，都要及時通報，方便后續行車調整及乘客組織。

因此直流饋線開關故障跳閘后，基本處理思路是：通報信息 隔離故障 調整供電方式 通報信息 跟進總結。

3 存在問題及改進建議措施

無錫地鐵目前參與運營的電客車取流部件即集電靴未設置自動收放功能，當直流饋線開關故障跳閘后，雖電客車已進入休眠，但集電靴與接觸軌并未隔離，即與故障設備未形成物理斷開點。

如果故障原因為電客車高速斷路器至集電靴間線路（如圖1所示）故障接地導致直流饋線開關跳閘，接觸軌并無故障，但仍無法恢復送電。

電客車的故障集電靴不能及時收起就無法被救援工程車牽引途經有電區至存車線或回場段，因為會導致其它供電分區接觸軌開關跳閘失電，擴大了故障范圍。

若采用人工手動收起集電靴，六節編組的電客車共有20個集電靴，該操作耗時耗力，在故障發生的緊急關頭嚴重影響故障處理效率。

建議：（1）后續用于三軌供電的電客車生產改用可自動收放集電靴設計;（2）對現有電客車的集電靴進行可自動收放升級改造。這樣軌、靴故障可清晰判斷并及時處理，大大縮短了故障停電時間，將故障對運營影響降到最低。

參考文獻：

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