鐵路10kV電力設(shè)備維修策略探討

摘要：鐵路電力系統(tǒng)大多數(shù)是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，主要為沿線車站信號電源及站區(qū)生產(chǎn)生活設(shè)施供電，為信號電源供電的自閉、貫通電力線路采用兩端互為備供的供電模式。針對鐵路電力系統(tǒng)供電方式的特點(diǎn)，本文首先了列舉常見的故障類型，對故障原因和形成規(guī)律進(jìn)行分析，結(jié)合鐵路電力設(shè)備特點(diǎn)分析電力運(yùn)行檢修管理的現(xiàn)狀。以此為依據(jù)，提出基于運(yùn)行狀態(tài)的鐵路電力檢修策略，能夠有效降低生產(chǎn)成本，提高檢修效率，是適合鐵路10kV電力系統(tǒng)的檢修模式。

關(guān)鍵詞：鐵路，電力設(shè)備，狀態(tài)修

0 前言

鐵路10kV電力系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著鐵路沿線信號電源一級負(fù)荷以及沿線站區(qū)的供電任務(wù)，在鐵路供電系統(tǒng)中具有重要的作用。近年來，隨著鐵路體制改革和修程修制改革，部分供電單位電力和接觸網(wǎng)合并管理，受人員數(shù)量和停電時(shí)間的制約，在檢修、運(yùn)行及人員管理中以接觸網(wǎng)為主，電力專業(yè)管理逐漸呈弱化趨勢，電力設(shè)備檢修質(zhì)量和運(yùn)行質(zhì)量不高，故障率居高。因此，如何制定更科學(xué)的設(shè)備檢修制度，實(shí)施更高效的檢修管理方法，對提高鐵路電力設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和供電可靠性，降低故障率，具有重要的意義。

1 鐵路電力供電模式

鐵路電力系統(tǒng)由電源線路、配電所、饋出線路組成。區(qū)域中心配電所由多條饋出線，呈放射形供電模式，或不同饋線組成環(huán)形供電模式，供給站區(qū)各個(gè)生產(chǎn)單位。鐵路沿線信號主備電源由自閉和貫通電力線路供電，自閉、貫通電力線路一般采用兩端互為備供的供電模式。相鄰兩個(gè)配電所一個(gè)配電所主供，另一個(gè)配電所備供，當(dāng)主供的配電所開關(guān)跳閘時(shí)，備供的配電所開關(guān)可以自動(dòng)投入。兩端互供的電力系統(tǒng)如圖1所示。

2 電力設(shè)備故障原因及規(guī)律

2.1 常見鐵路電力設(shè)備故障類型

常見鐵路電力故障有短路、斷線、接地等類型。

發(fā)生短路故障時(shí)短路相電流突變升高，電壓降低，配電所斷路器跳閘。短路故障一般由于混線、搭接異物、電纜擊穿等原因造成。

單相接地故障時(shí)系統(tǒng)中的電力電纜、避雷器等設(shè)備承受的相電壓升高，長時(shí)間繼續(xù)運(yùn)行會(huì)造成對地絕緣擊穿，從而擴(kuò)大故障影響范圍。

電力線路一相斷線故障大多數(shù)發(fā)生為弓子線脫開、渡線斷開、電纜接線鼻子折斷或一相燒斷等，二相或三相同時(shí)斷線多數(shù)是由于導(dǎo)線被車輛刮碰或倒桿等原因。發(fā)生斷線故障時(shí)，如果導(dǎo)線沒有接地，主供的配電所一般監(jiān)測不到，備供的配電所從末端電壓的變化可以判斷線路發(fā)生斷線故障。斷線故障的后果是斷線點(diǎn)之后的電力變壓器一次側(cè)缺相，造成變壓器異音、溫升，負(fù)荷側(cè)電壓不正常影響用電負(fù)荷正常工作。

2.2 電力設(shè)備故障的原因

2.2.1 環(huán)境因素影響

鐵路區(qū)間電力線路供電臂和，路徑復(fù)雜，沿線情況多樣，有的要經(jīng)過山區(qū)，有的要經(jīng)過林區(qū)，有的經(jīng)過農(nóng)田。部分區(qū)段受環(huán)境限制，采用了較多的電纜。這些都是導(dǎo)致電力故障的因素。春夏交替時(shí)節(jié)，鳥類經(jīng)常在耐張桿、隔開桿上搭建鳥窩，經(jīng)常也會(huì)造成電力線路接地或短路故障，嚴(yán)重時(shí)燒損設(shè)備。

2.2.2 氣候因素影響

大風(fēng)天氣由于異物原因易造成單相接地故障，雷雨天氣可能發(fā)生短路故障造成開關(guān)跳閘。途經(jīng)農(nóng)田或垃圾場的線路，春季大風(fēng)天氣多，電力線路受輕飄物影響較嚴(yán)重，需要出動(dòng)較多人力反復(fù)處理。

2.2.3負(fù)荷原因影響

電力負(fù)荷大小受季節(jié)性影響較大，特別是一些站區(qū)、生活區(qū)和帶有鍋爐等負(fù)荷的電力線路，冬季負(fù)荷可能成倍增加，導(dǎo)致發(fā)生過電流跳閘。有的區(qū)段電力負(fù)荷增加變壓器增容后，沒有及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整配電所的電流保護(hù)定值，在大負(fù)荷時(shí)導(dǎo)致過電流跳閘。

2.2.4檢修原因影響

電力線路檢修不到位，多發(fā)生電纜引線鼻子折斷、弓子線脫開、絕緣子綁扎線脫開等，導(dǎo)致電力線路發(fā)生斷線或接地故障，影響正常供電。低壓設(shè)備檢修不到位時(shí)，多發(fā)生因電氣連接部位虛接氧化在大電流時(shí)發(fā)生燒損故障。

2.2.5設(shè)備本身原因

隨著運(yùn)行年限增加，部分設(shè)備絕緣狀態(tài)會(huì)逐漸下降，電力電纜、避雷器、互感器、變壓器等設(shè)備都可能因絕緣下降發(fā)生絕緣擊穿故障。在電力設(shè)備故障中，電力電纜由于絕緣工藝、運(yùn)行環(huán)境、電纜接頭等因素影響較多，故障占比較大，尤其春融季節(jié)，多發(fā)電纜故障。電力線路單相接地狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)間較長時(shí)，絕緣狀態(tài)相對薄弱的避雷器、電壓互感器、電纜等都可能引發(fā)絕緣擊穿故障。

3 鐵路電力運(yùn)行檢修現(xiàn)狀

3.1 電力運(yùn)行管理現(xiàn)狀

近年來，隨著鐵路供電系統(tǒng)修程修制改革，單獨(dú)的電力工、電力工區(qū)逐漸被拆并，電力專業(yè)合并到接觸網(wǎng)專業(yè)進(jìn)行外線融合管理。由于設(shè)備性質(zhì)和重要性的認(rèn)識(shí)程度不同，往往在運(yùn)行管理和維修管理中更偏重于接觸網(wǎng)專業(yè)，造成電力專業(yè)管理弱化，電力設(shè)備檢修也呈弱化趨勢。

3.2 電力設(shè)備檢修現(xiàn)狀

傳統(tǒng)鐵路電力線路采用周期性檢修模式。每年末制定第二年度檢修計(jì)劃，按照年度檢修計(jì)劃制定詳細(xì)的月度檢修計(jì)劃，根據(jù)計(jì)劃安排周期檢修。以時(shí)間為周期進(jìn)行全面檢修。采取電力、接觸網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一管理模時(shí)，日常天窗作業(yè)和巡檢測往往以接觸網(wǎng)檢修為主，組織電力設(shè)備集中檢修整治較為有限，電力設(shè)備難以得到全面精細(xì)化檢修。

4 電力檢修策略探討

4.1 電氣設(shè)備故障規(guī)律分析

新設(shè)備投運(yùn)后經(jīng)過一段時(shí)間的磨合期，運(yùn)行逐漸穩(wěn)定，一段時(shí)期內(nèi)故障率較低。設(shè)備運(yùn)行一定年限后逐漸呈現(xiàn)部件老化等現(xiàn)象，故障率會(huì)有所增加，如圖2曲線所示，該曲線叫作電氣設(shè)備故障和缺陷浴盆曲線。

如圖3所示，設(shè)備運(yùn)行達(dá)到一定年限后，部分功能會(huì)因老化等原因出現(xiàn)退化，運(yùn)行到P點(diǎn)后能夠檢測到缺陷或潛在故障，到達(dá)F點(diǎn)時(shí)功能失效，會(huì)發(fā)生故障。根據(jù)圖3曲線原因，設(shè)備維修應(yīng)該重點(diǎn)安排在P-F間隔內(nèi)，避免功能失效出現(xiàn)故障或引發(fā)事故。

4.2基于運(yùn)行狀態(tài)的檢修策略

根據(jù)P-F曲線原理，采取基于運(yùn)行狀態(tài)的檢修方式，是科學(xué)的檢修策略。正常情況下只進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，運(yùn)行期進(jìn)入P-F間隔期后，進(jìn)行具有針對性的狀態(tài)檢修。通過在線監(jiān)測手段可以準(zhǔn)確掌握設(shè)備發(fā)生實(shí)質(zhì)性故障之前的P-F間隔時(shí)間段，及時(shí)安排恢復(fù)性檢修。實(shí)施狀態(tài)檢修在降低設(shè)備故障率的同時(shí)，減少了綜合檢修費(fèi)用，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.3基于壽命的檢修策略

基于壽命的檢修策略在設(shè)備預(yù)期壽命期內(nèi)不安排檢修。在設(shè)備材料和制造工藝越來越高的前提下，很多設(shè)備都已經(jīng)具備免維護(hù)或微維護(hù)的水平。基于壽命的檢修需要結(jié)合相應(yīng)的在線監(jiān)測技術(shù)，以保證準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)。設(shè)備滿壽命期后，如果不能及時(shí)進(jìn)行更換，必須加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)測和檢修維護(hù)。

5 結(jié)束語

為保證鐵路信號電源一級負(fù)荷及鐵路站區(qū)生產(chǎn)生活設(shè)施的可靠供電，加強(qiáng)電力設(shè)備管理，制定科學(xué)高效的檢修策略是非常必要的。實(shí)踐證明，采取狀態(tài)修的方式科學(xué)可行，相比定期檢修大大降低了檢修成本，有效地減少了電力線路因檢修的停電時(shí)間，檢修效率高，經(jīng)濟(jì)效益好。

參考文獻(xiàn)

[1]許婧，王晶，高峰，束洪春.電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，24（8）.

[2]畢玉興，《電力設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)》，中國鐵道出版社，1995年，北京

作者簡介：李興榮，女，1971年3月，山西省大同市人，工程師，研究方向：鐵道供電。