城市軌道交通接觸網隔離開關電操作機構箱故障分析與處理

摘要：介紹了廣州地鐵二號線通力隔離開關電操作機構箱控制原理，對其常見故障進行了分析，并提出了相應的處理措施。

關鍵詞：牽引供電系統;接觸網;電操作機構箱;故障分析

0 引言

隨著地鐵供電系統綜合自動化水平的不斷提高，電動隔離開關在城市軌道交通中得到了廣泛應用。廣州地鐵二號線接觸網上網隔離開關均采用電動隔離開關，實現了電力調度遠程控制開關分合閘操作，因此做好隔離開關電動操作機構的維護保養至關重要。接觸網隔離開關在運行過程中出現的故障主要有隔離開關刀閘本體故障、刀閘傳動機構故障以及隔離開關電操作機構箱故障，本文重點討論隔離開關電操作機構箱故障。

1 電操作機構箱電氣原理介紹

隔離開關電操作機構箱電氣回路包括控制回路、加熱器回路以及反饋回路。本文以成都通力集團股份有限公司生產的控制回路額定電壓110 V的GWZ型直流電操作機構箱為例，對其電氣原理進行說明，如圖1所示。

控制回路可分為電機主回路及二次控制回路。二次控制回路中包含就地和遠方電動操作控制回路。加熱器回路主要由加熱器電源MCB、加熱板組成。加熱器電源打開后，加熱板產生熱量調節操作箱內溫濕度。反饋回路主要有故障反饋回路、位置反饋回路，故障反饋回路包括MCB跳閘反饋回路，位置反饋回路包括電操作機構箱遠方或就地電動操作模式反饋回路、隔離開關刀閘分合閘位置反饋回路。

2 隔離開關電操作機構箱常見故障

在日常運營中，通力隔離開關電操作機構箱常見故障有熱繼電器跳閘、電機制動器故障、電機制動器與電機轉軸間銹蝕、繼電器故障、1D端子排接線端子松脫或氧化、HK輔助開關故障、閉鎖回路故障等。

（1）熱繼電器跳閘。熱繼電器跳閘一般是電機過載運行造成內部熱元件受熱彎曲所致，出現過隧道潮濕導致電機剎車部位嚴重生銹、剎車燒壞以及剎車緊固力矩過緊而引起的跳閘。當熱繼電器跳閘時，開關無法進行遠方及就地電動操作。（2）電機制動器故障。電機制動器線圈本身制造工藝不達標、線圈匝間絕緣層老化、過電壓、運行溫度過高等原因造成匝間線圈短路燒斷，導致電機制動器在接通電源時不動作。此類故障將造成隔離開關電機過載運行，縮短電機使用壽命，嚴重時甚至會直接造成熱繼電器跳閘，導致隔離開關無法電動操作。因此，要做好隔離開關的日常檢修維護工作，按周期對電操作機構箱體器件進行檢查，發現故障及時處理。（3）電機制動器與電機轉軸間嚴重銹蝕。受隧道潮濕影響，若隔離開關電操作機構箱防潮措施落實不當，將造成電機制動器與電機轉軸間嚴重銹蝕，進而導致電機運行卡滯，引起熱繼電器跳閘。（4）繼電器故障。繼電器常見故障為線圈燒壞，導致線圈通電時觸點未接通;或某一對觸點被氧化，導致與接線端子接觸電阻過大，造成控制回路不導通。此外，繼電器續流二極管因承受過高的反向電壓被擊穿時，也可能造成繼電器通電后不動作。（5）1D端子排接線端子松脫或氧化。1D端子排接線松脫的原因可能是線路施工時接線未緊固或施工質量差，電操作機構箱長期運行振動導致接線松脫;而外部環境潮濕則將導致1D端子出現氧化現象。當1D端子排接線端子出現松脫或氧化時，都將影響隔離開關正常的電動操作。（6）HK輔助開關故障。HK輔助開關主要用于反饋開關分合閘位置信息以及越區開關與相鄰變電所的聯鎖關系。HK輔助開關主要的故障原因為內部旋轉觸點動作不到位，造成輔助開關反饋分合閘位置端子未及時導通，導致開關刀閘位置反饋信號異常。（7）閉鎖回路故障。閉鎖回路故障主要表現為控制回路中與外部斷路器閉鎖的接點為斷開狀態，原因為外部閉鎖條件未滿足或閉鎖線存在斷路的情況。閉鎖接點斷開將導致隔離開關無法正常電動操作。

3 故障處理步驟

隔離開關故障處理以“先通后復”為原則，盡可能減少對正常運營的影響。當接報開關無法操作時，接觸網人員要第一時間趕赴現場確認開關刀閘狀態，并根據電力調度指令進行操作。現場搶修人員對電動隔離開關進行倒閘時，優先采取就地電動操作，以便后續進行電操作機構箱的故障分析處理;若就地電動無法操作，則采取手動倒閘操作。若有充足的搶修時間，則可在電動操作失敗時進行檢查處理;若時間緊急，則必須先將開關倒閘，待運營結束后申報計劃處理。在進行隔離開關電操作機構箱故障處理時，要根據電調及現場操作情況、設備狀態制訂檢查方案。一般分以下情況進行檢查。

（1）隔離開關無法遠方電動操作分合閘，但就地電動操作分合閘正常。當出現此類故障時，基本可以排除隔離開關操作箱電機主回路故障，此時需檢查遠動控制回路的通斷以及遠動控制分合閘繼電器狀態是否良好。當檢查電操作箱內遠動控制回路及分合閘繼電器正常時，進一步檢查遠動控制分合閘信號線與電操作機構箱端子排的連接是否存在虛接情況，若檢查正常則可排除電操作機構箱的問題，此時要排查外部設備的問題。

（2）隔離開關遠方電動操作和就地電動操作分合閘均失敗。當出現此類情況時，首先要檢查控制電源是否正常，控制電源MCB、熱繼電器是否跳閘，若出現跳閘則先復位。若未出現跳閘，則重點檢查二次控制回路、電機回路通斷情況及器件狀態。檢查1D端子排控制回路接線的緊固情況。若檢查無異常，則依次檢查就地電動分合閘控制回路、遠動分合閘控制回路通斷情況，檢查遠動和就地電動分合閘繼電器線圈電阻是否正常，接觸器KM線圈電阻是否正常。若以上檢查無異常，則檢查電機和制動器狀態是否正常，測試線圈電阻是否在正常范圍內。

（3）隔離開關刀閘分合不到位。出現此類情況，一般是隔離開關機械部位卡滯或電機制動器與電機轉軸間銹蝕或電機制動器緊固力矩過大，造成隔離開關剛動作不久就引起熱繼電器跳閘，導致開關刀閘動作不到位。因此，要檢查隔離開關刀閘機械部分動作情況，檢查制動器與電機間是否生銹嚴重，或制動器緊固力矩是否過大等。此外，要檢查電機制動器本身是否正常工作，若電機制動器接通電源后未動作，將造成電機過載運行，從而導致熱繼電器跳閘。

（4）隔離開關正常電動操作，但反饋信號異常。當出現此類情況時，首先檢查1D端子排上反饋信號的端子接線是否緊固;測試分合閘到位反饋信號端子間電壓是否正常，通斷情況是否正常;檢查輔助開關HK是否動作正常。

4 案例分析

（1）現場情況。某日，某站點隔離開關無法遠方及就地電動操作，手動操作開關分合閘正常，操作過程中無卡滯現象。現場檢查隔離開關電操作機構箱內未出現熱繼電器或MCB跳閘，現場未聞到有燒焦味。（2）故障處理情況。針對此情況，首先檢查控制回路電源均正常，接著檢查隔離開關遠動和就地電動分合閘控制回路通斷情況以及電操作機構箱內部器件狀態是否正常。經過測量，發現隔離開關電操作機構箱閉鎖反饋接點不導通。檢查閉鎖條件是否滿足。該隔離開關為上網隔離開關，只與上級斷路器有閉鎖關系，現場在變電所RTU柜上相應反饋信號接點上測試正常，反饋信號端子間為導通狀態。檢查閉鎖線路通斷情況。將兩條閉鎖信號線分別從RTU柜和電操作機構箱上拔出，并選擇任一端進行短接，另外一端用萬用表測量通斷;若不導通，接著找第三條狀態正常的信號線，將該信號線分別從RTU柜和電操作機構箱端子排上拔出，利用該信號線與閉鎖線兩兩測試，找出故障線路。結果發現一根閉鎖線存在斷路現象，更換備用線后，開關恢復正常電動操作。

5 隔離開關日常維保注意事項

（1）加強設備巡視，在潮濕天氣時及時打開電操作機構箱內加熱器，露天段的設備箱體建議加入適當的干燥劑，保證箱體內濕度正常。（2）按周期開展隔離開關檢修維護，電操作機構箱要定期除塵，檢查各個器件狀態，做好測量數據記錄，為后續檢修維護提供參考依據。（3）隔離開關二次電纜在施工鋪設時，注意做好防護措施，防止外部絕緣層破損;運營中定期對電纜絕緣情況進行測試，檢查二次電纜狀態是否正常。

6 結語

綜上所述，本文詳細介紹了通力隔離開關電操作機構箱的常見故障以及發生故障時的處理步驟，并總結了日常維保注意事項，對于地鐵運營過程中接觸網隔離開關電操作機構箱的設備維護、故障分析及處理有一定的指導作用。

[參考文獻]

[1] 韓軒.高速鐵路供電SCADA系統典型故障分析及處理辦法[J].科技與創新，2018（16）：15-17.

[2] 劉占通.接觸網隔離開關監控系統常見故障分析[J].科技資訊，2017，15（9）：61-62.

[3] 靳玉海.接觸網隔離開關常見故障分析及處置措施[J].上海鐵道科技，2014（4）：77.

[4] 朱大奇.電子設備故障診斷原理與實踐[M].北京：電子工業出版社，2004.

收稿日期：2021-03-22

作者簡介：劉凡（1993—），男，江西贛州人，助理工程師，從事城市軌道交通接觸網設備維護管理工作。