城市軌道交通供電設備故障統計分析

王 濤，沈延輝

（寧波軌道交通集團有限公司運營分公司，浙江寧波 315010）

1 寧波軌道交通供電設備近3 年的故障情況

截至2019 年底，寧波軌道交通運營累計開通1 號線、2 號線、3 號線以及寧波至奉化城際鐵路里程118.36 km、車站78座。最早開通的1 號線供電設備已經運行5 年，設備處于穩定期；最晚開通的3 號線供電設備運行近1 年時間，設備處于磨合期，基本覆蓋了設備主要使用期限。本次研究數據選取近3 年有故障編號的故障作為分析。

從2017 年初到2019 年底，寧波軌道交通供電設備有編號的故障共計發生315 起。其中：110 kV 設備31 個，35 kV 設備59 個，DC 1500 V 設備124 個，400 V 設備30 個，交直流屏設備53 個以及接觸網設備18 個（圖1）。

圖1 寧波軌道交通供電設備故障分布

2 出現故障的主要原因分析

根據現場處理和生產廠商的信息反饋，分析認為寧波軌道交通供電設備在運行過程中出現故障的原因主要有以下6 個。

2.1 產品質量方面

以35 kV 設備為例，設備故障因零部件損壞高達49%（圖2）。設備運行受累于局部元器件的損耗，主要有兩個因素：一是元器件本身的本質問題，設計時較少考慮到軌道交通實際運行環境，導致部分元器件在運行中極易損壞；二是備件倉儲保管問題，電氣元器件對儲存環境有著較高要求。目前，寧波軌道供電專業未對此做特殊的恒溫恒濕防靜電保管，這在一定程度上縮短了備件的使用壽命。

圖2 35 kV 設備故障原因結構

2.2 安裝質量方面

以400 V 設備為例，因控制線路接線松動引起的接觸不良或斷路造成的故障占到了23%（圖3）。這類故障產生原因也比較復雜多樣：首先，在設備安裝或更換相關元器件時，存在螺絲緊固不到位虛接現象；其次，在車輛每次經過設備區域時所產生振動，長時間也會造成接線端子松動；最后，接線端子長時間暴露在多塵的環境中，容易受到氧化、腐蝕等損傷，導致接觸點電阻改變、引起接觸不良的故障。

圖3 400 V 設備故障原因結構

2.3 維護人員誤操作問題

以DC 1500 V 設備為例，在124 個故障中出現3 次人為的誤操作導致故障發生占比2%（圖4）。這類故障產生的原因，一方面是現場維護人員對所操作的設備不熟悉，缺乏相關的維護技能；另一方面是維護人員責任心不強，未按照規章制度執行作業導致故障發生。

圖4 DC 1500 V 設備故障原因結構

2.4 天氣異常原因

以接觸網設備為例，大風、雷雨等天氣原因，吊弦和定位雙環有偏移，作業不規范導致的人為誤操作或工作遺漏，車輛行車時對線網的影響等。接觸網設備有別于變電開關類設備，經過日常維護基本可達到預期效果，但在惡劣天氣情況下，設備變得不穩定，故障多發生于此時（圖5）。

圖5 接觸網設備故障原因結構

2.5 系統軟件問題

以交直流屏設備為例，因系統軟件問題導致故障占13%，如圖6 所示，供電設備除設備自身系統軟件外，SCADA 系統軟件故障主要有程序運行出錯以及總控單元死機導致。

圖6 交直流屏設備故障原因結構

2.6 其他專業影響原因

以110 kV 設備為例，此類原因占比可達22%（圖7）。主要產生是受到其他專業在維護作業或出現故障時，影響供電系統的穩定進而導致故障。

圖7 110 kV 設備故障原因結構

對315 個故障原因進行梳理，可以看出供電設備故障有許多共性問題，其中配件的損壞與線路的接觸不良引起的故障占比高達60%，說明設備廠家的產品質量與施工安裝質量并不能讓人滿意（圖8）。這使得設備一旦過了質保期，業主方不得不采購大量的備件來應對故障發生[1]，使運營成本有一定的提高。

圖8 寧波軌道交通供電設備故障原因結構

3 應對策略

供電設備的穩定是整個軌道交道運行的前提條件，需要各個設備廠家不斷突破自己，生產質量過硬的產品；同時，也需要業主單位不斷創新優化管理模式，培養技術過硬的維護人員。提升軌道交通供電運行的可靠性和穩定性。軌道交通行業可在以下6 個方面開展工作。

（1）針對產品質量問題。可以采用全面維護原則，將產品質量、設計問題等向前延伸[2]，從設計之初就要綜合考量后期維護工作，及時委派專業經驗豐富的人員參與系統設備設計、生產制造過程。

（2）針對設備安裝問題。使用更加科學的標準化、智能化的方法全過程監督設備安裝[3]，在每個環節上層層把控、環環相連、有條不紊地將設備維護理念實施至每個階段。

（3）針對員工操作問題。對不同水平員工進行分層培訓[4]，新員工培訓以專業系統化知識、專業應急處理及維護所需規章制度等為主，骨干員工的培訓以深度維修、故障處理以及應急處置等為主。

（4）針對異常天氣問題。優化巡檢制度，在惡劣天氣發生前、后有針對性的所轄設備進行特巡工作[5]，尤其針對接觸網，在大風、雷雨天氣適當將維護人員安排至各個車站駐站觀察，發生故障時可迅速響應處理。

（5）針對系統軟件問題。優化檢修內容，在日常月檢中對設備系統軟件進行初始化工作，無故障重啟設備。及時清理內存來保障系統運行的流暢性，避免因系統運行卡頓而引起故障[6]。

（6）針對專業影響問題。加強各專業溝通，建立專業管理互通機制，對專業的重要、典型問題及時進行交流討論，促進專業技術的提高。同時，參與專業技術攻關，做好指導和規劃[7]。

4 結束語

本文從寧波軌道交通供電設備故障發生的概率角度從數據分析的視角軌道交通供電設備故障[8]，以電壓等級將設備分類研究，進一步對各項統計數據分析故障原因。發現故障主要原因在于產品質量、安裝質量、維護人員誤操作、天氣異常原因、系統軟件問題以及其他專業影響等六大原因[9]。針對發現問題采用針對性的應對策略以保障軌道交通供電安全[10]，為軌道交通行業供電設備日常維護提供一種思路。