铁路牵引变电所故障跳闸的原因和处理措施

铁路牵引变电所故障跳闸的原因和处理措施

梁伟

中铁电气化局集团有限公司沈阳电气化工程分公司，辽宁 沈阳 110000

摘要：随着中国经济不断发展，电气化铁路发展迅速，在铁路运行过程中，需要消耗大量电力能源，以保证电气化机车正常运行，为保障铁路牵引供电系统有效运行，电气化铁路牵引供电系统内单独设置牵引变电所，以提供铁路系统专用等级电压及继电保护系统。但对于牵引变电所来说，常见的问题是跳闸故障。本文主要分析了铁路牵引变电所的跳闸问题，阐述了具体原因，并提出了相应的解决方案，希望为有关人员提供参考。

关键词：牵引变电站；跳闸故障；原因；解决办法

前言：

现代铁路运输不再使用煤炭作为能源，而是使用电力来保证车辆的运行。但是，在铁路牵引供电系统，每个牵引变电所经常出现跳闸故障，严重影响铁路车辆的运行和车辆上的电子设备。

1铁路牵引变电所故障跳闸的主要原因

牵引供电系统对电气化铁路至关重要，能够根据实际情况为电气化铁路提供高效、清洁的牵引电源。在实践中，有必要优化和改进电气化铁路牵引变电所现有运行机制和系统。同时尽可能在线路上配备相应的智能自动监控管理设备，使效果更加智能化。只有这样，才能迅速有效地查明问题类型及根源，根据精确的故障定位加以迅速处理。因此，如果牵引供电系统出现故障跳闸，电气化铁路将失去机车动力电源，造成列车停运。因此，研究分析铁路牵引变电所跳闸的原因，提出并实施相应的处理措施是非常重要的。

1.1牵引变电所故障类型

牵引变电所是铁路供电系统的核心，在牵引变电所运行过程中会出现继电保护装置动作，导致接触网停电。导致牵引变电所保护装置动作的原因分很多种，主要有：接触网短路导致过流保护动作（距离保护动作）、机车追踪时间过短导致过负荷动作、主变故障导致差动保护动作、主变两套保护定值不匹配导致保护跳闸、主变两套保护装置中有一套保护装置二次接线错误导致保护误动作、外部雷击导致保护装置保护板电子元件损坏导致保护装置越级跳闸、因施工质量问题导致保护跳闸等。

1.2区域电网并不完善

铁路牵引供电系统主要以地方区域电网为电源，受到外部区域电网设备影响严重。供电区的外部供电条件和线路稳定性直接影响铁路牵引变电所的供电质量。以大秦线为列，近年来大秦线持续扩容，电力需求增加，当地电网建设与铁路建设步伐不同步，大大降低了电能质量。最明显的问题是供电线路过长，增加了供电线路出现故障的概率。与此同时，山区复杂的自然条件和大量隧道严重阻碍了区域电网的建设，在山区建造的大多数电气化铁路也是如此。

1.3牵引工况影响

主要指电力机车运行状态下接触网网压及电流的变化。牵引变电所设计时会充分考虑近期及远期容量，根据现在电气化铁路运行状况及沈阳铁路局调度所反馈信息，即便在铁路春运期间（列车追踪间隔为5mit），接触网网压依旧满足电力机车的需求（网压高于25kV），但由于供电臂负荷增大，牵引变电所会出现过负荷跳闸，因此春运期间，牵引变电所会将过负荷系数调大。

2铁路牵引变电所跳闸故障的解决办法

2.1为变电站的数量作出合理有效的安排

在牵引变电所设计时，做好近期、中期、远期规划，同时与相关专业做好对接工作。如果设计时只考虑近期成本（主变耗电量），很容易出现因增加区间货场等原因造成的牵引所长期过负荷问题。如果设计时主变容量过大，会造成长期容量闲置，浪费社会资源。

2.2合理规划铁路走向

为了更好地保证电网密度不同也不会对牵引变电所供电产生严重影响，铁路线路必须合理有效地设计，迂回线路的出现应尽量减少，有效地防止坡度上升，虽然没有办法避免上升现象，但供电线路的长度应尽可能短。此外，指挥控制中心必须严格控制车辆运行频率，以避免车辆运行期间出现频繁高峰或频繁低谷期，从而更好地确保牵引变电所的电力供应稳定和可靠。此外，在运输负荷过重的情况下，应建立适当的控制手段，适当考虑牵引供电系统的实际供电能力，以确保牵引所内设备不受损害。

2.3加大智能监控设备的研发和应用

加大铁路牵引所智能监控设备的研发和应用，增强智能设备对供电设备的监控能力及故障判断能力，通过智能监控设备和大数据网相结合，实现智能设备对故障发现、判断、处理、上传大数据库、纠偏等一条龙的处理方式。在故障发现的同时，故障全流程数据应上传至调度中心，后台人员实时监控牵引所内设备运行状态，必要时应进行人工干预，保证牵引供电系统安全、可靠、高效的运行。

3实例分析

3.1基本概述

本文举的例子是一个普速铁路牵引变电所（沈局、沈金线、沙岭牵引所），在该变电所，馈线211断路器（沈阳方向）跳闸，待定值调整并合闸后，又引起不同类型的保护装置动作，对列车部件的安全稳定运行产生了非常严重的影响，同时也可能扰乱社会和谐稳定，如果故障不能及时处理，将对稳定的运输秩序造成严重破坏。

3.2

主要跳闸原因

该牵引变电所主变安装容量为2×（12.5+12.5）MVA，运行前期主变容量基本满足要求。但是，由于新增货场，供电臂出现了超负荷现象。牵引所单个供电臂设计负荷为12.5 MVA，最大电流为454A，但牵引所变压器在实际运行期间单个供电臂承受最大电流681A，实际负荷为设计负荷的1.5倍，导致牵引所频繁跳闸。

3.3处理措施

首先根据保护装置显示的故障类型及故障电流大小（664A），将该供电臂的过负荷系数调整为1.5倍，但列车运行时，该断路器又出现过电流保护动作（454A），之后又出现重复过电流动作，经过研究过电流动作值不能继续调大，投入低电压启动过电流保护（60％U，544A），列车运行一段时间后又出现距离保护动作，经过计算，决定将距离保护的保护范围缩小（电阻值调小为原值的60％），之后未出现过类似故障跳闸。此次故障导致牵引变电所多次因同一问题根源故障跳闸，使列车多次因故障停车，其中原因主要是大家对各个保护的原理不够清楚，不能够根据故障原因将保护定值一次调整到位，因此才出现了重复跳闸，多次调整的结果。

结语：

铁路正常运行时，保证铁路牵引供电系统安全可靠运行的核心是牵引变电所，而牵引变电所在运行过程中会发生故障跳闸，引发故障的原因、影响因素比较多，常出现外电线路故障停电（备自投不动作）、过负荷保护、差动保护、距离保护等形式的故障跳闸。因此，对牵引变电所引发故障的具体原因进行综合分析，及时找出解决方案，及时解决问题，从而更好地保证牵引变电所安全、稳定可靠的运行，使铁路行业朝着更高水平发展下去。

参考文献:

[1]李冉.影响大秦线牵引变电所安全可靠性的因素探讨[J].电气开关,2019,(04):41-42.