谈电气化铁路变电系统主要电器设备检修及故障处理

学术论文 2017-11-20 11:46:15
  电气化铁路的正常安全运营离不开牵引供电系统,牵引供电系统是电气化铁路的主要装备之一,牵引供电系统是电力装置的总称,是将电能从电力系统传送给电力机车的装置。牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网这两大部分组成,它将国家电力系统输送的电能变换为电气化铁路电力机车适合使用的形式,以电力机车为牵引对象,完成牵引任务。随着我国电气化铁路的不断发展和兴建,电力机车的变电系统的安全和稳定运行成为人们日益关系的话题,其检修和故障处理的质量显得至关重要。 
  1 电力机车变电系统的作用和主要电器设备构成 
  变电系统中的牵引变电所包括开闭所、分区所和自耦变压器、是电气化铁路供电系统的重要环节。为了将电力系统输送来的三相高压电变换成为电力机车合适使用的电能,就将牵引变电所按一定的距离进行重复设置。牵引变电所有两方面的作用:一方面,牵引变电所将电力系统的电能变换成了适合电力机车使用的电能;另一方面,牵引变电所将降低电气化铁路对电力系统的影响。 
  不同的电力系统的牵引变电所的电器设备可能存在一定的差异,最为常见的变电所的主要设备有:进线系统设备、主变系统设备、并联电容补偿装置、馈线系统设备、高压室设备等。 
  2 电力机车变电系统主要设备检修和故障处理 
  2.1 高压断路器常见故障分析和处理 
  高压断路器是电力系统安全运行的直接“保护伞”。由于在电力系统发生故障时,高压断路器能和继电器配合,迅速切断故障电流,保护电力系统,防止事故范围扩大,其工作的好坏,直接影响着电力系统的运行安全。高压断路器的种类很多,以灭弧方式的不同,可以将高压断路器分为三种:油断路器、真空断路器、压缩空气断路器。不管是哪种断路器,其存在的事故类型主要有:拒动作事故、误动作事故、断路器过热、异音、爆破及着火事故、外力及其他事故等。 
  高压断路器故障的处理首先应该判断是机械故障还是电气故障,若操作期间合闸电流表上的电流出现冲击现象,说明是机械故障,若没有,则为电气故障。对于断路器过热和放电故障,需要加强监控,当断路器内部温度不断上升且放电声音过大时,应立即关闭系统,对断路器进行检查。故障处理过程中应重点注意安全问题,在保证尽快送电到接触网的同时,按照调度远方操作,控制室远方操作,现场断路器手动操作的顺序逐级进行故障排查。 
  2.2 隔离开关的常见故障分析和处理 
  隔离开关常见的故障主要分为运行过程中隔离开关的过热引起的相关烧伤、烧毁事故,以及隔离开关的拒分拒合现象。隔离开关的过热问题主要由隔离开关触头接触不良,动接触部分接触不良,引线间的线夹接触不良等引起的,接触不良导致通过负荷电流或短路电流时,产生很大的焦耳热损耗,不能及时散热,从而产生相关故障事故。隔离开关的拒分拒合故障主要由相关电器故障和机械故障而引起的。 
  对于隔离开关过热故障的处理,应先退出运行,停电检修,若是由于隔离开关容量不足而导致的故障,应更换更大容量的隔离开关。对于隔离开关的拒分拒合故障,也应先停电,检查相应的电气回路,比如电源操作顺序、合闸回路是否断线、辅助接电是否正常转换等。其次检查隔离开关的机械故障,是否发生严重的锈蚀,接头是否分开,相应连接部位是否断裂等等。 
  2.3 并联电容补偿装置常见故障分析和处理 
  并联电路补偿装置的常见故障基本上分为两大类,即电容器故障和电抗器故障,其中电容器设置了专门的保护。一般情况下,电容器的故障现象包括:电容器爆炸、接头严重过热或者是熔化、套管发生严重地放电闪路,除此之外,还有电容器外壳鼓肚及渗漏油和电容器严重喷油或者起火等。 
  在变电系统中,并联电容补偿装置的故障发生频率较高,很多情况下的故障都会造成电容器的保护动作,比如:接触网上的电压波动、压互保险的熔断、电容器内部故障等。对于并联电容补偿装置常见的故障,应采取恰当的方式进行处理,要先分析故障部位,对故障进行定位,看是电容器内部的原因还是其外部的原因,然后再对具体问题进行合理分析,找出故障分析并给出合理的处理办法,以确保电容器的正常使用。 
  2.4 牵引变压器常见故障分析和处理 
  变电系统中牵引变电所的主变压器的故障集中发生在几个部位,如套管部位、油箱部位、铁芯部位、线圈和分接开关部位等。相应的牵引变压器故障类型主要有:线圈故障;铁芯故障;套管损坏故障;变压器分接开关故障;油箱和散热器漏油故障等。 
  在变电系统中,牵引变压器的故障发生频率相比其他电器设备来说虽然不高,但是一旦牵引变压器发生故障,其故障影响范围和其重要性也不亚于其他电气设备的发生故障产生的影响度,因此,牵引变压器的故障问题也必须引起注意。当牵引变压器发生故障导致主变压器跳闸后,相关负责人员要首先确认备用主变压器能正常使用,并及时投入运行,以确保供电不被间断。如果发现变压器有异常响动或有爆炸声,套管严重破损、放电,变压器着火,漏油等情况时,相关负责人员应立即采取相关措施使变压器退出运行。 
  2.5 互感器常见故障分析和处理 
  互感器故障分为电压互感器故障和电流互感器故障。电压互感器的常见故障有:互感器两侧熔断导致断路现象,互感器内部断路引起爆炸,互感器引线与外壳之间的火花放电等。电流互感器常见的故障有:流互开路,负荷过大引起的过热现象,内部有异味、冒烟,因铁芯松动导致的内部声响异常等现象。   对于电压互感器常见的故障处理:当互感器一次侧和二次侧熔断器断路时,应检查二次侧回路的短路情况,之后重新更换熔断器;当互感器内部断路时,应及时更换新的互感器,并查明原因,及时修理;当互感器内部有放电和其他噪声时,应立即停止运行,并进行检查和问题定位。对于电流互感器常见的故障处理:对于流互开路,要先定位是哪一个电流回路故障,开路的相别、对系统保护有无影响,减小负荷电流,严重时进行相应的停电处理;对于冒烟、火花等现象,首先应该减小负载负荷,其次逐段进行短接测试,定位故障点。 
  2.6 交流系统常见故障分析和处理 
  在变电系统故障检修中,交流自用电的故障主要有:母线电压波动大、缺相运行、电压过低以及母线失压等。产生上述故障的原因很多,可能原因有:由于高压侧母线的失压导致变压器损坏;也有可能是变压器内部出现故障导致变压器高压侧有熔断,变压器二次回路缺相运行。 
  当交流系统发生故障时,若是高压侧母线失压导致的故障,检修人员应立即停止使用该变压器,换备用变压器投入使用,确保交流系统正常运行;若是变压器内部发生故障导致的交流二次短路造成,那检修人员必须对交流二次进行检查,寻找故障发生部位并及时分析原因,在这种情况下只要断掉短路故障点即可恢复交流自用电正常运行;若检修人员在检修的过程中发现是故障发生在硅整流回路,那么检修人员就要将此回路与交流回路连接处断开,使用备用的硅整流装置进行供电。 
  3 结语 
  电气化铁路变电系统的安全可靠性直接影响着电力机车的安全运行,相关电力设备的检修人员要能不断积累电力机车变电系统主要电器设备的运行管理经验、常见故障发生情况及常见故障的处理经验,积极探索电力机车变电系统主要电气设备正确安全运行的新技术,发现新思路,为电气化铁路的正常运行和进一步发展做出积极的贡献。
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