黃錦云

（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司，助理工程師廣西 南寧 530029）

南寧地鐵1號(hào)線（以下簡(jiǎn)稱地鐵1號(hào)線）以石埠站為起點(diǎn)，線路途經(jīng)大學(xué)路、衡陽(yáng)西路、朝陽(yáng)路、民族大道、高坡嶺路，在火車東站設(shè)置終點(diǎn)站。供電系統(tǒng)采用集中供電方式，主變電站進(jìn)線電源電壓為交流110 kV，系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)電壓為交流35 kV，接觸網(wǎng)電壓為直流1 500 V，正線地下區(qū)段線路采用剛性架空接觸網(wǎng)，車輛段、停車場(chǎng)采用柔性架空接觸網(wǎng)，于2016年12 月28 日開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)。南寧地鐵1 號(hào)線開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)后直流牽引供電安全備受有關(guān)方面關(guān)注，直流開(kāi)關(guān)柜一旦發(fā)生故障，引發(fā)直流開(kāi)關(guān)跳閘和接觸網(wǎng)停電，將導(dǎo)致電客車停車，嚴(yán)重影響旅客的生命、財(cái)產(chǎn)安全及南寧地鐵1 號(hào)線的服務(wù)質(zhì)量。因此，對(duì)南寧地鐵1 號(hào)線直流開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，查找存在問(wèn)題，提出應(yīng)對(duì)措施和改進(jìn)建議，對(duì)保障南寧地鐵1號(hào)線直流牽引供電安全具有非常重要的意義。

1 地鐵1號(hào)線直流開(kāi)關(guān)柜應(yīng)用情況

南寧地鐵1號(hào)線在牽引降壓混合變電所中使用的直流開(kāi)關(guān)柜排列圖如圖1、圖2所示。

圖1 直流開(kāi)關(guān)柜排列圖1

圖2 直流開(kāi)關(guān)柜排列圖2

1.1 牽引供電設(shè)備配備及功能 南寧地鐵1 號(hào)線設(shè)有14座牽引降壓混合變電所，其中正線12座，車輛段、停車場(chǎng)各一座。在牽引降壓混合變電所內(nèi)，整流機(jī)組將整流后的直流牽引電能接入直流開(kāi)關(guān)柜，直流開(kāi)關(guān)柜通過(guò)直流母線和直流開(kāi)關(guān)對(duì)直流牽引電能進(jìn)行分配，分別向上、下行的接觸網(wǎng)供電，以維持列車正常運(yùn)行。

1.2 直流開(kāi)關(guān)柜簡(jiǎn)介 直流開(kāi)關(guān)柜主要包含有進(jìn)線柜（201、202）、饋線柜（211、212、213、214）和負(fù)極柜（N），各柜的主要組成電氣元件和功能作用如下：

1）進(jìn)線柜主要由設(shè)備柜體、母排、避雷器、直流快速斷路器（HSCB）、輔助開(kāi)關(guān)、電壓采集裝置以及相關(guān)的控制、測(cè)量、保護(hù)（PLC）和二次接線組成，其主要作用是將整流機(jī)組輸出的直流電源的正極接至直流開(kāi)關(guān)柜的母排，再進(jìn)行分配。

2）饋線柜主要由設(shè)備柜體、母排、直流快速斷路器（HSCB）、輔助開(kāi)關(guān)、線路測(cè)試裝置以及相關(guān)的控制、測(cè)量、保護(hù)（sepcos）和二次接線組成，其主要作用是從直流母線取電，并通過(guò)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)將電送至接觸網(wǎng)，給電客車供電。

3）負(fù)極柜主要由設(shè)備柜體、母排、避雷器、負(fù)極隔離刀閘、框架電壓繼電器、分流器、電壓采集裝置以及相關(guān)的測(cè)量和二次接線組成，其主要作用是將整流機(jī)組輸出的直流電源的負(fù)極通過(guò)負(fù)極隔離刀閘接至負(fù)極母排，并經(jīng)連接電纜與回流軌連接，形成供電回路。

2 地鐵1號(hào)線直流開(kāi)關(guān)柜的問(wèn)題

南寧地鐵1 號(hào)線直流開(kāi)關(guān)柜因受施工工藝、機(jī)構(gòu)參數(shù)調(diào)整、裝置運(yùn)行不穩(wěn)定等因素影響，時(shí)常發(fā)生二次接線接觸不牢靠、輔助開(kāi)關(guān)變形等故障，導(dǎo)致直流開(kāi)關(guān)誤跳閘，嚴(yán)重影響直流供電安全和車輛正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并從理論與實(shí)際結(jié)合的角度分析判斷故障主要表象及原因如下。

2.1 二次接線接觸不牢靠 南寧地鐵1 號(hào)線直流開(kāi)關(guān)柜二次接線端子采用卡簧式端子，在施工時(shí)由于有的施工人員未嚴(yán)格按照工藝要求對(duì)二次線纜的線頭進(jìn)行剝線和壓接處理，結(jié)果極易出現(xiàn)接線端子卡簧卡在二次線纜表皮上、接線端子未壓緊、接觸不牢靠等問(wèn)題，從而造成數(shù)據(jù)、信號(hào)采集不準(zhǔn)確，引發(fā)跳閘。

2.2 輔助開(kāi)關(guān)故障 進(jìn)線柜以及饋線柜都是基于EN 50123/IEC 61992 標(biāo)準(zhǔn)的抽出式手車系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜，由固定部分和抽出式手車部分組成，手車部分有4個(gè)邏輯意義上的位置即工作位置、試驗(yàn)位置、隔離位置、移開(kāi)位置，其中“工作位置”、“試驗(yàn)位置”的位置信號(hào)由安裝在柜體上的輔助開(kāi)關(guān)采集，并經(jīng)二次回路接入保護(hù)裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)柜手車位置的監(jiān)視。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于輔助開(kāi)關(guān)行程不夠、輔助開(kāi)關(guān)變形、輔助開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)磨損、輔助開(kāi)關(guān)調(diào)整不到位等原因，導(dǎo)致保護(hù)裝置采集不到手車的“工作位置”，引發(fā)跳閘。

2.3 直流快速斷路器（HSCB）機(jī)械參數(shù)超標(biāo) 為使直流快速斷路器（HSCB）處于最佳工作狀態(tài)，廠商在直流開(kāi)關(guān)柜出廠時(shí)，都對(duì)直流快速斷路器（HSCB）的機(jī)械參數(shù)進(jìn)行了精調(diào)，但在運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，部分機(jī)械參數(shù)發(fā)生了變化，超出了標(biāo)準(zhǔn)值的范圍，現(xiàn)場(chǎng)施工人員未再次進(jìn)行核對(duì)和精調(diào)，導(dǎo)致機(jī)械參數(shù)超標(biāo)而引發(fā)跳閘。

2.4 保護(hù)裝置（sepcos）故障 為快速切除直流開(kāi)關(guān)柜故障，在饋線柜中裝配有sepcos保護(hù)裝置，該裝置主要由電源模塊、處理器模塊、保護(hù)模塊、輸入/輸出模塊及軟件程序組成，集保護(hù)、控制、測(cè)量于一體，能夠?qū)χ绷骺焖贁嗦菲鳎℉SCB）的工作狀態(tài)、工作位置及饋線電壓、電流情況進(jìn)行監(jiān)視，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)直流快速斷路器（HSCB）的分合閘控制功能。裝置模塊因質(zhì)量缺陷、電壓波動(dòng)、受潮等因素影響，無(wú)法正常工作，軟件程序因補(bǔ)丁更新不及時(shí)、數(shù)據(jù)交換出錯(cuò)等原因，重新復(fù)位和初始化，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作。

2.5 框架保護(hù)電壓繼電器故障 當(dāng)直流開(kāi)關(guān)柜設(shè)備絕緣下降，設(shè)備對(duì)柜體外殼放電或短路時(shí)，為保障人身、設(shè)備安全，在負(fù)極柜中裝有兩套電流型框架保護(hù)和一套電壓型框架保護(hù)。電壓型框架保護(hù)采用電壓繼電器檢測(cè)設(shè)備外殼對(duì)負(fù)極母排的電壓，當(dāng)電壓超過(guò)整定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警或跳閘命令。電壓繼電器由于封裝時(shí)鉚件超差、零件布置不合理、配件質(zhì)量不合格、現(xiàn)場(chǎng)安裝不規(guī)范等原因，繼電器參數(shù)不穩(wěn)定，高低溫下參數(shù)變化大，運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生誤報(bào)警、誤跳閘。

3 對(duì)策措施

針對(duì)上述故障原因，筆者參與提出如下應(yīng)對(duì)措施付諸實(shí)施后，取得明顯效果。

3.1 對(duì)二次接線進(jìn)行整治 組織供電檢修人員對(duì)直流開(kāi)關(guān)柜二次接線端子進(jìn)行專項(xiàng)排查，調(diào)整、梳理二次接線，重新壓接線頭，檢測(cè)二次電纜的絕緣，更換存在問(wèn)題的電纜和端子排，確保二次接線牢固、可靠。

3.2 提高輔助開(kāi)關(guān)動(dòng)作可靠性 利用停電檢修的時(shí)間，逐個(gè)對(duì)直流開(kāi)關(guān)柜的輔助開(kāi)關(guān)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理；按要求調(diào)整輔助開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)桿，用細(xì)砂紙對(duì)輔助開(kāi)關(guān)的觸頭接點(diǎn)進(jìn)行打磨，及時(shí)清理輔助開(kāi)關(guān)觸頭的灰塵，更換性能下降的輔助開(kāi)關(guān)，確保動(dòng)作可靠。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化直流快速斷路器（HSCB）機(jī)械參數(shù) 逐個(gè)將直流開(kāi)關(guān)柜的直流快速斷路器（HSCB）拉至隔離位置，清除動(dòng)、靜觸頭表面污垢，給斷路器（HSCB）機(jī)械傳動(dòng)部件涂油，測(cè)量、調(diào)整斷路器（HSCB）機(jī)械參數(shù)，使之處于最佳工作狀態(tài)，記錄各部件的位置并用線號(hào)筆進(jìn)行標(biāo)識(shí)。定期檢查各部件的位置，及時(shí)按照標(biāo)識(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保直流快速斷路器（HSCB）機(jī)械參數(shù)處在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.4 提高保護(hù)裝置（sepcos）運(yùn)行穩(wěn)定性 嚴(yán)格按照檢修試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的周期和項(xiàng)目對(duì)保護(hù)裝置（sepcos）進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)更換老化、誤差超標(biāo)的板件，合理調(diào)整設(shè)備房溫度和濕度，穩(wěn)定直流電源電壓，及時(shí)更新軟件程序補(bǔ)丁，定期備份保護(hù)數(shù)據(jù)和報(bào)文。

3.5 提高框架電壓繼電器運(yùn)行穩(wěn)定性 重新對(duì)框架電壓繼電器進(jìn)行整定和校驗(yàn)，檢查繼電器的針腳和底座是否接觸牢靠、繼電器封裝鉚件是否穩(wěn)固，更換燒損的觸點(diǎn)，穩(wěn)定繼電器工作電壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了南寧地鐵1 號(hào)線直流開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用、存在的問(wèn)題及解決問(wèn)題的對(duì)策措施，對(duì)降低南寧地鐵1 號(hào)線直流開(kāi)關(guān)柜故障，提高直流牽引供電安全有積極的保證作用。隨著全國(guó)各地城市軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，研究直流開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用對(duì)降低城市軌道交通直流牽引故障、確保直流牽引供電安全有著十分重要的意義。