武 驥

（國(guó)能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

故障跳閘直接威脅牽引供電設(shè)備安全運(yùn)行，嚴(yán)重影響正常行車組織，給國(guó)家與企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。由于分公司管內(nèi)擴(kuò)容改造工程基本完成，近5 年內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)變化較小，AT 供電模式全線貫通。通過(guò)研究5 年內(nèi)歷史跳閘數(shù)據(jù)，總結(jié)跳閘原因進(jìn)行分類匯總，對(duì)快速查找原因、消除設(shè)備隱患、指導(dǎo)故障搶修具有重要意義。

1 跳閘原因統(tǒng)計(jì)分析

結(jié)合近5 年跳閘數(shù)量統(tǒng)計(jì)和實(shí)際故障點(diǎn)進(jìn)行分析，接觸網(wǎng)跳閘的原因有機(jī)車故障、線路故障、變電所故障、施工引起、地方變電站故障、天氣原因、過(guò)負(fù)荷跳閘、電容原因、接口單位引起等，近5 年跳閘原因主要集中在線路故障與過(guò)負(fù)荷跳閘（表1、圖1）。

圖1 原因統(tǒng)計(jì)分析

表1 近5 年?duì)恳l原因統(tǒng)計(jì) 次

2 根據(jù)故障報(bào)告分析跳閘原因

2.1 短路故障跳閘

短路故障分為接觸網(wǎng)接地故障（T-R 故障）、正饋線接地故障（F-R 故障）、接觸線與正饋線短路（T-F 故障）：接觸網(wǎng)接地故障有多種原因，如異物接地、機(jī)車附件擊穿、金屬性接地、樹木接地、弓網(wǎng)故障等；正饋線接地故障存在于高阻抗接地比如樹木傾限、輕飄浮物接地、斷線接地、絕緣距離不足等；接觸線與正饋線短路存在于異物同時(shí)搭接。

2.1.1 接觸網(wǎng)接地故障原因分析

2.1.1.1 機(jī)車故障

機(jī)車故障造成斷路器距離一段跳閘時(shí)，出現(xiàn)機(jī)車設(shè)備擊穿時(shí)，動(dòng)電流較大＞4000 A，電阻＜1 Ω，電抗＜3 Ω；當(dāng)不是瞬時(shí)擊穿或距離二段動(dòng)作時(shí)，電流較小，電阻、電抗較大，線路阻抗角集中于60°～80°；當(dāng)為韶4 機(jī)車接地時(shí)，阻抗角＜20°。機(jī)車原因跳閘數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 機(jī)車原因跳閘數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.1.1.2 異物搭接

存在絕緣物瞬時(shí)跳閘，如因掉落絕緣物瞬時(shí)短路的情況，電流增大，電壓降低，電阻、電抗＜10 Ω，阻抗角為60°～70°。

例1：2019 年5 月18 日17 時(shí)40 分9 秒，某區(qū)段上行線214供電臂，距離I 段動(dòng)作，故障距離9.64 km，線路阻抗角61.20°，電阻1.44 Ω，電抗2.67 Ω，饋線電壓10.88 kV，饋線電流3530.86 A，后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)從控機(jī)車前弓上纏繞編織袋，造成跳閘。

例2：2020 年12 月7 日18 時(shí)42 分29 秒，某變電所212斷路器過(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，212 過(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，故障距離10.65 km，饋線電流2707.92 A，饋線電壓25.73 kV，線路阻抗角66.90°，電阻3.72 Ω，電抗8.69 Ω。后經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)，隧道上方絕緣板邊緣防水膠帶掉落，引起承力索與架空地線短路造成跳閘。

2.1.1.3 金屬性接地

接觸網(wǎng)金屬類接地，存在施工單位鋼絲繩搭接接觸網(wǎng)、帶電掛地線等造成跳閘，電流增大，電壓降低，同時(shí)電流比絕緣物接地大。饋線電流較大＞3500 A，電阻、電抗＜10 Ω，但大于機(jī)車故障的情況，阻抗角60°～70°。

例1：2017 年2 月18 日16 時(shí)48 分，某變電所220DL 距離I 段保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障距離1.29 km，阻抗角64.4°，電阻1.36 Ω，電抗3.18 Ω，饋線電壓17.88 kV，饋線電流5033.39 A。后經(jīng)查有金屬物體搭接在接觸網(wǎng)上，造成接觸網(wǎng)接地跳閘。

例2：2020 年10 月22 日7 時(shí)33 分，天窗時(shí)間，某變電所214 斷路器電流速斷動(dòng)作跳閘，故障距離10.51 km，阻抗角66°，電阻2.41 Ω，電抗5.45 Ω，饋線電壓19.35 kV，饋線電流3188.12 A。后經(jīng)查為有金屬物與接觸網(wǎng)支柱斜腕臂帶電部分接觸，造成接觸網(wǎng)接地跳閘。

2.1.1.4 接觸網(wǎng)斷線接地

存在接觸網(wǎng)斷線接地、承力索斷線接地等，數(shù)據(jù)比照金屬性接地。

例：2019 年10 月31 日19 時(shí)12 分22 秒，西柏坡變電所211 開關(guān)距離I 段保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障距離2.63 km，線路阻抗角63.4°，電阻1.49 Ω，電抗2.43 Ω，饋線電流4933.17 A，饋線電壓14.04 kV，后經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)承力索斷裂造成電源側(cè)一端接地。

2.1.1.5 絕緣子放電接地

存在鳥類在接觸線或附加導(dǎo)線上與其他金屬部分安全距離不足，造成放電、引起跳閘；鳥窩在正常情況下與接觸懸掛保持安全距離，但有時(shí)候存在樹枝、鐵線等伸出，在大風(fēng)、雷雨、大雪天氣，空氣潮濕造成接觸網(wǎng)設(shè)備放電，引起設(shè)備跳閘。

例：2021 年3 月19 日9 時(shí)41 分17 秒，某變電所212DL 距離I 段保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障距離2.89 km，電阻1.04 Ω，電抗2.84 Ω，U1 電壓12.60 kV，饋線電流4162.00 A。后續(xù)調(diào)查認(rèn)為，鳥窩有樹枝伸入腕臂絕緣子范圍，又加上當(dāng)時(shí)天氣大雪，造成樹枝對(duì)絕緣子放電。

2.1.2 正饋線接地故障原因分析

2.1.2.1 絕緣距離不足

正饋線與支柱由于大風(fēng)天氣致使絕緣距離不足，造成空氣擊穿，造成正饋線接地跳閘。故障電流＞4000 A，故標(biāo)顯示電阻、電抗＞3 Ω，但小于異物直接搭接的情況，線路阻抗角在50°～70°。

例：2020 年5 月6 日13 時(shí)22 分9 秒，某變電所214 開關(guān)距離I 段保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障距離3.53 km，電阻3.89 Ω，電抗4.44 Ω，電壓27.8 kV，線路阻抗角57.7°，饋線電流4675.93 A，后經(jīng)巡視大風(fēng)天氣下（9～10 級(jí)），214 正饋線產(chǎn)生共振，導(dǎo)致振幅變大，造成供電線與正饋線絕緣距離不足（小于240 mm），將空氣擊穿，造成跳閘。

2.1.2.2 異物搭接

異物搭接造成正饋線燒傷，引起斷路器跳閘，由于搭接物材質(zhì)的不同、接觸情況的不同，F(xiàn) 線電流較大，變化幅度較大，出現(xiàn)比較多的情況為非金屬物造成短路，顯示電阻、電抗較大位于5～10 Ω（表3）。

表3 正饋線異物搭接跳閘統(tǒng)計(jì)

2.1.3 正饋線與接觸線短路故障原因分析

此類故障發(fā)生概率較小，一般存在隱患的有上跨橋異物墜落造成線路短接，地方上跨架空線路斷線，造成線路短接。

2.2 天氣原因

雷擊與金屬性接地類似需要結(jié)合天氣情況進(jìn)行綜合分析，由于直擊和感應(yīng)雷不同，電流范圍較寬，電阻、電抗約5～10 Ω，阻抗角變化范圍太大，不具有參考意義，直擊雷時(shí)電流較大比照金屬性接地，電阻電抗較小，阻抗角在60°～70°（表4）。

表4 某變電所雷擊跳閘數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.3 過(guò)負(fù)荷跳閘

過(guò)負(fù)荷跳閘由于機(jī)車取流較大、接地電阻不良等情況，一般先發(fā)過(guò)負(fù)荷告警，120 s 后電流無(wú)法恢復(fù)正常值時(shí)主變過(guò)負(fù)荷跳閘，主要集中在供電方式未改造之前與大坡道、小半徑及車輛編組多的區(qū)段。

2.4 失壓跳閘

存在地方變電站故障引起進(jìn)線失壓跳閘，由于地方變電站故障或由于所內(nèi)進(jìn)線斷線、壓互損壞及壓互二次兩相熔斷或壓互二次空開兩相斷開，造成進(jìn)線失壓跳閘，從而造成饋線斷路器失壓跳閘。

例：2020 年11 月8 日，某變電所102、103、232、301、322 斷路器跳閘，后經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)為進(jìn)線入所引線B 相電纜頭線鼻子燒斷，導(dǎo)致上級(jí)變電站跳閘引起所內(nèi)進(jìn)線失壓跳閘。

2.5 保護(hù)裝置故障造成跳閘

保護(hù)裝置老化、接線松動(dòng)造成保護(hù)誤動(dòng)，定值設(shè)定不合理也可能造成設(shè)備跳閘。

2.6 原因不明

利用故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以大概得出一部分跳閘原因，但在后續(xù)的巡視與平推檢修過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，暫列不明原因。隨著檢修作業(yè)精細(xì)化，近年來(lái)不明原因跳閘現(xiàn)象逐年減少。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 建立聯(lián)控機(jī)制

出現(xiàn)跳閘時(shí)供電工隊(duì)與分公司、變電所、電務(wù)工隊(duì)、車站做好及時(shí)溝通，了解跳閘信息，通過(guò)故障測(cè)距裝置鎖定故障距離，并分析故障類型，及時(shí)派出人員對(duì)故障點(diǎn)前后2 km 范圍進(jìn)行巡視；同時(shí)與車站做好溝通，了解行車情況以及跳閘供電臂車流情況，制定最快通車方案；與電務(wù)做好溝通，調(diào)取故障點(diǎn)視頻監(jiān)控，鎖定故障類型，通過(guò)全方位、多渠道信息提高故障處理效率，加快恢復(fù)行車組織，要不斷摸索各專業(yè)聯(lián)調(diào)聯(lián)控，電供車站一體化處理故障，能第一時(shí)間共享數(shù)據(jù)信息，縮短停電時(shí)間。

3.2 提高檢修效率，提升設(shè)備質(zhì)量

目前存在設(shè)備多，人員少的問題，每年檢修都是在重復(fù)性進(jìn)行平推檢修。需要通過(guò)分析設(shè)備運(yùn)行工況找出故障易發(fā)點(diǎn)，然后針對(duì)性制定檢修方案與檢修周期，經(jīng)過(guò)調(diào)查近年來(lái)設(shè)備故障率，發(fā)現(xiàn)問題主要出現(xiàn)在兩個(gè)工隊(duì)接口處設(shè)備、岔區(qū)設(shè)備、隧道口設(shè)備、污染嚴(yán)重的長(zhǎng)大隧道設(shè)備等，通過(guò)總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，制定合理的檢修周期、檢修模式、分清輕重緩急，主抓關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，逐步從周期修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變。

3.3 利用大中修，提升設(shè)備整體質(zhì)量

日常檢修是保證設(shè)備在一個(gè)周期內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行，而從根本上提升設(shè)備質(zhì)量還需要依靠設(shè)備大中修。從設(shè)備出發(fā)制定全壽命周期管理，制定設(shè)備運(yùn)行臺(tái)賬，根據(jù)安全工作規(guī)程規(guī)定的設(shè)備運(yùn)行周期，有規(guī)劃地制定大修計(jì)劃，解決日常檢修中無(wú)法解決的問題，保證設(shè)備安全運(yùn)行。

3.4 兩級(jí)擴(kuò)容，優(yōu)化供電質(zhì)量

在山區(qū)大坡道、小曲線半徑區(qū)段，由于機(jī)車取流大極易造成過(guò)負(fù)荷，對(duì)牽引所造成嚴(yán)重沖擊，為滿足未來(lái)運(yùn)量提升的需要，對(duì)所內(nèi)主變進(jìn)行擴(kuò)容，對(duì)大坡道及取流較大區(qū)段主變?nèi)萘刻嵘?3 000 kV·A 以上，同時(shí)與地方電業(yè)局協(xié)商，增加上級(jí)變電站容量，并對(duì)110 kV 供電線路進(jìn)行增容，優(yōu)化供電質(zhì)量，保證線路安全；同時(shí)在編組站與功率不平衡區(qū)段加裝功率融通裝置，提升供電質(zhì)量，從根本上減少設(shè)備過(guò)負(fù)荷，同時(shí)提升主變利用率。

3.5 制度保障，壓實(shí)責(zé)任

要嚴(yán)格執(zhí)行牽引跳閘匯報(bào)制度及應(yīng)急管理措施，各牽引變電所需加強(qiáng)設(shè)備巡視及故障報(bào)告分析，跳閘后能夠給出建設(shè)性意見，指導(dǎo)網(wǎng)電工隊(duì)查找故障點(diǎn)；網(wǎng)電工隊(duì)需要加強(qiáng)練兵及應(yīng)急材料的準(zhǔn)備，總結(jié)不同故障需要的材料工具，提升出動(dòng)效率；分公司加強(qiáng)制度保障、材料保障、后勤保障，解決在處理過(guò)程中影響效率與安全的一切因素，只有各級(jí)部門都提升履職能力，才能不斷提升工作效率。

3.6 科技保安，提升智能化水平

逐步完善設(shè)備智能保護(hù)功能，以大數(shù)據(jù)平臺(tái)為核心，接入變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)、鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)、套管在線監(jiān)測(cè)、容性設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、SF6氣體在線監(jiān)測(cè)、紅外測(cè)溫、直流蓄電池動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等設(shè)備保護(hù)，同時(shí)接入智能機(jī)器人巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并完善智能安保系統(tǒng)，從外部環(huán)境監(jiān)測(cè)牽引所運(yùn)行安全，同時(shí)預(yù)留接口，支持條件具備時(shí)與其他智能設(shè)備接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)協(xié)同優(yōu)化和冗余配置。通過(guò)智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)警，自動(dòng)生成檢修任務(wù)單。牽引所逐步實(shí)現(xiàn)有人值守、無(wú)人值班的管理模式，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備檢修、試驗(yàn)周期，并由周期修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析能夠更全面地認(rèn)識(shí)牽引跳閘類型及產(chǎn)生的原因，并通過(guò)多維度分析，從不同層面提升設(shè)備質(zhì)量及跳閘后的處理方案，減少因牽引跳閘影響行車組織，提升牽引供電的可靠性。