电气化铁路常见牵引供电故障分析及应对措施

电气化铁路常见牵引供电故障分析及应对措施

马通

徐州地铁运营有限公司 江苏徐州 221000

摘要：电气化铁路作为现代铁路系统的重要组成部分，其供电系统的可靠性直接关系到铁路运输的安全和高效性。然而，供电系统在运行过程中难免会遇到各种故障，其中包括牵引供电故障。这些故障可能导致列车运行受阻、牵引能力下降、乘客服务中断等问题，因此对电气化铁路常见的牵引供电故障进行深入分析和有效应对显得尤为重要。本文将就电气化铁路系统中常见的牵引供电故障进行深入探讨，并提出应对措施，希望能为电气化铁路的建设、运维提供一定参考。

关键词：电气化铁路；牵引供电；故障

引言

电气化铁路是现代铁路运输体系中的重要组成部分，其牵引供电系统是保障列车牵引动力的关键环节。在电气化铁路的运营过程中，牵引供电系统可能会面临各种故障和挑战，这些故障直接关系到列车的正常运行和铁路运输的安全性。通过深入了解和解决牵引供电系统中常见的故障，可以提高系统的抗干扰能力，减少故障对运输服务的影响，从而促进电气化铁路的可持续发展，以确保电气化铁路系统的可靠性、安全性和高效性

1电气化铁路常见牵引供电故障分析

1.1绝缘故障

高铁接触网易受多方面因素影响，导致绝缘故障频发。气候变化、风沙和降雨等自然因素，以及列车运行产生的颗粒物，都可能污染绝缘体表面，形成导电通路，增加故障风险。（1）绝缘子破损。绝缘子作为绝缘体的一部分，可能受机械冲击、环境侵蚀等因素影响导致破损，降低了绝缘性能。（2）空气间隙放电。空气间隙绝缘是接触网绝缘的重要组成部分，空气间隙放电可能在高电压作用下发生，影响绝缘性能。（3）老化和劣化。绝缘材料随时间推移会发生老化，受紫外线、气候等因素影响导致绝缘材料劣化，降低了其绝缘性能。

在高速铁路接触网运行过程中，电气隔离问题是一项严峻的挑战，长时间未清扫和日益严重的空气污染导致绝缘子表面积聚导电介质，形成导电通路，极大地提高了系统故障的风险。电力负载与电力系统设计负载不平衡，可能引发电力波动，进而加重电气隔离系统的负担，导致故障发生。高铁周边的环境动态变化，例如，自然灾害引发的建筑物状态改变，可能导致接触网与周边物体的距离不满足安全距离的要求，从而引发接触网主动发生电气隔离跳闸故障。绝缘子的电气隔离强度或材质不匹配，即使按规定周期清扫，仍可能在相对清洁的情况下发生电气隔离击穿故障。分段、分相电气隔离棒与炭材质的受电弓频繁摩擦，表面碳粉积聚未能及时清扫，可能导致电弧沿表面发生击穿故障。

1.2隔离开关故障

隔离开关作为牵引供电系统中的重要组成之一，其主要作用在于能够有效地中断特定设备和线路的电源，以便对系统进行必要的维护和检修[4]。此外，通过对隔离开关的精准控制，操作人员能够灵活地调整故障线路的供电模式，为系统的稳定运行提供了强大的支持。隔离开关故障包括机械、动力系统和电气等方面，如刀闸磨损、电机损伤、远动系统故障及电气化学腐蚀。涉及动车零部件磨损、电气系统烧伤和运行操作失误等因素。通过规范检修、清洁维护，以及符合标准的设计和操作规程，能有效降低故障风险，确保隔离开关的稳定可靠运行，从而提高系统的稳定性和效率。

1.3电缆故障

电缆故障主要体现为电缆本体主绝缘击穿，以及电缆终端头、中间接头主绝缘击穿等。电缆外护套破损、绝缘不达标，导致金属护层多点接地，造成主绝缘击穿，电缆终端头接地线与电缆夹具接触，造成铠装层多点接地，最终使电缆主绝缘击穿。电缆夹具夹持在电缆终端应力锥处，长期受力导致绝缘层破坏，引起电缆终端击穿。屏蔽层、铠装层接地线共用护层保护器，存在因护层保护器击穿造成电缆直接接地的风险。护层保护器接线端子裸露搭接金属体形成环流。电缆终端头、中间头制作工艺不达标，电缆终端绝缘伞裙沿面放电形成击穿小孔、伞裙破损。电缆固定抱箍不是非磁性材料，未设置衬垫等。电缆终端处预留长度不足、弯曲半径超标。

2电气化铁路常见牵引供电故障的应对措施

2.1绝缘故障的应对措施

进行定期的巡检和维护是预防绝缘故障的关键步骤，定期检查电气设备、绝缘材料和连接部件，发现潜在问题并及时修复。合格的绝缘材料能够提供较长的使用寿命，并降低发生故障的概率，安装在线监测系统，实时监测牵引供电系统的绝缘状态，可以及时检测到绝缘故障的迹象，提高故障诊断和排除的效率。在电气化铁路系统中设置避雷设备，能够有效减少雷击对绝缘系统的影响，合理布置接地装置，确保系统的安全运行。使用绝缘电阻测试仪、局部放电检测装置等先进的故障定位技术帮助精确定位绝缘故障的位置，缩短维修时间。对于发现的绝缘故障，及时进行维修和修复，采用专业的绝缘涂层修复技术，保障绝缘的完整性和可靠性。在电气化铁路系统中设置短路保护装置，能够在发生短路故障时迅速切断电流，避免对绝缘系统的进一步损害。

2.2隔离开关故障处理办法

无论是机械、动力系统还是电气方面的故障，都强调了定期检查和维护的必要性。通过定期检查，可以及时发现潜在问题，并采取相应的措施，以确保系统的正常运行。为了强化故障的监测和预防，引入先进监测技术，如红外、紫外监测以及测温片等。这些技术可以提高对机械和电气方面故障的检测精度，有助于提前发现问题并及时进行处理。针对远动系统的故障，需加强系统数据采集和实时监测，一旦发现异常，应立即采取相应的措施。这种实时监测有助于降低远动系统故障对整个系统的影响。

2.3电缆故障的处理措施

采用电桥法进行大致定位，通过使用电缆识别仪定位故障电缆，若电缆有标号，利用设备进行复核，若电缆无标号，则对电缆进行定位。通过使用电缆长度测量仪，获取电缆长度数据。选取一段铠装绝缘正常电缆的铠装层作为电桥法测量的通路，尾端与铠装绝缘不良电缆的铠装层可靠连接，在两段电缆的首段使用电桥法进行测量，通过测量，定位故障点。

跨步电压法及泄漏电流法精准定位。将故障电缆另一端铠装接地或经护层保护器接地甩开，并确认作业人员离开，使用电缆外护套故障测试仪对故障电缆铠装层加压，待测试仪显示稳定波形后开始使用手持终端探针对故障进行定位，根据手持终端探针波形精准定位故障点。

根据故障指示对指示点进行开挖或掀开电缆沟盖板，通过手摸、眼看找到故障点，使用酒精纸进行擦拭处理，再使用外护套修复胶带进行修复。电缆终端接头、绝缘接头的金属屏蔽层与金属铠装层的接地线应相互绝缘，金属屏蔽层与金属铠装层分开引出接地。电缆终端接地线及端子应采取绝缘包扎并固定在电缆上，不得与金属构架直接接触。护层保护器额定电压不大于2.8kV；标称放电电流不小于5kA；2ms方波电流不小于600A；护层保护器上部接地线应采用绝缘铜缆，接地线截面不小于50mm2，外绝缘等级不低于1kV电缆。④电缆终端金属护层直接接地引下线应采用铜绞线，截面积不应小于50mm2。⑤护层保护器上端接线端子与电缆附件引出的金属护层接地线进行连接，要保证连接可靠、耐久、接触良好；护层保护器的下端与接地系统连接，同样保证连接可靠、耐久、接触良好。

结束语

电气化铁路作为现代铁路运输的重要形态，其稳定、可靠的牵引供电系统直接关系到列车的正常运行和旅客的出行安全。在铁路运营中，牵引供电系统可能面临各种故障挑战，为了确保系统的可靠性和高效性，需要针对常见故障制定科学合理的应对措施。在实际运营中，需要建立完善的预防体系和应急处理机制，提高人员的技能水平，注重定期的系统检查和维护，以确保系统设备处于最佳工作状态。

参考文献：

[1]白雄雄.铁路牵引供电系统中的无功补偿与谐波治理研究[J].电力电容器与无功补偿,2022,43(06):11-15.