城市轨道交通电力系统故障分析及解决措施

摘要：当代社会，轨道交通是城市公共基础设施建设中必不可少的交通工具之一。本文介绍了轨道交通电力系统产生故障的原因，并分析了多种故障类型，最后提出了轨道交通电力系统故障的应对措施和方法。

关键词：轨道交通电力系统；故障原因、类型；应对措施

中图分类号：C913文献标识码： A

一个城市的现代化建设水平的高低主要取决于交通设施的建设。然而，现今，轨道交通因其具有载客量大、节能环保、准时快捷等诸多优点，是大多数城市公共交通工具的首选。良好的电力设施是轨道交通稳定运行的基础条件，其运行状况直接影响到轨道交通的稳定性和可靠性。

一、电力故障的原因

轨道交通电力系统的主要威胁是电气火灾和电压触电，而导致这2种状况出现的原因多种多样。引发电气火灾的故障原因包括：轨道交通电路发生短路现象，导致电流瞬间上升十几倍，使得电气、电线的温度骤增，远远大于安全值数，经常会伴有短路电弧的产生，非常容易造成火灾；电路线路和变压器的超负载运行也会引起绝缘材料过热、脱落等，导致火灾发生；导线焊接不牢或焊接点不均匀，造成电阻阻值过高，使得接头过热而引起火灾；电线接头、开关等接触不良也会引起火花迸发，从而造成周围易燃材料的起火；变压器风扇的扇叶断裂、油面下降会造成变压器散热不良，在电缆井内的电缆、电线过于密集的情况下，不能有效散热也会引起火灾发生。引起电压触电的原因大部分是由于工作人员的违规、违章操作。另外，设备设计不够完善，导致出现各种缺陷，也会引起触电事故的发生。因此，重点需要对工作人员的操作进行监督，防止在轨道交通实际运营过程中由于人为因素而造成触电事故的发生。

二、故障类型分析

2.1直流开关跳闸

轨道交通露天段的接触网设备经常会因雷击而引致跳闸，一种是直接雷击，雷电直接电击到接触线、电缆导线或者电线支柱上，使得接触网产生雷击过电压，这些过电压层层叠加后可产生几千伏的电压，造成接触网设备的损害；另一种是感应雷击，雷电电击到接触网附近，在对地放电后，空气中不断变化的电磁场在接触网上产生数百甚至数千伏的感应过电压，从而引起跳闸事故发生。另外，接触网设备发生对地短路时也会引起短路故障，这是因为短路电流值过大，使得直流开关发生脱扣，产生保护动作，即使强行送电也不能使开关闭合。因此，如果出现电流过大而导致开关脱扣保护的情况，应引起高度重视，并立刻派工作人员进行巡查，重点检查接触网绝缘材料是否破损或烧坏。

2.2直流电力电缆故障

通过对城市轨道交通故障的统计和分析发现，直流电缆出现故障的主要原因包括以下几点：（1）电动力影响电缆。当电缆平行敷设时，由于电缆绑扎的关键部位的绑扎带数量严重不足，一旦供电线路的通过电流较大，会造成直流短路而发生跳闸。此时，由于电动力的作用，电缆会不断晃动，并撞击电缆桥架的连接螺栓，从而引起短路。（2）外力影响直埋敷设。当电缆穿过钢管敷设时，由于钢管关口衔接不良、处理不当，经常造成电缆防护套的拉伤。这种有损伤的电缆直埋敷设后，在实际运行过程中会因受潮等原因引发间接性短路或损坏，通常会造成多根电缆同时烧毁。（3）严重缺乏阻水功能。在接触网隔离开关的电缆头处，通常采用自粘胶带或热缩管等将电缆的铜线头与电缆导体端口进行密闭处置，时间过长容易发生开裂，一旦雨水过大时会造成雨水入侵，并在电缆导体与电缆绝缘层之间形成积水，积水从绝缘材料的破损处渗出会引起短路。（4）曲率半径敷设不足。轨道交通地面站的直流电缆通常采用直埋敷设法，此时如果铁塔基础底部敷设的电缆的曲率不足，会使电缆外层的绝缘层受到拉抻，引发绝缘下降，造成短路情况的出现。

2.3 设备故障原因

（1）车辆系统设备故障原因。城市轨道交通车辆在运行的过程中经常存在多种危险因素，如车辆失控、车辆脱轨、车辆相撞、轨道损伤断裂等，这些都会造成相当严重的事故。车辆的安全标志不明显，经常会发生机械部件伤人的事故，而且在事故发生后不容易进行救援。车辆空调供热系统容易引发火灾，此时，如果车内材料质量不合格，燃烧会产生大量的毒气，使得事故后果更加严重。另外，车辆内的电器设备没有完善的安全防护措施，也容易造成人员伤亡事故。（2）环控通风系统故障原因。城市轨道交通的运行空间较为狭窄，环境非常闭塞，与地面连通的安全疏散出口较少，人员逃生路径较长。一旦发生火灾，不仅火势会迅速蔓延，而且燃烧产生的浓烟极难排出，会在轨道交通的安全疏散通道、车站、隧道内迅速蔓延，严重威胁乘客的生命安全，同时还会给消防人员的灭火工作带来极大困难。因此，如果轨道交通的环控通风系统出现故障或疏于管理，例如将通风通道改建为商铺、休息亭等，这些都会严重妨碍环控通风系统的正常运行，将会加重火灾事故的后果。

三、故障应对措施

3.1开关跳闸保护

一旦接到开关跳闸故障的通报，电力部门应该立刻启动故障处理预案，组织专门的工作人员，携带器具、材料和抢修设备，第一时间赶赴事故现场，向车站人员、列车司机等收集发生故障的信息，例如是否听到异响或见到光闪，以及列车目前位置等情况，并且做好故障处理的前期准备，同时通过电话协调等方式，了解开关跳闸的所有信息，再进行下一步的有效处理。

3.2直流电缆的保护（1）故障预警措施.目前，普遍采用离线检测或周期性检测等方式对直流电缆进行检查，根据各种报警动作发现损坏电缆，并且及时将损坏电缆更换。但是这种离线检测方法存在一些弊端，因此提倡使用在线实时检测系统，从而实时观察电缆绝缘参数的变化，分析电缆绝缘材料的损坏程度，并且建立一系列预警体系。（2）故障应急措施。建立有效的事故应急预案，按照一定的规章制度来处理故障，能够有效提高故障处理的工作效率。例如，可以将传统的接触网的手动隔离开关，改造成电动开关，从而减少工作人员往返的路程和时间，实现真正的远程遥控，提高故障处理的速度。（3）项目改造。组织相关人员对直埋敷设电缆逐步排查，改善列车的运行环境，如果条件允许，应该将直埋敷设改造成电缆沟架空敷设。新建轨道的线路应选用阻水性能好且带有铠装的柔性电缆，以提高电缆的防水能力和抗外力能力，并且要安装在线实时检测系统，实时监测电缆绝缘值的变化。

3.3二次设备检修

首先要通过技术手段对电气设备的状态进行检测，对其稳定性进行状态评估，并据此制定相应的防治措施。这种技术的监测内容由多个层面构成，如直流系统、交流系统和逻辑判断系统等，其中交流系统主要是检测电压、电流互感器的二次侧回路电气绝缘性能是否良好、监测设备部件是否运行正常。二次设备的检测偏重于某个子系统，对其状态和性能进行实时在线监测，而一次设备检测则偏重于某个设备部件，主要采用离线监测方法。因此，进行二次设备检修时，要特别注意对电气设备的数据采集，这是因为轨道交通的电力系统由多个模块组合而成，模块出现故障只能与设备厂家联系更换或修理，这时需要根据实时采集的设备数据准确判断故障地点，以便能够及时更换故障模块。

3.4 应急疏散策略

在轨道交通中遇到不可避免的故障时，应该立刻启动紧急预案，从而在最大程度上减轻事故的后果。为了更好地发挥紧急预案的作用，轨道交通管理部门平时应该组织相关人员进行演练，减少疏散过程中的各种失误，并及时对演练结果进行评价和改进。另外，要加强对安全管理人员的培训，严格审核其工作资质和条件，确保工作人员能够完全掌握专业技能，以满足安全管理岗位的需求。同时，要加大轨道交通安全知识的宣传力度，提高乘客的安全防范意识。

四、结语

电力系统是城市轨道交通运营的基础，随着城市轨道交通规模的日益扩大，如何充分保障轨道交通电力系统的安全已经成为了研究热点。本文详细分析了城市轨道交通的故障类型和对策，对城市轨道交通电力系统的安全管理工作具有现实价值和意义。

参考文献

［1］范巧莲.直流电缆绝缘监察保护原理及在地铁中的应用［J］.电气化铁道，2004

［2］方鸣.城市轨道交通的供电制式及馈电方式［J］.中国铁路，2003（4）