高速铁路电力设备运行与维护.docx

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高速铁路电力设备运行与维护

本章重点介绍高铁与普速电力专业在运行、维护、安全管理的差异及特点。

高速铁路采用高速、高密度、长编组的运输组织方式，高速铁路电力专业的运行、维护、安全管理等项工作与普速铁路相比有较大的不同，技术要求更高、设备更可靠、对安全管理更加严格。

第一节高速铁路电力设备运行

1.1.在电力运行方面，高铁与普速的不同之处

由于高速铁路与普速铁路运输组织方式不同，高速铁路电力运行模式与普速铁路相比，在外部条件方面有较大不同，主要体现在以下几个方面：

1、高速铁路线路实行全部封闭运行，列车开行时间内不允许任何人员进入线路及为线路提供服务的设备处所。

2、严格贯彻行车不施工、施工不行车的方针。

实行昼间行车、夜间检修的作业方式。

3、遇有已影响行车或构成行车安全所必须紧急处置的故障，列车将停止运行，处理故障。

非此类情况，应维持运行。

4、所有变、配电所均为无人值班有人值守模式。

在上述条件下，高速铁路与普速铁路电力运行有如下不同：

1、统一由铁路局供电调度通过SCADA系统远程监控运行

普速铁路电力运行是以沿线设置的工区为主、调度为辅。

主要依靠电力工区和配电所值班人员对运行设备进行巡视、检测、监视、记录。

即使设置电力远动设备，也主要是为故障抢修和处理的辅助设施。

高速铁路电力运行则是以铁路局供电调度为主、工区为辅。

供电调度使用SCADA系统对全线电力设备进行远程、实时监测与控制，遇有设备故障则组织、指挥故障处理。

沿线工区人员、值班人员必须听从调度命令从事各项上线作业，不得擅自进入设备所在处所，各项工作只有经过供电调度允许才能上线作业或进行故障抢修。

高铁电力运行的这种模式，对供电调度员业务素质要求较高，供电调度员承担了普速铁路沿线所有电力工区人员、变配电所值班员的日常巡视、监控工作，在设备发生故障时，直接负责组织、指挥故障处理等工作，其承担的责任非常重要。

为做好这项工作，供电调度员必须做到：

一是熟悉电力系统运行方式，二是掌握高铁电力设备布局及工作原理，三是熟练使用SCADA系统，四具有较丰富的现场经验，五是全面掌握故障抢修预案并实施，六是具备较高的分析判断、组织协调、决策指挥能力。

2、统一规范的设备编号与运行密切相关，尤为重要

普速铁路电力设备编号一般路局颁发编制原则，各站段根据管理习惯自行编制自己管段设备编号，每处编号可以独立编制，与相邻设备、系统设备关联作用不大。

一条线路多个站段管理可以采用不同编号，如这个段习惯汉字编号，那个段习惯拼音编号等。

而高速铁路由电调监控全部的运行设备，整条线路、整个系统所有的电力设备运行数据均显示在调度台屏幕上供调度员使用。

因此，采用统一规范的设备编号，对供电调度人员日常运行及故障处理是非常有利的。

否则，没有统一规范的设备编号，则极易造成供电调度人员在日常倒闸和故障处理时头脑混乱、判断错误，导致误操作、误判断等概率增加，给安全管理带来隐患。

因此，高铁电力设备编号应由铁路局统一编制，其原则是：

首先从供电系统安全管理的要求出发做到准确、易记、唯一性，二是保持各条高铁的一致性，三是应在设备安装前制定方案并在施工中组织实施。

举例：

沿线箱式变电站高压、低压开关编号（调度台显示）

（1）箱变名称

以所名+数字编号

AB1#

AB2#

ABn#

AB3#

AB4#

A变配电所

B变配电所

以公里标编号

Kxxx

A变配电所

B变配电所

以数字大排行编号

17#

18#

nnn#

19#

20#

A变配电所

B变配电所

这些编号不仅体现在系统图上，还要考虑到报警、调用，应方便调度员易记、迅速查找。

选择一种适用的编号方式非常重要，可起到事半功倍的效果。

例如：

报警显示“Kxxx公里故障或38#箱变故障”，供电调度员不能立即反映出故障在哪个区间、哪个供电臂？

还需要查阅其他资料。

但第一种编号方式则比较直观，例如：

“AB3#报警”就可直观知道是A\B所供电臂第三个箱变报警。

可见，编号方式的重要性。

（2）高压开关编号，尤其箱变

曾经某局规定箱变高压开关以汉字编号，分别为一级贯通进线，一级贯通出线，一级贯通变压器，综合贯通进线，综合贯通出线，综合贯通变压器。

箱变到达安装现场后，施工不知如何接线（见图A）。

询问供电段，不同施工区段得到不同答复，一个说按照电源方向（一级上行综合下行），一个说按照配电所方向，结果（见图B、C、D）

一级进线

一级出线

一级变压器

综合进线

综合出线

综合变压器

一级进线

一级出线

一级变压器

综合进线

综合出线

综合变压器

一级进线

一级出线

一级变压器

综合进线

综合出线

综合变压器

图A图B图C

一级进线

一级出线

一级变压器

综合出线

综合进线

综合变压器

一级进线

一级出线

一级变压器

综合进线

综合出线

综合变压器

一级进线

一级出线

一级变压器

综合进线

综合出线

综合变压器

一级进线

一级出线

一级变压器

综合进线

综合出线

综合变压器

一级进线

一级出线

一级变压器

综合进线

综合出线

综合变压器

图D

较好的编号：

编号变得好，不仅施工方便，今后运行现场操作、调度操作、查找电缆等均方便，应予以重视。

（3）低压开关编号

高速铁路电力低压柜一般采用间隔式配电柜，编号例：

以数字编号

P1-1

P2-1

P3-1

P4-1

P5-1

P1-2

P2-2

P3-2

P4-2

P5-2

P1-3

P2-3

P3-3

P4-3

P5-3

P1-4

P2-4

P3-4

P4-4

P5-4

P1-5

P2-5

P3-5

P4-5

P5-5

P1-6

P2-6

P3-6

P4-6

P5-6

P1-7

P2-7

P3-7

P4-7

P5-7

P1-8

P2-8

P3-8

P4-8

P5-8

P1-9

P2-9

P3-9

P4-9

P5-9

以汉字编号

空调1

空调2

空调3

空调4

空调5

1#电梯

2#电梯

3#电梯

4#电梯

5#电梯

1#照明

2#照明

3#照明

4#照明

5#照明

XXXX

根据高速铁路电力运行经验，一般设备编号应为：

柜号+开关编号（数字）+汉字，可以根据不同设备筛选

如：

低开关柜（图）

P1-1空调1

P2-1空调2

P3-1XXXX

P4-1XXXX

P5-1XXXX

P1-21#电梯

P2-22#电梯

P3-2XXXX

P4-2XXXX

P5-2XXXX

P1-3XXXX

P2-3XXXX

P3-3XXXX

P4-3XXXX

P5-3XXXX

P1-4XXXX

P2-4XXXX

P3-4XXXX

P4-4XXXX

P5-4XXXX

P1-5XXXX

P2-5XXXX

P3-5XXXX

P4-5XXXX

P5-5XXXX

P1-6XXXX

P2-6XXXX

P3-6XXXX

P4-6XXXX

P5-6XXXX

P1-7XXXX

P2-7XXXX

P3-7XXXX

P4-7XXXX

P5-7XXXX

P1-8XXXX

P2-8XXXX

P3-8XXXX

P4-8XXXX

P5-8XXXX

P1-9备用

P2-9备用

P3-9XXXX

P4-9XXXX

P5-9XXXX

3、正常运行方式、非正常运行方式、故障运行方式区分

高速铁路运行的基本观点：

一是设备只要是正常的就应按照正常运行方式运行，只要在正常运行方式下运行就是安全的；二是如果按照非正常运行方式运行，必有原因，其中故障方式下运行必须补充相应的安全保障措施，确保行车安全。

普速铁路电力运行，一般由铁路局制定正常运行方式，但比较粗线条，原则上的内容多，可操作性的方式一般是供电段根据铁路局精神自行掌握。

高速铁路运行的要求对电力而言，应使电力正常运行方式更加具体化、细致化、可操作，即应具体到配电所、箱变等每个高压开关，每天“天窗”结束必须导入正常运行方式。

且应保持如下习惯：

只要进入非常运行方式，必须注明原因；只要进入故障运行方式，必须速报，并采取相应安全措施。

AB1#

AB2#

ABn#

AB3#

AB4#

A变配电所

B变配电所

例：

普速铁路：

贯通线AB，BA均可视为正常运行方式。

高速铁路：

应明确规定

一级贯通线AB，综合贯通线BA为正常运行方式。

一级贯通线BA，综合贯通线AB，均为非正常运行，必须注明原因，可能是配电所电源停电导致电源互送。

例：

A配电所白天进行试验工作，需要前一“天窗”进行倒闸使A配电所（或单段母线）退出运行，在列车开行时间内，属于非正常运行方式运行。

如果线路故障导致开口双向送电，即为故障运行方式，上报速报，并应采取相应措施。

4、日常巡视工作方式发生变化

根据高铁运行规则，列车开行时间是不允许人员进入铁路防护栅栏内及有关设备处所。

由此，铁路电力日常巡视发生变化。

白天列车开行时间内：

一是添乘列车巡视防护栅栏内电缆路径有无杂物挤压等，有无电缆冒烟等现象；二是防护栅栏外设备处所环境巡视，且不得擅自动设备。

其他设备巡视应在“天窗”内进行，且应结合检测、维护等工作同时进行。

由此，高速铁路电力巡视工作应根据高速特点进行适应性调整。

AB1#

AB2#

ABn#

AB3#

AB4#

A变配电所

B变配电所

5、贯通线路一般不投入备自投、重合闸

原因一：

当线路发生故障，配电所馈出开关保护跳闸，从故障点到电源方向配电所A间所有箱变会报警（A所—AB3#），而AB4#--B所间箱变不会报警，调度根据以上状态会及时准确判断故障区段并采取隔离措施。

如果备自投投入，B所自投后跳闸，AB4#--B所间箱变也会报警，且与A所跳闸仅差几秒，调度员很难判断。

原因二：

电缆贯通线有别于架空线路，属于容性电路，断电后再送电需要间隔时间以便电容放电，尽管按照目前设计，断电后0.7秒即可完成放电，但间隔一个时间更加安全。

从整个高铁电力系统看，由于采用电缆贯通线，双贯通线同时停电概率极低，且瞬间（且能短时自行恢复）故障几乎不存在，而备自投、重合闸功能基本上是消除瞬间故障或电源停电情况，因此，高铁电力一般不投入备自投或重合闸，即便投入，也加长延时。

6、小电阻接地柜隔离开关为什么运行中不能断开

如图：

如果断开小电阻接地柜隔离开关，贯通线将变成不接地系统运行，给运行安全带来隐患。

因此，在运行中尤其检修后需要格外注意。

第二节高速铁路电力设备维护

1、维护作业形式的变化----“天窗”作业模式

与普速铁路相比，本着行车不施工，施工不行车原则，高速铁路电力绝大部分设备维护工作需要在非列车开行的夜间“天窗”进行。

高铁“天窗”作业，与普速白天作业，在管理模式上有很多不同：

（1）提前申报设备维修计划，得到批准后方能实施。

（2）作业应听从电调命令，得到开工命令后方可开工。

（3）贯通线停电工作由电调完成，需要现场确认。

（4）作业后消令，电调送电，送电正常后方能撤离作业现场。

（5）值得注意，夜间作业应具备所需照明设施，同时应为这些照明配置发电电源。

照明设施应标准化，如箱变维护，应根据实际配置固定+移动照明，并统一标准配置。

2、维护作业方式的变化----高铁主要电力设备维护

高速铁路主要电力设备----电缆、GIS高压开关柜、干式变压器、干式调压器、低压开关柜、箱式变电站等维护方式与普速铁路有所不同：

（1）贯通线电缆：

由于在电缆沟敷设或直埋，基本没有维护工作量。

电缆中间接头在电缆沟，一般只检测不维护；电缆终端头基本采用肘型头与开关柜连接，一般也不用维护。

（2）GIS高压开关柜（环网柜），属于密封结构，密封舱内设备不用维护，仓外操作机构需要专业维护，一般不能随意动，所以主要维护工作量在二次接线。

（3）干式变压器、调压器：

属于无油化密封设备，只需清扫外观及维护接头。

调压器检查调压控制设备。

（4）低压开关柜：

高速铁路电力低压开关柜主要采用间隔式开关柜，一般选用国际品牌，所以，维护工作主要以清扫和检查接续为主。

（5）箱式变电站：

由于箱式变电站内部主要由GIS高压环网柜、干式变压器、低压柜组成，因此，主要维护工作量同上。

值得注意是箱变内的双电源切换装置和UPS，以及箱变基础内环境（有无积水），确实需要精心维护。

3、现代化检测、监测仪器应用

从上述内容可以看出，高速铁路电力主要设备适合定期检测、状态维修。

科学的、现代化的检测、监测将是发展趋势，是高速铁路电力必然的需求，将代替古老、传统的依靠人工眼看、耳听、手摸等原始措施。

但目前铁路电力尚缺乏现代化的检测仪器与手段。

4、探索新的维护模式

高速铁路电力维护给我们这样的启示：

依靠现有的铁路电力工人去维护国际、国内知名品牌且具有高技术含量的标准、通用的电力设备，不论是从理论水平还是从实践经验方面衡量，存在的确实差距非常大，短期内难以胜任。

为此，我们可以尝试聘请设备制造厂进行定期的专业化检测与维护，并对我们的技术人员进行培训，尽快掌握相关技术和技能。

第三节高速铁路电力作业安全

1、停电作业安全

普速铁路电力作业基本是由作业人员按照工作票完成作业范围内“停电、检电、接地封线”等安全措施。

高速铁路电力作业由于采用“天窗”作业形式，很多停电是由电调完成，安全措施仍由现场作业人员完成，但工作票中“停电”操作变更为确认、检电过程。

因此，高速铁路电力作业安全是建立在电调与现场作业人员共同完成的基础上，与普速铁路电力作业在安全措施的落实上有区别，值得各级领导、工程技术和作业人员注意。

2、明显断开点与接地封线

高速铁路电力由于采用了封闭式GIS开关柜和环网柜，相当于将检电笔置于开关柜带电指示器上，将接地封线置于柜内三工位开关上，虽然使作业人员免除携带检电笔、接地封线的劳苦，但缺少了明显断开点。

国家电网公司2009年新的安全规程规定三工位开关可以视为接地封线。

为电力作业安全措施提供了依据，铁路正在按此修改安全规程。

在作业过程中应注意：

（1）明显断开点主要是用于检电，目的是挂接地封线。

所以只要三工位开关接地，即可认为已采取了安全措施。

（2）带电指示器如何检电，上海局经验，作业人员应在电调操作前到达作业现场，亲眼看到停电时带电指示器从有电到无电的显示，停电后，立刻将三工位开关至于接地位。

（3）三工位开关的接地操作应尽量采用电动操作，注意三工位开关的联锁，如线路带电三工位开关是不能至于接地位的，因此，如果三工位开关接地不能电动操作，应首先检查线路是否带电。

（4）配电所GIS开关柜三工位开关是可以由电调远动操作的，箱变内环网柜三工位开关只能现场操作。

3、最安全的停电作业方式

（1）贯通线及所带设备（箱式变电站、信号变电所）作业：

一级贯通、综合贯通整个供电臂停电。

电调操作两端配电所一级贯通和综合贯通馈出回路停电，并操作馈出柜三工位开关使贯通线路接地。

现场作业人员在作业范围内断开相应开关，并利用环网柜三工位开关使线路接地。

作业范围

AB4#

AB3#

ABn#

AB2#

AB1#

（2）配电所馈线（包括站房变电所）作业：

比照贯通线方式。

（3）配电所作业：

电调操作断开所有高压开关，并操作馈出柜三工位开关使馈出线路接地。

现场作业人员负责电源线路停电并接地。

以上形式应成为高速铁路电力作业标准形式，无特殊情况，应按照此方式从事“天窗”电力停电作业工作。

由于用户特殊需求，个别情况下，“天窗”也不能保证两路同时停电时，应至少采取以下保证措施：

（1）停电范围大于作业范围一个停电区段以上。

如一台箱变作业，应保证相邻箱变停电。

一个区段电缆作业，应保证相邻两侧电缆线路停电。

停电由电调操作。

线路接地由现场完成。

（2）每个可能来电方向至少保证两个以上开关在断开位置。

停电范围

AB1#

AB2#

ABn#

AB3#

AB4#

A变配电所

B变配电所

作业范围

4、临近带电作业增多

比如箱变作业，只要不是两路贯通线电源全部停电二是一侧停电作业，即可认为是临近带电作业。

配电所、车站综合变电所一侧停电一侧带电作业，均可认为是临近带电作业。

在两条贯通线同沟区段一条贯通线的停电作业也属于临近带电作业。

普速铁路电力大部分是停电作业，维护单位人员对停电作业工作票及作业方式叫熟悉。

而高铁电力，临近带电作业比普速增加很多，应引起重视。

第四节高速铁路电力故障抢修

高速铁路电力故障抢修与普速铁路电力抢修有较大区别，普速铁路发生故障主要依靠维护人员现场处理，并经过抢修恢复正常供电方式。

高铁电力故障处理的原则：

正确判断故障地点、迅速切除故障区段、确保高铁行车供电、天窗点内处理完善。

高铁电力故障的处理，主要是电调操作，优先保证行车，只要能够维持行车，具体故障处理应安排在“天窗”时间进行，很多情况是一个故障需要若干个“天窗”才能全部完成，在此期间，高速铁路电力需要在非正常方式下运行。

1、抢修预案作用增强

普速铁路电力抢修主要依靠现场维护工人，抢修预案原则性较强，可操作性较弱，同类故障按照同一个预案由不同的抢修人员实施可能会有不同的抢修效果，抢修时间弹性较大。

高速铁路电力抢修预案应分为电调处理预案与现场处理预案两大部分。

电调处理预案主要是读懂SCADA系统数据，合理的倒闸操作程序，根据具体情况下达人员出动命令，协调行车调度通告可能影响范围，判断抢修方法与修复措施、时间，监控非正常运行方式下的设备运行等，电调处理预案应细致到具有很强的可操作性，真正做到无论谁值班只有按照预案执行，处理的时间与结果基本相同。

现场处理预案主要包括接到电调命令后能够明确主要抢修内容，携带必要的抢修工具，故障区段巡视的重点，故障处理的步骤等，同时，应现场拍照，并保持与电调的通讯联系等。

2、电调操作水平是关键，调度人员素质要求极高

高速铁路电力故障处理最重要手段的是依靠电调使用SCADA系统首先进行故障隔离，能够在调度台处理的问题均由调度员处理，因此，供电调度员任务加重，责任加大，一个优秀的调度员，是整个抢修工作的中坚，一个不成熟的调度员，就会无从下手，只能派出人员围绕线路团团转，延长恢复供电时间。

高速铁路电力对电调人员素质要求较高，一是能够根据SCADA系统提供的信息判断故障情况，二是熟练掌握故障抢修预案，三是熟练使用SCADA系统，四是具有较强的抢修组织能力，五是掌握行车情况（与行调同屋），具有较强的协调能力。

3、现场处理方式的变化

普速铁路电力故障处理手段主要是修复，高速铁路电力故障处理手段主要是更换。

普速铁路电力故障处理一般是一次完成，而高速铁路为确保列车开行时间内行车及满足“行车不施工、施工不行车”要求，受“天窗”时间限制，可能一个故障需要分若干“天窗”完成。

如：

贯通线电缆故障，电调首先切除故障区段，“天窗”时间需要首先检测故障地点，掀开电缆沟盖板，剪断故障电缆，敷设一段新电缆，两端做头，这些工作可能一个“天窗”不能全部完成，需要多次作业。

再如：

高铁电力设备抢修大部分采用更换方法，很少再用简单修补，那么备品备件配置、采购等均可能需要时间，可能非一个“天窗”能全部完成。

类似情况，供电部门应制定相应的、符合实际的、可操作的处理方案，以适应高铁电力抢修。

4、箱式变电站彻底损坏故障的抢修办法

高速铁路电力如果发生一台整个箱式变电站整体烧损，那么通过电调远程操作是不能回复该负荷点供电的，即使出动人员抢修也不能短时恢复供电（如果箱变彻底损坏需要整体更换时，从购置、安装等彻底修复需要一周以上时间），因此，改类故障可能是高速铁路电力最大故障，可能长时间影响高铁行车。

此类故障必须引起供电部门高度重视，制定一套有针对性措施。

此故障现象在调度台远动处理时，两条贯通线从两个方向向该箱变均无法送电，将该箱变隔离后可以送电。

电调应首先意识到箱变可能发生问题，短时无法送电，应立即通知维护单位抢修。

维护单位应意识到如果箱变出问题，极大可能不能短时抢修恢复，因此，在出动时，应携带移动发电机，同时可以携带抢修用移动箱变。

到达现场后，应优先采用发电机恢复供电从而恢复行车，然后视具体情况采用针对性措施处理故障。

当箱变必须更换后才能恢复供电时，应使用移动箱变临时恢复供电，即过渡措施。

在只使用发电机时，现场应留人值守。

第五节高速铁路电力故障分析

铁路电力故障分析一般在故障发生后，分析结果与故障定责密切相关。

普速铁路电力故障分析一般是定性分析，推论较多。

高铁电力SCADA系统为我们记录了详细的运行数据，包括记录了故障发生全过程的所有信息，主要有：

故障发生的时间、故障电流、故障电压、频率、图形等。

因此，高铁电力故障应充分利用SCADA系统提供的丰富的数据进行定量分析，用数据说话，确定故障的真正原因，杜绝今后。

如：

普速铁路一路电源故障时，影响信号供电，电力工作者分析会说：

“另一路电源是好的，与我们无关”。

这只是推论。

高速铁路电力遇到同样情况，可以从SCADA系统调出相关数据、图形，证明故障地点发生故障时刻的供电情况，两路电源电压、电流情况，从而以数据说话。

根据铁道总公司的相关规定：

铁路电力故障定则以调度SCADA系统数据为准，不能提供数据的供电部门负责。

可以看出，使用SCADA系统进行故障分析的重要性。

供电SCADA系统为我们提供了以下主要数据：

1、故障报警记录

2、开关工作记录

3、调度操作记录

4、电压、电流有效值曲线

5、故障录波曲线

6、事件记录（微机保护、自动装置等综自的动作信息）

目前，高速铁路电力SCADA系统将运行记录数据复示到铁路办公网，供电管理人员在自己办公室完全可以读出相关数据进行故障分析和运行情况分析。

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