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地铁区间照明中断故障分析及处置

2021-11-19刘勇

装备维修技术 2022年2期
关键词:跳闸断路器

刘勇

摘 要:区间隧道应急照明作为列车行驶的辅助照明,停运后区间维护照明,以及火灾时人员疏散照明。其功能的正常与否直接影响到行车安全与正线运营服务质量。针对正线应急照明频发的故障现象,结合EPS系统控制原理,通过对区间照明故障问题进行分析,找出故障原因,探讨如何加强日常管理,并提出合理的优化改进措施,以提高设备的质量和工作效率。

关键词:区间照明;EPS;断路器;跳闸

1.应急照明的供配电方式

事故照明电源室的进线电源引自变电所的两段低压母线,并且采用蓄电池作为备用电源。工作照明用三相交流电源送电,应急照明正常由单相交流电源供电,交流电源故障时,由车站降压变电所自动切換到蓄电池组供电。地铁车站应急明一般分为备用照明、疏散照明与疏散指示标志。备用明一般设置于正常照明故障或火灾工況时仍需工作的重要场所;疏散照明与疏散指示标志主用于人员密集场所主要疏散通道、疏散数梯间、前室及安全出口等,根据《地铁设计规范》要求地下车站应急照明为一级负荷中特别重要负荷,因比地铁应急照明的供电一般采用“双市电+EPS蓄电池方式。即在车站两端各设1组EPS电源,安装于EPS电源室,或站厅站台两端照明配电室各设置1组,共4组EPS电源。EPS进线为两路独立电源,EPS设置馈线柜,按不防火分区设置馈线回路至应急明灯具,负责整个车站及相邻区间的应急照明。且蓄电池房间对环境的要求较高,需设置空调及气体灭火措施,EPS电池集中设置更方便管理及维护。

1.1区间照明及灯具

地铁车站之间的隧道段叫做区间,区间照明即是地铁的隧道照明。因为特殊,设计思考较多,尤其是处于疏散方面的考虑,区间照明分为正常照明和应急照明,区间应急照明与区间工作照明交替排列,区间应急照明电源引自EPS配电屏,区间正常照明电源引自区间照明配电箱(QM),采用三相交错配电,保持三相平衡分布。白天正常运营情况下,应急照明打开,正常照明关闭;故障情况下,打开正常照明,满足区间照度要求。照明灯具布置在行车方向左侧墙壁上,灯具中心距轨面4000m,每隔10m布置一节能型灯具,容量为20W,正常照明灯和应急照明灯按1:1间隔布置,每隔一正常照明灯设置一盏应急照明灯,即应急照明灯与相邻应急照明灯间距为10m。

区间照明灯具应具有防水、防尘、耐腐蚀的特点。灯具要适应地铁隧道内潮湿、有水、通风不良的环境。要求密闭性能好(防护性能达到IP65),且散热良好。灯具清洁冲洗时不得进水。灯具结构要求简单,安装方便,维修和更换光源时操作方便。灯具要具有良好的防震性能,在地铁震动的条件下,以保证光源具有较高的使用寿命。灯具的光效率应大于60Im/W。灯具应具有定的遮光性能,以避免对司机视造成影响。

1.2区间照明模式原理及存在的问题

区间照明模式分为正常工况、火灾工况。其中火灾工况含A端设备区模式、B端设备区模式、公共区模式、相邻区间模式,每个模式都涉及区间工作照明和区间应急照明,通过对模式操作来实现对照明设备的开启及关闭控制。

目前,地下车站均采用双电源加EPS的配电方式,常有应急照明系统在市电供电情况下,末端馈出回路发生短路,配电系统上下级间无保护选择性,致使系统发生瘫痪。具体为区间照明在发生严重短路后回路空开无法闭合,甚至直接导致上级总输出、总输入空开跳闸,更有发生0.4KV直接顶跳事件。有的车站站台只设置一台事故照明装(EPS),如果发生上述事件将直接导致上下行首尾四个区间瞬间漆黑,还有影响站台公共区部分照明和疏散指示。原因为结构渗漏水导致某一处灯具附近主线缆三相短路至使相应支路、上级空开,双双发生跳闸。因此,通过对设计思路的明确,结合地铁实际系统设备条件和故障发生后人员的组织情况,如何查找原因、迅速处置及预防,确保区间照明在任何情况下都应保持常亮状态。

2.多级断路器同时跳闸原因

经历过短路故障的朋友们恐怕都有过相同的经历,许多时候,一旦电路中发生短路,跳闸的往往不仅仅是一个断路器,同时连同它的上一级断路器,也会跳闸。那么究竟是什么原因造成多级断路器同时跳闸的呢?发生这种事故的原因,是不是因为断路器选型错误呢?

我们知道,短路保护(过载保护)是断路器的一个重要功能。它实现这一功能的原因,是断路器通过热敏铁片感测电路中的温度,一但电路中温度过高,就会传递给断路器中的机械机构,进行跳闸保护。

断路器选型的关键,往往是它的额定电流。即断路器保护电路时的最大电流,一旦超过这个电流,断路器就会认为电路中存在过载或短路现象,从而跳闸。一般来说,常用的断路器型号为C16、C25、C32、C63。这个选型很关键,选型过大,会造成电路中实际电流已经超过电线的最大负载,却没有打到断路器的故障电流值,造成故障不跳闸。如果选型过小,会造成正常使用时,断路器误跳闸。

那么,电路中发生短路时,多级断路器同时跳闸即支路断路器和总开关同时跳闸,是因为选型错误吗?很显然不是的,一般选型时,总开关的电流一定会大于支路开关电流。那么,当电路中发生短路时,此时电路中的电流是巨大的,该电流值,远远超过支路开关和总开关的额定电流。因此,两个开关都会感应到电流,所以就会同时跳闸。

3.分线排除法检查

3.1确定总开关正常的情况下,先把故障分路的開关都关掉,然后合上总开关;如果一合闸就跳,那最有可能就是总开关到各分路开关之间的线路存在故障。

3.2如果总开关不跳,然后再继续合各个分路开关;如果合到某一路分开关,开关跳闸,那就是该分开关回路有问题。找到故障回路以后,接下来就是要确定是线路问题还是线路上的用电设备问题。

3.3当我们确定漏电以后,就要通过分断查找的方法,来查找电线的漏电点,来处理电线漏电故障。排查线路故障点时,可以按照“先主干、再分支、后末端的顺序,断开低压电网的各条分支线路,仅对主干线进行试送电,若主干线无故障,那么主干线便能正常运行。然后,再依次将分支和末端投入运行。哪条线路投入运行时保护器跳闸,故障点就在哪条线路上,就可在此线路上集中查找故障点。

由于我们照明回路属于并联线路,某段所有的照明都是一个回路,所以只要有一根线管内的电线漏电,就会导致整条回路都会漏电,所以我们要在中间的电灯位置,把电灯线盒内的电线接头解开(分支总线而非灯具的电源线),来检查是哪个方位的电线漏电了,找到哪个方位的电线漏电以后,我们还是在哪个方位的中间位置把线头解开,来判断是哪个方向的电线漏电,用这种方法,直到查到最后一段分支。就是那个线管内的电线漏电了,这种情况就只能换线处理了,如果换不了只有敷设明线。这样我们更换线管内的电线就可以解决漏电故障了。(两根2.5㎡电线拧在一起可以用。近似于4.5㎡。前提是材质要相同,长度也相同。两相同载面导线双拼在工作维修是常见的。一般小载面(10㎡)以下不提倡也不会用。用得最多的场所在配电方面有时因大尺寸电缆施工难度大就用两根电缆双拼解決。只要达到材质、长度相同,两根相同载面导线的载流量就可达到一根导线的载流量。)

把故障分支上所有的用电器接线都拔掉或者断开,然后再合上该回路的分路开关,如果开关不跳闸,说明被拔掉的的灯具中有漏电设备。那么接下来就可以一个一个接线试,接到哪个跳闸就是哪个有问题。当确定灯具漏电以后,我们先检查一下电线接头的位置,是否绝缘胶布坏,或者电灯的位置电线外皮是否损坏跟电灯金属外壳相连,形成的漏电,或者电线绝缘外层是否老化损坏,如果找到了,就容易解决了。

4.预防和应对措施

4.1区间作业时注意对灯具、插座、线缆等低压设备周围异常情况的查看,发现异常及时处置,不能处理的及时上报并采取相应临时措施,如铝板掉落、灯具下垂、结构渗水等;高架段做好广告板状态巡查、射流风机固定件确认;司机加强瞭望,发现异常及时上报,确保运营线路安全。

4.2巡视人员针对近期故障现象进行分析判断,对保护区域的线路设备等进行有目的的直观巡视,从而找出故障点。应着重对线路的转角、分支、交叉跨越等复杂地段和故障易发点进行检查。这种直观巡查简便易行,易于对明显故障点的查找。如导线断线落地、拉线与导线接触及错误接线、结构渗漏水等。

4.3发现设备柜门(配电箱门)打开、线槽落、防淹门等构筑物、射流风机、电线、管线等吊挂构件或广告灯箱,标志标识等其他设施设备脱落侵入限界的情况,应及时进行处理,若因备件原因无法进行修复,应先进行临时处置,并逐级汇报,后续进行处理整改,消除隐患。

4.4加强对供配用电系统的巡回检查和隐患整改,特别是对重要用电设备的维护保养,保证供配用电系统的本质安全,以弥补继电保护的缺陷和不足,特别时轨行区应急照明,存在着很多不确定的因素,即使保护能够可靠动作,生产设备也会因短路电压降而跳闸停止工作。因此,加强管理,强化责任,避免设备事故是保证电力系统和生产稳定运行的根本。

4.5加强对系统日常管理和维护,对用电装置和馈线经常巡回检查,发现问题及时处理,防止蓄电池、充电模块故障和直流接地、绝缘击穿。

4.6加强对逆变系统的检查、维护和校验,继电器的可动系统必须动作灵活,触点接触牢固可靠。开关及其二次回路检修完毕,投入运行前,一定要对开关的保护装置做整组传动试验,证明继电器和回路处于良好工作状态后,开关才能够投入运行。(同时对所有继电保护校验制定专门的制度度,成立专职机构和专职人员,定期对继电保护装置进行校验。)

4.7建议给站台只设一台EPS或者结构渗漏水严重的车站在EPS内相应的回路负载处加装熔断器,以防止事件的扩大化,减轻对运营安全的影响范围;对前期排查的EPS及各支路代表的具体位置进行梳理和标记,组织人员熟悉掌握,确保突发情况时迅速应急处置。

5.结束语

要让列车安全运行,需要稳定可靠的区间灯,要想在线路内作业,更需要有高效的轨道照明,只有良好的照明才能保证各项工作的有条不紊。然而,区间停电事故严重影响列车运行,不仅会中断正常运营,也会威胁运营安全,由于停电事故具有不可预见性的特点,因此必须重点做好日常预防工作,确保各项设施设备完好,避免防护区内对供电设施造成破坏。以上措施能有效地改善車站区间照明大范围中断的问题,减少故障事故的发生,提高了系统设备的可靠性、可操作性,有力地保障了地铁区间安全。

参考文献:

[1]北京市规划委员会, GB 50157-2013 地铁设计规范,中国建筑工业出版社,2014.

[2]张振宇.地铁应急照明配电系统的改进[J].建筑电气,2018,37(11):58-62.

[3]刘述芳,徐永能,陈城辉,等.设备故障根本原因分析技术在地铁的应用[J].都市快轨交通,2010,(4).

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