城市轨道交通电力系统故障分析

地铁具有运量大、准点、环保等优点，有效缓解城市地铁交通拥堵的问题。近年来，全国各地超过30多个城市开始兴建地铁工程。电力系统是地铁工程运行的关键系统，它为地铁列车运行提供电力电源，如果电力系统出现故障，停止供电，那么列车将无法运行。所以电力系统对地铁正常有效运行至关重要，地跌运营单位一般非常重视城市轨道交通电力系统的安全性，及时预防电力系统运行过程中可能出现的故障，并预先采取有效的措施，防止故障发生[1]。

1城市轨道交通电力系统故障原因

城市轨道交通电力系统故障问题比较多，根据故障发生的主要原因可以分成电压触电和电气火灾。

1.1电压触电

电压触电是城市轨道交通电力系统故障的常见问题，电力系统作为城市轨道交通关键环节，电力系统的正常有序运行，直接关系到城市轨道交通的正常、安全运行。所以，城市轨道交通对电力系统的维护十分频繁，这一定程度上增加了电力系统电压触电的概率。造成这种现象的主要原因有地铁车站工作人员在维修的时候，没有按照维修要求和操作标准进行，导致故障的发生。比如2017年12月7日深圳市地铁11号线发生故障，导致列车停运，一人死亡，造成此次故障的原因是施工单位违规作业，导致故障的发生。另外，地铁车站电力系统本身存在一定的缺陷，我国城市轨道交通发展的时间比较短，与西方发达国家相比，相关技术还不是很成熟，所以电力系统设计还存在一定的问题，电力系统运行一段时间以后，这些缺陷显示出来，导致电压触电故障，从而影响到城市轨道交通的正常运行。

1.2电气火灾

电气火灾主要是由于电力系统电路故障导致的火灾，电路发生火灾后果十分严重，可能引发严重的火灾安全事故。造成电气火灾的原因主要有以下几点：①变压器故障，由于城市轨道交通工程一般在地下，地下环境比较复杂，变压器在运行过程中受到环境的影响，绝缘体出现破裂，绝缘油泄漏等问题，导致电路起火；②电力系统电力设备电线焊接质量不合格，电阻阻值过高，导致电线温度不断升高，当电线温度超过了电线限值，那么就会发生电力火灾；③电力系统开关接触不良造成的火灾。电力系统作为城市轨道交通的基础设施，为了确保电力系统的有效运行，地铁车站工作人员定期对电力系统进行管理和检修。在检修过程中，频繁操作开关设备，可能导致开关设备松动，从而引发电力火灾[2]。

2城市轨道交通电力系统故障类型分析

2.1直流电缆故障

根据相关统计，我国大部分城市轨道交通电力系统的直流电缆故障大致可以分成以下几类：①电力电缆线路受到电动力的影响。在铺设平行电缆的时候，如果电缆没有固定好，那么一旦经过电路的电流比较强，那么就会出现电流短路造成的线路跳闸现象，这个时候电力电缆受到电动力的影响，会出现强烈的晃动并撞击到电缆设备的连接点上，从而导致线路短路发生；②城市轨道交通电力电缆在施工过程中，由于操作不当造成线路接口接触不良或者电力电缆的绝缘体损伤。电力系统投入使用一段时间以后，受到外界环境的影响，线路可能受潮，从而导致间接性短路故障。

2.2交通设备故障

城市轨道交通在运行过程中，如果通信系统、控制系统、调度系统出现故障，可能导致列车操作失控，造成列车脱离原先的轨道，出现车辆碰撞等危险行为，从而引发了严重的交通安全事故。城市轨道交通在运行过程中，设备出现任何问题，都可能引发故障。比如车辆的安全标志不明显，那么可能导致列车伤人事故。国城市轨道交通运转空间比较小，连接地面的安全通道长而且复杂，一旦发生火灾，火势迅速蔓延，有毒气体快速扩散，给乘客人身安全造成重要威胁。

2.3直流开关跳闸

城市轨道交通部分电力设备是直接暴露在室外，这些电力设备在运行过程中，很容易受到雷击引起直流开关跳闸。雷击分为直接雷击和感应雷击。直接雷击指雷电直接电击电力电缆导线、电线、接触线，使得城市轨道接触网的过电压超过设计值，对接触网设备造成损害。感应雷击指雷电击中露天接触网以后，对接地系统释放大力的电流，并在空气中形成强大电磁场，电磁场在接触网中产生数百伏到几千伏的感应过电压，从而引起电力系统跳闸事故。

3城市轨道交通电力系统故障应对策略

3.1做好开关跳闸保护工作

城市轨道交通电力系统管理部门要做好开关跳闸故障处理方案，一旦发现开关跳闸故障以后，要立即启动抢修方案，并组织技术过硬的施工人员携带维修工具和材料到现场进行抢修，并在现场及时向交通设备使用人员和司机了解故障信息，做好线路排除工作。比如现场听到异常的响动或者闪光信息，要做好充分的准备工作，为下一步检修做好准备[3]。

3.2保护直流电缆

城市轨道交通电力系统的直流供电系统通过直流高频开关电源和蓄电池等方式，将交流配电屏引入电流，然后输出直流电给列车各个系统。直流电缆如果出现故障，那么可能影响到整个地铁列车的正常运行。直流电缆保护措施有以下几种：首先，通过在线监测技术对直流电缆进行实时监测。在线监测技术可以24小时对直流电缆进行在线监测，一旦直流电缆出现任何异常，在线监测技术会及时将采集到的数据信息反馈到监控系统，监控系统将数据信息传输到设备维护管理部门，技术人员对这些数据信息进行分析，了解电缆绝缘体变化参数，从而分析直流电缆的性能，如果直流电缆各项参数已经无法电力系统运行要求，技术人员要一时间进行更换，以免造成电力电力故障；其次，做好直流电缆故障紧急预案。地铁列车运行一段时间以后，技术人员要根据地铁电力系统运行故障进行总结分析，找到电力系统故障的原因，并将其进行分类，从而电力系统故障维修效率。比如将传统的接触网的手动隔离开关改成电动开关，这样通过控制系统就能操作隔离开关，避免手段频繁操作隔离开关，造成隔离开关松动；后，技术维修人员要做好直流电缆的日常检修工作。技术人员要根据城市轨道交通运行情况，制定相应的检修方案，对电力直流电缆进行检修，及时发现电力电缆存在的问题[4]。

3.3加强城市轨道交通电力系统二次设备检修

电力系统二次设备检修是通过一定检测设备对电气设备运行状态进行检测，并根据检测的数据信息进行分析，分析电力设备的性能是否满足运行要求，从而制定电气设备检修方案和检修方式。电力设备二次检修内容包括交流测量系统、逻辑判断系统、通信管理系统、直流控制和信号管理以及控制电缆屏蔽接地系统等。和一次设备检修不同，二次设备检修指针对某一个子系统，而不是整个设备的部件。通过二次设备检修，可以及时发现直流系统的电压、电流互感器的二次回路电气绝缘性能是否良好，设备是否正常运行。城市轨道交通电力系统二次设备检修过程中，为了能够准确掌握电力设备的相关参数，要加强对设备的数据信息采集，根据采集的数据信息，能够快速准确地判断故障发生的范围和地点，从而快速进行维修