牵引故障十篇

牵引故障 篇1

1.1 液压抗磨油严重污染, 有的观点认为, 采煤机时牵时不牵, 是因为液压转动部液压抗磨油严重污染, 油中机械杂质超标引起的。

理由是:机械杂质可能卡在补油单向阀、梭形阀的阀的阀芯和阀座之间。当卡的机械杂质轻小时, 采煤机牵引无力;当卡的机械杂质较大量, 采煤机不牵引;当卡的机械杂质被油冲掉时, 采煤机又正常牵引;当杂质再次卡在补油单向阀、梭形阀的阀芯和阀座之间, 采煤机又出现牵引无力或不牵引的故障现象。

上述观点经不起仔细推敲, 理由如下:a.采煤机液压传动部没有粗滤器和精滤器, 较大的机械杂质根本不可能进入到阀组中, 也就不可能卡住单向阀和梭形阀并且凡是经过粗滤器和精滤器过滤后的抗磨油, 其所含的机械杂质微粒应能顺利通过梭形阀的间隙, 也不可能使采煤机牵引无力。b.在实践中也没有发现正在使用中的采煤机不牵引或牵引无力, 是由于机械杂质卡住阀组造成的。如果说要出现较大的机械杂质进入阀组的话, 那只有一种情况, 就是把粗滤器同时甩掉不用。c.采煤机时牵引时不牵引, 是由于液压传动部的液压抗磨油严重污染造成的, 这是正确的。采煤机时牵引时不牵引的真正原因:液压抗磨油严重污染变质后, 杂质浓度高, 粘稠性大, 使粗滤器和精滤器严重堵塞, 从而使补油泵补入主回路的油量大大减少。当采煤机不牵引时, 背压正常;当采煤机牵引速度慢时, 主回路的漏损量大于补油泵补入主回路的油量, 背压开始下降, 当采煤机牵引速度较快时, 背压速度下降, 当降至失压阀的调定压力时, 失压阀复位, 采煤机强迫停机。当再次开机时, 仍然慢速牵引, 一旦牵引过快, 就再次停机, 形成一牵一停现象。这种情况在实践中比较常见。

1.2 补油泵损坏, 一旦补油损坏, 一般都认为采煤机不会有背压或者背压很低, 采煤机就不牵引了, 其实则不然。

补油泵大多是齿轮泵, 由于内部密封质量、补油泵制造工艺及使用工况不同, 会形成不同的损坏情况, 如局部区域磨损过大、轴承磨损及隔离密封间断失效等, 并且这种损伤程度不是特别严重。当出现这种情况后, 采煤机就可能出现时牵时不牵的故障现象。例如:辽源煤机厂装配分厂采煤机实验时, 有时候不牵引。通过仔细观察, 发现采煤机不牵引时, 背压表指针摆动较大, 压力不稳定。当截煤试机时, 试3~5次出现一次自动停机, 停机时背压速度下降到零。通过对液压系统进行全面检查, 除发现补油泵发热外, 没有发现其他问题, 更补油泵后采煤机正常。

1.3 失压阀调定压力不当, 图1为MG150/375-W型采煤机的液压系统图, 采煤机失压阀的调定压力正常为1.

5MPa, 背压为2 MPa。开机后背压正常, 低压控制油克服弹簧力推动失压阀, 使其处于工作位置, 一是把采煤机的推动油缸两腔断开, 二是把低压控制油送入伺服阀, 当操作牵引调速把手时, 低压控制油经过伺服阀进入推动油缸, 主油泵工作, 采煤机牵引。如果失压阀的调定压力大于背压阀的调定压力, 失压阀打不开, 采煤机就不会牵引;如果失压阀的调定压力接近 (略小于) 背压阀的调定压力时, 就会出现失压阀时打开时打不开的现象, 采煤机就会出现时牵引时不牵引现象。例如:形式这种故障的原因:a.维修人员没有把液压系统的工作原理、失压阀的结构和功能搞懂;b.采煤机液压系统的背压受各种因素的影响, 不是特别稳定, 有一个波动范围。当失压阀的调定压力略小于背压时, 采煤机就会出现时牵时不牵的现象。但这种情况在实践中不多见。

1.4 液压传动部油位低。

这种情况主要发生在煤层倾角较大的综采工作面, 特别是做工作面。因为做工作面, 采煤机液压传动部的粗滤器在油箱中的上方, 一旦油位低, 粗略器就可能淹没不住, 补油泵吸空, 采煤机不牵引。如果粗滤器刚刚淹没, 当采煤机行走在综采工作面坡度下的地段, 能正常牵引截煤。当采煤机行走综采工作面坡度大的地段时, 粗滤器就暴露出来而吸空, 采煤机就不牵引。从表面现象看, 也是时牵引时不牵引的故障现象。这种情况在实践中比较常见。

2 故障的判断及处理

要处理故障, 首先要对故障现象进行分析判断并准确定性, 然后才能采取正确的处理方法。

2.1 液压抗磨油的严重污染的判断及处理方法。

a.首先试机观察, 如果采煤机不牵引时, 背压开始下降, 采煤机快速牵引时, 背压迅速下降, 采煤机强迫停机。这说明有两中可能的故障原因:一是系统漏损大, 二是液压油严重污染变质。b.打不开液压箱大盖, 检查系统漏损量和油质的好坏。如果系统漏损不大, 液压油发黑发臭或者乳化, 那就可以断定故障原因是液压抗磨油严重污染引起的。c.放掉费油, 清洗净油池, 并换掉精滤器和粗滤器芯, 倒入新油。d.盖上有机玻璃, 试机, 如果正常则清净盖板和油箱的密封面, 按好密封条, 盖好上盖即可。

2.2 补油泵损坏:

a.首先试机观察, 如果发现采煤机不牵引时, 背压表指针摆动较大, 压力不稳定。当截煤试机时, 试3~5次出现一次自动停机, 停机时背压迅速下降为零。这说明背压不稳定, 补油系统有问题。b.检查两个马达的漏损量。c.如果两个马达的漏损量不大打开液压箱上盖, 检查油管接头是否漏损, 并检查主泵的漏损量, 以及主泵、补油泵的发热情况和油质的好坏。d.如果主泵漏损不大, 管路接头也无漏损, 油质没有污染, 就可以判断是补油泵的故障, 更换补油泵即可。

2.3 失压阀调定不当:

a.首先试机观察, 发现采煤机牵引时, 背压表、高压表读数正常, 压力稳定, 没有故障现象, 不要停机。b.打开液压箱上盖, 观察伺服阀上面两个节流孔是否往外冒油, 如果无油液冒出, 则拆开失压阀大伺服阀之间的那根细小油管, 如果没有油量或者油量极少, 就可以判断是失压阀调定压力不当。c.开机把背压阀的压力调为略大于2MPa再调整失压阀的压力, 松动失压阀的调整螺丝, 带失压阀到伺服阀之间的那根细小油管有力喷出压力油时, 锁紧背帽。d.重新把背压阀的压力调回大于2MPa盖好上盖, 试机即可。

2.4 液压传动部油位低:

如果是近水平综采工作面, 油液以淹没阀组为宜;如果是煤层倾角较大的综采工作面, 油液要淹没粗滤器, 并留有足够的液面高度, 保证采煤机在行走到坡度的地方, 油液仍能淹没粗滤器, 而不致吸空。发现油位不符合上述标准, 添新油至标准油位, 然后试机, 如果采煤机工作正常, 则说明是油位低而无其它故障。

摘要：液压牵引采煤机以技术成熟、操作简单、维修成本低等优点, 在市场仍然占据50%以上的份额。液压牵引采煤机在矿井产生过程中容易出现时牵时不牵的疑难故障, 原因查找困难, 处理时间长。对此种疑难牵引故障的原因进行了详细地分析, 并提出了相应的处理方法。

牵引故障 篇2

山东科技大学设计的MCLE600-DR102102型采煤机故障诊断专家系统, 用于查找故障原因和员工培训, 已成功应用于兖州矿业 (集团) 公司南屯煤矿的设备检修和技能培训中。

MCLE600-DR102102型采煤机采用滚轮式无链电牵引系统, 由电控系统、辅助液压系统、冷却喷雾系统等组成。系统结构庞大, 重量达60 t。不论是在地面还是在井下检修, 找出故障原因与排除故障的难度都非常大。必须采取特殊措施: (1) 在设备下井前必须对采煤机进行全面的整体试验。 (2) 设备运行过程中发生故障时, 不论所更换的是新元件还是经过维修后的元件 (如电器插件和液压元件) , 都需要经过严格的试验, 合格后方可使用。

山东科技大学针对该型电牵引采煤机的具体故障特点, 利用煤矿现场维修经验和专家知识, 开发出了基于CLIPS平台的采煤机故障诊断专家系统。依据此系统, 结合采煤机工作原理, 模拟仿真获取故障诊断依据, 在故障排查和员工培训中取得良好效果。

牵引电力电缆故障分析 篇3

摘 要：随着国家加大对基础能源设施的投资，两网改造的完成，运行电缆的数量已急剧增加，城市化的快速发展带来建设项目的大量增加，引起电缆故障大大增加，运行单位给用户的承诺要求快速解决故障，保证供电。而市场上现有的电力电缆的故障测试仪器，尽管品种较多，但均显笨、大、繁，操作不方便，难以快速掌握。因此，为解决现场故障查找难题，本文重点就牵引电力电缆故障进行了分析和探究，以满足现场故障检测快速恢复供电之急需。

关键词：电气化铁路；电气电缆；故障电流

电力电缆是电网中至关重要的组成部分，对电网的安全运行意义重大，与人们日常生活和工业生产息息相关。因此，相关工作中必须认真研究造成电力电缆故障的常见因素，了解电力电缆故障的基本类型，努力掌握好电力电缆故障的各种检测方式，有效采取绝缘电阻测量、直流耐压试验和泄漏电流的测量等电力电缆故障的预防测量措施，从而有效减少电力电缆故障发生率，促进电网的安全与稳定。本文着重介绍牵引电力电缆故障测试技术方法与基本原理。

一、电力电缆故障原因分析

电缆出现外力损伤的原因主要是施工机械如挖掘机、推土机、载重汽车等直接损坏电缆，从而造成故障发生短路跳闸或伤及绝缘而留下事故的隐患。由于铁路正处于快速发展的阶段，新线建设及改造施工现场比比皆是，尤其是临近既有线施工很容易发生外力损伤类型的电缆故障或隐患。实际运行中显示，普速铁路发生外力损伤型电缆故障相对较多。电缆施工质量问题主要有两方面：一是外部环境因素，主要包括电缆埋设过浅，导致电缆外露没有保护；弯曲半径过小；电缆沟内杂物积水过多；电缆敷设过程中外皮划损留下的隐患等；二是制作技术水平，主要包括电缆头附件安装不符合工艺要求；电缆头制作时没有达到规定标准。根据运行经验，高速铁路因施工质量问题引发的电缆故障较多，尤其是外护套破损（隐患）导致电缆故障尤为突出。电缆运行问题，用户的过负荷用电会造成电缆绝缘枯干、脆化，使电缆绝缘强度降低、表面温度过高，会造成电缆故障，严重情况下可能引起火灾。

二、电力电缆故障测寻方法

（一）电桥法

在电缆线路测试端，将良好相和故障相导体分别作为电桥的两个桥臂接在测试仪器上，将另一端两相导体跨接以构成回路。调节电桥，当电桥平衡时，对应桥臂电阻乘积相等，而作为电桥两个桥臂的电缆导体的电阻值与其长度成正比，于是可把电缆导体电阻之比转换为电缆长度之比，根据电桥上可调电阻和标准电阻数值，即可计算出电缆故障点初测距离。主要用于电阻值在100kΩ以下的单相、两相、三相以及相间短路（接地）故障。一般不宜用于测试高阻和闪络故障。由于电桥法主要根据现场电压表和电阻比人工计算电缆故障距离，其准确度不高，因此只能局限在一定范围内使用。

（二）脉冲法

脉冲法是应用脉冲波技术进行电缆故障测距的方法。其中又分为低压脉冲反射法、直流高压闪络测试法、冲击高压闪络测试法三种。低压脉冲法工作原理为，在测试端注入低压脉冲波，脉冲波沿电缆传播到故障点产生反射再回送到测试仪器，一起记录了发射波脉冲波与反射脉冲波的时间间隔Δt，已知脉冲波在电缆中传播速度V，即可计算出故障点距离。直闪法工作原理为，在测试端对电缆线路故障相施加直流电压，当电压升到一定值时，故障点发生闪络放电，利用闪络放电产生的脉冲波及其反射波在一起上的记录的时间间隔Δt，从而、计算出故障点距离。在实际工作过程中我们发现，在铁路电力系统的电缆故障总体来说主要为高电阻故障和低电阻故障。脉冲法中的低压脉冲法和冲闪法在解决低阻、高阻电缆故障中，精确度高，不受人工因素的影响，所以成为电力电缆故障测寻的主要应用方法。

三、高速铁路电力电缆故障测寻

2014年5月17日，某配电所电源线路故障跳闸，经分析测量判定为电源进线电缆故障，两相短路。通过故障智能定位仪系统测出故障点距电缆终端头处341m。因资料缺失，只能凭老职工指认电缆路径，无法准确进行路径定位。通过声磁同步法对疑似区段进线探测，在一处电缆中间发现放电声音。取出电缆，发现冷缩头处外绝缘有破口现象。在此处截断，再次对所内终端至截断处进行测试，结果显示，此段电缆全长383m，故障点仍为341m。使用路径探测仪及测距轮倒查42m，取出电缆，确认此处为故障点。故障分析为电缆在341m处线芯粘黏导致两相短路，但外绝缘层无破损，在使用二次脉冲法对故障点进行冲击时没有击穿，因为故障点无放电声或是声音过小，未能通过收听仪辨别出，同时在383m外绝缘处存在破口，形成放电声响，干扰了精确定位。电力电缆故障查找是一项技术性与经验性都比较强的工作。长期以来，测试人员所掌握的探测技术与测试经验都是从现场实际测试中获得的。然而，对一个供电部门的检修人员来说，其所管辖范围的电缆故障数量有限，从实际工作中获取故障查找技术与经验的机会不多，要想全面掌握电缆故障查找这门技术并拥有丰富的经验需要长期从事一线工作的积累和不断与同行进行切磋研究。我们要在工作中善于思考，勤于总结，不断积累工作经验，这样才能够找到排除故障的有效途径。

四、结束语

铁路电力牵引的安全可靠运行关系民生和国家的和谐发展，对电力故障的诊断以及在现监测、专家状态评估等课题的进一步深入研究势在必行。在线监测技术的开发刻不容缓。针对电缆的故障预防，出现故障快速测定故障距离，快速抢修，降低输电线路的故障率。所以要把电力电缆在线监测和诊断以及故障测距，后台专家实时系统等联合起来，共同保证电力系统的可靠性运行。此外，技术人员还要做好电缆径路走向图的编制和电缆中间位置的标记，为日后查找电缆故障提前打好基础。一旦发生电缆故障，我们应充分利用先进的电缆故障探测仪，结合日常积累的方法和经验，快速找到故障点，及时组织抢修处理并快速恢复

送电。

参考文献：

[1]张金平.10kV电力电缆施工故障案例分析[J].科技与企业，2014.

牵引变压器的保护及故障分析 篇4

摘 要：本文介绍牵引变压器的主要运用保护方式，对各种保护元件的原理及结构进行简单介，并对各种保护信号及可能的故障原因进行分析，并提出相应的处理方案。这些保护信号，有的反应的是故障现象，有的反应的是故障隐患。通过对各种保护机理的把握，可以尽早的发现故障隐患和故障现象，并针对性的采取适当的措施，避免故障的扩大，以降低损失。

关键词：牵引变压器 保护 故障分析

中图分类号：U264.7

机车牵引变压器是电力机车上的一个重要部件。无论是直流传动还是交流传动电力机车，都需要将来自接触网上的25kV高压电降压转换，以便于电传动系统中的其他部件使用，最后通过牵引电机实现电力牵引。牵引变压器安全可靠运行是保证电力机车正常运行的基础。为保证牵引变压器的稳定运行，电力机车设置了多种保护方式，在变压器上以及电气回路上设置了多项保护元件，利用机车控制系统进行安全保护。

1.牵引变压器的保护方式

牵引变压器的主要保护方式有过励磁、过流、瓦斯保护、差动保护、接地保护、压力保护、高温保护等。

1.1.过压保护。牵引变压器直接输入网压，如果网压过高，超过变压器的最高允许电压，将会对变压器造成损坏。在机车上配置了电压互感器，用于?z测网侧电压。电压互感器的二次侧通过仪表接入机车控制系统，当机车控制系统检测到网压高于一定的安全值时，会自动报警并切断与供电网的连接。

1.2.过流保护。牵引变压器一般都是高阻抗的变压器，有较强的抗负载短路能力。但是电流过大，会对变压器造成绝缘损坏，并且引起过流的原因也可能是变压器本身的故障。变压器的高压侧和低压侧，均配置了电流互感器，机车控制系统实时监测各回路电流，以实现对变压器以及主电路上主要部件的运用情况进行监控。

1.3.差动保护。变压器差动保护作为变压器的主保护，能反应变压器内部短路、高压侧接地短路及匝间短路故障。差动保护是输入被保护元件两端CT电流矢量差，当两端CT电流矢量差达到设定的动作值时，启动动作元件。差动保护是保护两端电流互感器之间的设备故障，正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同。当发生故障时，在保护段内，两端差动电流大于零。

1.4.瓦斯保护。瓦斯保护的构成：在HXD1、HXD1B、HXD3B等型号电力机车的牵引变压器上安装了布赫继电器（即瓦斯继电器），它安装在变压器油箱与储油柜的连接管道上。布赫继电器的结构见图10一2。BG 25 S型双浮球布赫继电器对牵引变压器内部的绝缘油变化非常敏感。它能有效反应牵引变压器尤为下降、漏油异常，也能反应绝缘击穿、局部发热或放电等故障引起的绝缘油异常情况并产生保护动作。

瓦斯气体报警原理：当牵引变压器内出现局部过过热或放电时，引起绝缘油或绝缘固体逐渐分解产生气体，气体逐渐积累，上升到布赫继电器内，导致布赫继电器内部液位下降，浮球位置下降，当气体体积达到一定的量时（气体量达到200cm3～300cm3），浮球位置变化触动微动开关，发出警告信号。

低液位报警原理：在正常工作状态下，布赫继电器内充满了变压器绝缘油。在浮力的作用下，浮球处在最高位置。当变压器油量不足，储油柜内已经没有变压器油，液位低至布赫继电器浮球液位以下时，布赫继电器内的浮球位置下降，浮球位置变化触动微动开关，发出警告信号。

流量报警原理：机车在运行中，如果牵引变压器内部由于高能量放电产生快速甚至强烈的分解气体，由此产生的压力波引起变压器油流向储油柜的强力涌流，冲击挡板。当流速超过整定值时，挡板翻转触动浮球，微动开关动作向机车控制系统发送开关信号，使得机车主断路器在最短的时间内断开，从而避免故障进一步扩大。

1.5.温度保护。牵引变压器冷却系统的正常工作，是保证牵引变压器工作在安全温度下的保证。变压器在运行中，如果发成长时间过载，或冷却系统工作不正常，都会导致变压器温升过高。在牵引变压器的冷却回路中安装油流继电器可以实时监测变压器的冷却系统是否正常工作；在变压器油的最热点安装温度传感器或温度计实时监控变压器的温度状态。这些信号接入机车控制系统，系统可以及时根据标定值做出信号判断并采取适当的措施保证系统安全。例如：HXD1型机车牵引变压器油温超过85℃时，牵引逆变器开始线性降低功率；当油温达到90℃时，功率降低到额定功率的70%；在油温超过90℃后，牵引逆变器被锁止；当油温超过95℃时，系统自动分断主断路器。

1.6.压力保护。无论是变压器内部故障还是管路故障导致的变压器内部压力增加，多变压器的运行都是极端危险的。所以几乎所有的变压器都设置了压力释放阀，以释放变压器内瞬间或缓慢变化导致的压力过高。压力释放阀上配置有微动开关，当因变压器压力过高而发生释放动作时，微动开关动作，向机车控制系统发送信号，以快速断开机车主断路器，避免事故的扩大。

2.牵引变压器故障诊断

2.1.压力释放阀故障。产生压力释放阀故障的原因主要有：

压力释放阀失效：压力释放阀本身的微动开关失效，造成故障。当压力释放阀报故障时，需要查看压力释放阀是否有释放动作及喷出变压器油，没有变压器油喷出，则可基本判定为开关失效，需要对开关进一步检查排除故障。

变压器油回路故障：这种故障一般会在故障信号发生时伴有变压器油喷出。变压器与储油柜之间的连接如果不畅通，则在变压器运行时，随着油温度的上升，油箱内压力增高到一定程度时，可以导致压力释放阀动作，释放压力。

变压器内部绝缘击穿：如果变压器内部发生绕组之间高电压击穿或绕组对地等绝缘击穿时，会产生瞬间的高温高压，并释放大量气体。由于变压器与储油柜连接的管路无法瞬间释放压力，则会导致压力释放阀动作释放压力。此种情况一般会伴随较大的放电声音、过流、变压器油喷出等现象，对变压器油取样进行色谱分析一般会气体含量超标，三比值法判断结果会显示高能量放电等结果。

2.2.布赫继电器故障（瓦斯保护）。根据布赫继电器的结构及原理，报警原因主要有：冷却系统组装后空气未排净、变压器内部绝缘故障击穿、油泵故障烧损导致变压器油裂解。

瓦斯保护对变压器的故障情况比较灵敏，因此，在布赫继电器报警后，都要立即确认是否有其他异常情况发生，如是否有过流、压力释放阀动作、变压器差动保护等异常，如果没有其他伴随现象，则可确认是否为布赫继电器本身故障。无论何种情况，都需要对变压器进行取油样检测，通过色谱分析，利用三比值法判断变压器油是否异常。对于含气速率超出标准值的需要尽快对变压器进行解体检查。

2.3.差动保护。根据基尔霍夫第一定律，；变压器在正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗级其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护中的两个电流相等。当变压器内部故障时，若平衡除去流入流出的负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流。例如：当变压器发生高压绕组接地故障、在T型头和高压A端子故障等情况时，两端电流互感器的电流值会出现偏差

3.总结

牵引故障 篇5

目前, 单相交流制是我国电气化铁路常采用的基本供电方式。铁路线上的牵引变电所和牵引网组成了牵引供电系统。采用双回路高压输电线路来提高供电的可靠性。一般牵引供电回路包括:电力机车、回流线、沿铁路线分布的牵引变电所、馈电线、接触网、钢轨和大地以及正馈线等。而通常所说的牵引网一般只包括钢轨和大地回流线、馈电线、接触网三个部分。

2 故障测距方法

2.1 直接供电测距

2.1.1 单线直接供电测距

直接供电牵引网与R-L电力线路是等效的, 其供电臂包含多个区间和站场, 导致出现不同的牵引网阻抗特性, 但是在同一段上, 牵引网的特性相同。因此, 可在同一段内采用阻抗计算方式, 利用线路电抗和距离关系对故障点进行定位。如图1所示, 当故障发展在dn-1与dn之间时, 可利用公式 (1) 进行故障定位, 得到定位距离d。

2.1.2 复线直接供电测距

供电臂末端称为分区亭, 首端称为牵引变电所, 在复线直接供电中常采用在分区亭并联, 短路时会受到上下行阻抗 (Z上行和Z下行) 的影响。测距原理为:

其中, L为线路电感。

2.2 AT供电故障测距

AT供电方式可以很大程度上提高供电电压, 一般可以提高一倍, 加大了牵引网的载流能力。该方式采用正馈线和自耦变压器, 可减少对通信线路的干扰。AT供电方式还可以降低成本, 在日本以及成为标准的供电方式, 在我国很多城市间的电气化铁路也采用了AT供电方式 (如北京-秦皇岛的电气化铁路) 。

AT牵引网故障测距方法中最典型的是基于AT吸上电流比原理的方法, 后来提出了基于吸馈电流比、反向电抗原理的AT故障测距方法。一般最常用的测距方法如公式3所示, 该方法是基于吸上电流比原理的测距方法。

其中, n为吸上电流编号, k到k+1表示故障AT段, dk+1-dk表示分段点距离, 为吸上电流比。

全并联AT供电方式是在AT供电方式的基础上发展而来的, 全并联AT供电方式利用横联线在AT所将牵引网中接触线、钢轨、正馈线并联, 进一步提高了载流能力和抗干扰能力。但是由于全并联AT供电方式将上下行都并联起来, 结构相对更加复杂, 导致在故障测距时有一定的困难。但是由于全并联方式抗干扰和载流能力强, 目前我国一些地域也已经实施使用全并联AT进行供电。全并联AT供电方式下的故障测距原理包括3个, 分别为: (1) 中性点吸上电流比故障测距原理, 该原理适用于任何AT供电方式的牵引网中的故障测距。但是T-F短路故障时用该方法测距得到的结果精度较差, 需要在测距时利用中性点吸上电流比进行修正; (2) 横联线电流比故障测距原理, 采用该原理进行测距具有较好的测距精度, 克服了中性点吸上电流比故障测距精度差的缺点。该方法可以判断短路故障和断线接地故障。但是横联线电流比故障测距原理需要增加测量用的电流互感器, 大大增加了投入的成本; (3) 区段上下行电流比故障测距原理, 该方法需要利用接触线和正馈线的电流, 将上下行各区段中这两种电流的和进行比较来得到故障点的距离。当正馈线断线接地时, 该方法仍然可以进行故障测距。

2.3 BT供电故障测距

BT供电方式是在牵引网中加入吸回装置, 阻抗会随着列车位置不同而不同。这种方式使牵引网阻抗增大, 并且会使阻抗会沿着铁路线而变化。简化模型法为常用的BT牵引故障测距方法, 该方法包含两种: (1) 平均单位阻抗法, 该方法将计算得到的平均阻抗作为BT牵引网的单位阻抗, 并将该阻抗分到接触网中; (2) 分段线性法, 该方法的阻抗通过对未设置BT时馈线的总阻抗、第i个BT的阻抗和得到计算点到变电所的阻抗。BT供电故障测距原理包括单线牵引网故障测距原理和复线牵引网BT供电故障测距原理。此外, 还可以采用分段查表法进行牵引网故障测距。在该方法中, 故障的阻抗与距离之间的关系可以计算得到, 然后根据列表信息找到故障点位置。

(1) 单线牵引网BT供电故障测距原理。短路时的牵引网短路阻抗为:Z=Z0d0, 其中, d0为故障点距离, Z0为单位阻抗。该模型是单位阻抗简化模型, 结合单线直接供电的算法进行测距。在BT单线牵引网中, 接触网和回流线中具有方向相反、值相等电流。

(2) 复线牵引网BT供电故障测距。BT供电方式是在牵引网中增设吸流变压器———回流线实现的, 这样可以避免电流回答牵引变电所时经过轨道和大地, 减少对外界的影响。在BT牵引网中可以忽略上下行线路的互感, 此时自阻抗可被视为单线时的阻抗。统一可以采用Z=Z0d0计算牵引网短路阻抗。当BT网末端有横联线时, 故障定位过程只与故障前后电压、电流以及线路参数有关。由于吸流变压器加入牵引网, 相当于将短路阻抗加入了等效电路中。短路电抗与距离之间存在一定关系, 因此, 只需通过分段查表的方法和设置对应的电抗距离即可找到故障点的位置。

2.4 供电牵引网中行波故障测距

上述几种供电方式下的测距方法多是以计算阻抗进行测距, 受其他参数影响大。根据行波传输原理可知, 行波传输过程中其速度比较稳定。因此, 利用行波法测距, 测量的时间差不会因线路类型不同或者故障电阻而不同, 并且也不受系统运行参数的影响, 其精度和稳定性都较好。行波测距的装置有三种, 分别为: (1) A型, 当故障时装置利用故障点的行波进行测距, 该行波会在测量点和故障点往返传输, 利用波传输往返时间和波速之积对故障点进行定位; (2) B型, 与A型装置不同, B型装置通过故障点到两端的时间差与波速的乘积对故障点进行定位; (3) C型, 该装置采用在线路一端施加高压或者直流脉冲的方法进行故障定位, 通过脉冲往返时间判断故障所在位置。其中, B型装置向两端发送波, 属于双端测距, A型和C型都只从一端进行, 属于单端测距。A型和B型依靠故障点产生的行波进行定位, 对瞬时和永久性故障都能够进行检测, 而C型对线路的状态没有要求, 当线路断开时, 仍然可进行故障测距, 在永久性故障定位中具有较好的应用。

3 结束语

电气化铁道供电牵引网中对故障进行测距的方法多种多样, 不同的供电方式下有不同的故障测距方法, 而行波测距利用行波的传输对故障进行定位, 具有更好的稳定性。但是仍需要对测距原理进行深入的探究, 进一步提高故障定位的精度。

摘要：电气化铁道供电牵引网中的供电方式有很多种, 最常用的方式有直接供电、AT、BT、等。全并联方式也逐渐被应用于电气化铁道牵引网的供电过程中。在几种供电方式中可以根据不同的测距原理进行测距, 如阻抗法等。文章主要对几种供电方式下的测距方法进行了综述, 最后对行波测距法进行了探讨。

关键词：电气化铁道,牵引网,故障测距

参考文献

[1]林国松.高速铁路AT供电牵引网故障测距研究[J].学术动态, 2012, (02) :17-20.

[2]杨静.电气化铁道牵引网故障测距方法探析[J].硅谷, 2012, (08) :31-32.

牵引故障 篇6

1 二次交流回路故障

二次交流回路主要包括电流回路和电压回路。

1.1 电流回路故障

电流回路的常见故障为连接错误和极性错误。

1.1.1 电流回路连接错误

试验检测方法为继电保护测试仪对电流回路施加电流, 观察继电保护装置能否正确显示电流, 试验接线如图1所示。

电流回路连接错误主要有以下几种:

1) 继电保护测试仪不能输出电流, 则表示电流回路开路, 一般为二次线端子接错或接线端子松动虚接等, 需对回路进行检查。

2) 对一相施加电流时, 保护装置显示其他相有电流。比如对A相施加电流时, A相无电流, B相或C相有电流, 则表示A相电流回路和B相或C相电流回路接反。

3) 对一相施加电流时, 保护装置显示另外一相同时也有电流, 并且大小相等。比如对A相施加电流时, B相同时显示电流, 且大小相等, 则表示B相电流回路错误, 表现在图1中B411和N411接反, 就会出现上述情况。

1.1.2 电流回路极性错误

极性错误在继电保护对二次电流回路极性有要求的回路中不允许出现, 比如比率差动保护回路、距离保护回路等。

差动保护回路接线与继电保护装置的差动电流计算原理、牵引变压器高低压侧电流互感器二次电流回路极性、牵引变压器组别等有直接的关系, 且继电保护装置差动电流的计算原理各个厂家不尽相同, 所以接线方式也不同。

以V/V变压器为例, 天津东方凯发电气自动化技术有限公司生产的DK3530保护装置差动电流计算原理为:

变压器两侧电流平衡关系 (电流互感器二次侧) :

其中:n T1—变压器高压侧电流互感器变比;

n T2—变压器低压侧电流互感器变比;

变压器高低压侧绕组匝数比

A相差动电流

B相、C相差动电流计算方法类推。

而成都交大许继电气有限公司生产的WBH-892Z主变主保护装置的差动电流计算原理为:将牵引变压器高压侧引入保护装置的电流统一用表示, 将牵引变压器低压侧引入保护装置的电流折算到高压侧的电流用表示变压器电流平衡关系:

。其中nH为变压器高压侧电流互感器变比, nL为变压器低压侧电流互感器变比, k为变压器高低压侧绕组匝数比

则差动电流为:

B相、C相差动电流计算方法类推。

从两个厂家的差动电流计算原理看出, 差动电流的计算方法是相反的, 即一个“作和”, 一个“作差”。“作和”要求牵引变压器高低压两侧的二次电流相位相反, “作差”要求牵引变压器高低压两侧的二次电流相位相同。试验时, 一般用低压通电的方法对差动回路进行校验, 即对牵引变压器进线施加380V交流电压, 并对馈线接地, 则高低压侧电流回路中产生电流, 通过测量二次电流的相位, 判断是否符合继电保护装置的要求, 同时观察差动电流是否显示为零。如果二次电流的相位不符合要求, 须按照差动保护原理调整牵引变压器高压或低压侧二次电流回路接线。

距离保护要求馈线电流互感器二次电流的极性和母线电压互感器二次电压的极性一致。在试验时采用继电保护测试仪输出有相位差的电压和电流, 检查回路是否正确, 保护装置显示幅度、角度是否正确, 保护能否正确启动。如果显示角度与继电保护测试仪输出角度不一致, 须调整二次电流回路或母线二次电压回路的接线。

1.2 电压回路故障

电压回路的常见故障为断路、短路、线路交叉等。试验检测方法为继电保护测试仪对回路施加电压, 加电时须串联电流表, 以观察回路电流情况。

1) 如果测试仪能够输出电压, 保护装置不显示, 表示电压回路断路, 按照二次回路原理图找到故障点排除, 直至正确显示电压。

2) 如果在施加电压的过程中, 电压没有输出或者很小, 且电流表显示电流急剧增大, 表示电压回路短路, 按二次回路原理图找出短路点排除, 直至正确显示电压。

3) 对牵引变压器高压侧电压二次回路施加三相电压, 且三相电压值不同, 比如UAB为30V, UBC为40V, UCA为50V, 看保护装置显示电压与所施加电压是否一致, 即可检查出二次电压回路接线是否存在线路交叉错误。

2 二次直流回路故障

二次直流回路主要包括控制回路和信号回路。

2.1 控制回路故障

控制回路是控制牵引变电所内断路器和隔离开关分合的回路。图2为合闸控制回路示意图。

控制回路故障表现为断路器或隔离开关不能远程控制分合或者控制对象误动。以控制电源为DC110V为例, 故障查找过程如下:

1) 检查闭锁回路是否正常。若闭锁回路不正常, 需按照闭锁原理找出各个闭锁结点, 逐一检查接线。

2) 测量C、D两点的对地电压, 正常都应为-55V左右。电压不一致说明CD两点连线错误。

3) 合上合闸按钮, 量取A、E及B、F的对地电压, 正常都应为+55V左右。电压不一致则检查AE、BF之间的连线;一致则为设备故障。

由于闭锁接线比较复杂, 所以控制回路故障经常出现在闭锁回路中。闭锁故障还表现在开关的误动, 比如某变电所, 101、102为两路进线断路器编号, 201、202为牵引变压器低压侧断路器编号, 201、202断路器的闭锁回路如图3所示。

试验时, 远程控制201合闸时202合闸, 控制202合闸时201合闸, 在查找的过程中发现, 施工中将 (3) 号和 (6) 号线接反, 导致远程控制断路器错误。

2.2 信号回路故障

信号回路主要包括各个设备的位置信号, 以及告警和故障信号。信号回路的故障主要表现为各个设备的信号不能在继电保护装置上正常显示。图4为信号回路示意图。

以信号电源为DC110V为例, 故障查找过程如下:

1) 测量A点对地电压, 正常为+55V左右。电压不正常则为电源故障, 须检查保护装置配线;

2) 测量B点对地电压, 正常应与A点一致。电压不一致说明AB间连线错误, 须检查AB间连线;

3) 测量C点的对地电压, 正常应与B点一致。电压不一致则为设备故障;

4) 测量D点对地电压, 正常应与C点一致。电压不一致则说明CD间连线错误, 须检查CD间连线;一致则为保护装置内部故障。

在二次接线中信号回路有时会经过几个端子排转接, 每经过一个端子排就可能增加一个故障点, 需按照以上的方法逐一检查。

3 结语

本文对牵引变电所二次回路的常见故障及其检测处理方法进行了分析。在试验时, 要排除故障须对施工图纸和继电保护装置的原理熟悉, 同时需参照牵引变电所内各个设备厂家的图纸, 再根据试验数据和现象, 按照原理图分析故障原因, 才能准确找出故障点。

参考文献

[1]天津东方凯发电气自动化技术有限公司.DK3530保护装置说明书.

牵引故障 篇7

关键词：重载铁路,牵引变电所,接地网,故障

0 引言

近年来,大秦铁路年运量不断增加,单元重载列车从万吨发展到2.1万吨。特别是2014年4月单列运载重量3万吨的重载列车在大秦铁路试验成功,标志着我国迈入了国际重载铁路的先进行列。运量的飙升,使得牵引供电电流不断增大,对牵引供电设备的考验也更加严竣。接地网在牵引供电系统中具有重要的作用,由于牵引变电所接地网是埋设在地下的设备,日常无法监控其运行状态,因此故障时对工作人员和牵引供电设备将造成极大危害。引起接地网故障的原因主要有设计、施工、土壤腐蚀、电流过大等。当系统发生接地短路故障时,接地网的局部电位差或接地网本身电位异常抬升,不但会威胁人身安全,还会造成二次设备的绝缘破坏,引起测控、保护设备误动或拒动,扩大事故范围。因此,保证牵引变电所接地网设备状态良好对牵引供电系统运行安全极为重要。

1 牵引供电系统接地回流特点

1.1 接地网的材质

牵引变电所接地网的材料要求具有较强的耐腐蚀性能、能满足长期通过大电流的需要。目前,牵引变电所接地网使用材料主要有镀锌钢材、铜包钢和铜接地网。镀锌钢材成本低、机械强度高,有利于施工,但是防腐性能相对较差;铜包钢是双金属复合材料,既有钢的高强度,又具有铜的导电性与耐腐蚀性;铜材导电性能好,具有很强的耐腐蚀力,铜接地网的寿命较长,但是机械强度低,尤其是垂直接地体施工时要先进行钻孔,再把接地体插入孔中进行回填土。铜材料工程造价比较高。当接地体截面相同时,铜材热稳定性较好。同等热稳定性能时,钢接地体所需的截面积为铜材的3倍。实际应用中,采用铜包钢绞线作为接地极时,耐腐蚀性相对较弱。早先的牵引变电所负荷小,接地网多采用钢材。近年来新建或改建的牵引变电所由于重载和高速的需要,一般采用铜接地极,对于接地电流不太大的变电所,也有采用铜包钢接地极的。

1.2 牵引电流回流方式

牵引供电系统中,牵引电流从牵引变压器二次侧供到接触网上,电力机车从接触网上获取电流,然后通过钢轨和回流线(直供+回流方式)流回到牵引变电所。理想状态下,牵引回流应全部经过钢轨-扼流变-吸上线-回流线的通路回到牵引变电所主变。但是钢轨与大地之间不是全部绝缘的,钢轨中的电流一部分会流到大地,通过牵引变电所的接地网吸收,接地网中吸收的电流和钢轨回流汇集到变电所的集中回流箱中,再引回到牵引变压器,形成一个完整的牵引电流闭合通路。

2 故障经过

2014年5月29日,北同蒲线XX牵引变电所值班人员在巡视设备时,发现处于备用状态的#1主变底部外壳上有一个螺栓有放电痕迹,放电螺栓部位温度可达80℃。经测量,#1主变本体接地处接地导体流过电流达150A,#1主变端子箱的电缆保护管监测到最高温度超过100℃、电流超过300A。进一步检查发现,#1主变附近电缆沟内接地扁钢多处发热,通过电流在100A以上。随后开挖#1主变附近接地网,发现接地网多处严重腐蚀,接地网地回流引入集中回流箱的焊接点两侧地网导线已烧断,造成地回流不畅。

3 原因分析

由于#1主变附属设备的电缆保护管接地端接在地回流引线接点旁边的接地网上,该电缆保护管在主变底座上固定,地回流通过#1主变接地端返回到回流箱,导致电流流经的主变固定螺栓部位发热。开挖后发现接地网其它部位也存在不同程度的腐蚀、断股现象。

3.1 接地网结构问题

从图1可看出,该牵引变电所接地网中地回流引入集中回流箱的2根铜排并联接在同一条接地网导线上,地回流电流全部从一根地网导线中流回集中接地箱,施工不合理导致接地网局部电流过大。

3.2 接地网材质问题

该牵引变电所接地网水平接地极采用185mm2铜包钢绞线,垂直接地极采用了铜包钢接地棒。铜包钢的导流性能比纯铜差,且耐腐蚀性差,长时间敷设在地下,受土壤和电流腐蚀,容易出现散股、断股等现象。而这会导致导线氧化面积增加、电阻增大、导流性能下降,从而加速了导线的氧化腐蚀,大电流时导线薄弱部位会被烧断。

3.3 接地网腐蚀问题

接地体的腐蚀形式主要有化学腐蚀和电腐蚀。牵引变电所回流长时间流经接地网,会加剧接地网电腐蚀,使得接地网接地电阻变大甚至超标,缩短接地网的使用寿命。该牵引变电所建设位置原来是农田,地表下积累有大量化肥等物质,土壤腐蚀性较强,从而加剧了接地网导线的腐蚀速度和腐蚀程度。

3.4 牵引回流系统不合理

该牵引变电所馈线所供的专用线较多,部分专用线没有架设回流线,导致该区段的牵引电流大部分从接地网中流回变电所,致使变电所地回流电流较大。一般牵引变电所地回流与轨回流的数值比为1∶2或1∶3,而该牵引变电所监测显示地回流和轨回流数值基本相同,地回流最大值超过1 000A,即已超185mm2铜绞线的允许载流量(25℃下645A)。

4 采取的措施

4.1 补强接地网

由于牵引变电所接地网整体改造周期较长,一般需要一个月左右,因此需要对发生故障的接地网采取临时补强措施。该牵引变电所采取的临时措施是对接地网进行局部补强(如图2所示),新增接地极3处,利用铜接地导线对断点进行临时接通恢复,增加引至回流箱的回流导线数。采取临时措施后,监测到地回流通路中的接地网导线及焊接点的最高温度为26℃。原先的发热部位及通过的大电流消失,故障情况得到明显缓解。

4.2 改善牵引系统回流

鉴于该牵引变电所接地网导线出现大面积腐蚀、断股,局部导线断裂的现象,提出了以下改进措施:一是在牵引变电所接地网引入主变集中回流箱附近适当增加垂直接地极的数量;二是避免从接地网同一位置引入集中回流箱,将引至集中回流箱的导线分别从不同节点的接地网上引接(如图5所示);三是为牵引变电所馈线上没有设置回流线的专用线增加回流线,以增加变电所轨回流数值,减小地回流数值,减轻接地网的负担。

4.3 合理选用接地极材质

铜接地体的耐腐性显著优于钢接地体和铜包钢接地体,且抗化学腐蚀和电腐蚀性强。为了保证接地网的耐腐蚀性,在该牵引变电所接地网整体整治中,选用了纯铜接地极(水平接地极采用铜板,垂直接地极采用铜管)。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10~1/50倍,在氧化作用下的表面会产生附着性极强的铜绿(氧化物),能对内部的铜进行很好的保护,阻断进一步的腐蚀。将牵引变电所接地极更换为纯铜材料后,延长了接地网使用寿命。

4.4 采用科学的施工工艺

铜接地体连接方式主要有铜银焊连接法、压接线夹连接法、螺栓连接法和放热焊接连接法。经过比选,在该牵引变电所接地网整体更换铜接地极时,采取了放热焊接连接法。其原理是通过铝与氧化铜的热化学反应产生液态高温铜和氧化铝的残渣,并利用放热反应所产生的高温实现高性能电气熔接,每个焊点的焊接过程仅需数秒,被焊接的铜接地极之间端部即融化形成永久性的分子合成。熔接完成后,焊接点和接地极导体成为不可分割的一个整体。经测试,焊接处的导体电阻值接近于零,完全满足接地极导电的要求。

4.5 加强日常管理

针对这起牵引变电所接地网故障,从管理角度制定了如下措施:一是加强对轨、地回流运行数据的监控,发现地回流常大于轨回流或某回流无数值等异常现象时,应及时查明原因并处理;二是在大负荷时对设备接地线的焊接点、紧固点进行测温,观察有无放电烧伤痕迹;三是在牵引变电所集中回流箱内电气接点处贴测温片,每日监控轨、地回流母线和连接点的温度;四是预防性试验时对牵引变电所接地网的接地电阻进行测量。

5 结束语

综上所述,通过设计牵引网系统回流方式、合理选用接地极材质、采用科学的施工工艺、强化日常管理等方式,能有效保证变电所接地网的安全运行。对于重载铁路牵引变电所,接地网采用纯铜接地极和放热焊接方式,更有利于牵引回流的畅通和接地极的耐腐蚀性,对延长接地网使用寿命,保证牵引供电系统运行安全具有重要的意义。

参考文献

[1]曾宪林.变电站接地网故障的诊断研究[D].北京:北京交通大学,2012

[2]崔凯.电气化铁路牵引变电所中回流装置存在的不足与应对办法[J].电子制作,2013(9):211

[3]张焕林.电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题探讨[J].中国新技术新产品,2013(18):68

牵引故障 篇8

在煤矿全面机器化开采进程中, 电牵引采煤机是开采作业的主要设施。当前我国生产的电牵引采煤机, 主要是由主控设备、PLC控制设备、彩色液晶显示器、左右操控室、主控编辑器、工控设备、模式组件和一部分传感器构成。它是采煤机的把控核心, 同时也是电控体系的中心。在电牵引采煤机中最重要的就是牵引把控器和高压箱, 牵引把控箱的主要职能是控制采煤机运行, 处在牵引把控箱右前端的变频器主要是对采煤机的左右运行速率进行把控, 它的主要功能是支持全面设施的运行效率。这样的把控方式整体整合了来回液压牵引的作业机理方式, 稳固了作业的简单功能水平, 后期维护作业操作起来就变得简单。最重要的是提高了采煤机运营的平稳效力, 支持了相应程序的合理经济发展价值, 全面适用于当代高产综合发展行业的发展要求。变频器在电牵引采煤机上的运用代替了以往的液压牵引, 方便操控和维护, 保障了设备的完整度, 运转速率高, 行动稳步敏捷, 牵引能力较强, 因此从根本上提高了采煤机运行的稳固性, 实现了采煤作业效率和产量的全面提高。

2 变频器构架的原理

变频器主要是由控制电路和主电路两部分构成。控制电路可以把控整流设备电压和逆变设备开关, 借外围接口电路对把控部分进行运送, 并且达成一系列的防护。中枢直流步骤存储构件可以转换电动机无功率和直流步骤。逆变设备是借功率构件, 对逆变设备中间的主开关断流进行规则把控。整流设备是整流三相交流电。

3 选取变频器

3.1 连接电动设备直流, 对变频器容积进行选取

速度借助变频设备运转异步电动机实现, 在确定电动机以后, 要求连接异步电动机, 设定电流或者实际运转的电流值来选取变频器。

3.2 连接输出电压进行选取

可以依照电动机对电压的设定来选取变频设备的输出电压。比如采用380V双牵引电机的变频器, 1 140V的采煤机电源, 变频器使用一拖一带电动机, 两个变频器之间实行主从通信。

3.3 依照运用场所选取变频设备的保障构架和维护方式

变频设备产生的热度很大, 照顾到散热的实用性, 除了容量小的情况, 其他时间为开放式构架, 借助风扇强行冷却。变频器装设场地在室外或者周边环境不好的时候, 最好装在独立盘上, 使用具备冷却效果的热置换设备。

4 电牵引采煤机变频器设施常见障碍和处理措施

在变频设备产生障碍的时候, 不要急于连接电源进行维修, 千万不能使用万用表来维修。在变频设备装置不接输出或是输入的状况下, 对功率模板全面展开检修, 这样就防止了在损坏功率模板的情况下连接电源而提高障碍范围。此外, 应尽量全面地检查外围出现的障碍。做好以上措施以后, 连接电源, 把变频设备进行完整地检查维修。通常情况下, 变频设备会出现如下障碍。

4.1 显示面板无障碍显示

连接电源以后的变频设备, 显示面板显示正常或者无故障, 但是不能开始运转。处理方法是独自借助变频设备的外接把控侧和把控面板来控制变频设备。如果这两项处理方式都不能使变频设备运转, 可能是驱动电路发生了障碍, 处理方式是更换驱动板。也可能是变频器设备的CPU被损毁, 处理方式是更换主板。

4.2 显示面板有障碍显示

第一, 过流障碍。需要对变频装备的数值展开查询, 是否设定负载防护电流值太小, 是否外围接线绝缘接地或者绝缘过低, 是否每层机器卡或者硬度强, 是否采煤机的牵引效率过大。要是以上问题都不是产生障碍的要点, 那么应该检修变频设备电流监测路线是否出现故障。第二, 欠电压故障。需要对变频设备的速率和输入电压是否正常进行检查。检修滤波电解电容是不是老化或者电容量减弱等状况, 检修变频设备的整流模板是不是完整, 有没有损毁构成的缺陷。第三, 过电压障碍。对直流线路和输入电源的电压进行检修, 要是没有异样, 那么就是制动电线发生异样, 如果不能够根据指示发动制动电路VT, 就会构成电动机制动减速进程里的泵生电压向直流线路上部返程, 从而产生过高的直流电压。第四, 通信障碍。变频设备对通信障碍的显示会出现以下3 种情况:一是变频设备不能够根据显示面板通信。二是变频设备不能够借以信号接口跟上位机或是PLC通信, 构成这两种状况是因为内存或者CPU损毁, 只要更换主把控主板就可以。三是变频设备不能够展开通信, 造成这种现象的原因可能是通信设备错接或者损毁, 也可能是主板上的控制主板或者通信构件损毁。第五, 负载障碍。负载障碍包含变频负载和电动机负载, 主要是因为采煤机的牵引提速时间过短, 电网电压过低, 电动机堵住或者负载太高通常能够通过加长提速时间、检修电网电压、减弱载荷等办法来解决。第六, 温度过高。如果因为温度过高报警, 应该先查看温度传感设备是不是还在运转, 如果正常, 要继续查看是哪些因素引发的误差, 能够把障碍屏蔽。此外, 还需要检修变频设备的风扇是不是正常运转, 变频设备外部底壳上的散热装置是否适用。

5 结语

电牵引采煤机变频设备是采煤机的必要构成部分, 它维修起来比较复杂, 需要很高的技能水平。在对障碍进行修理的时候, 应该对一部分显示实时查看, 并且对障碍部分进行把控, 在遇到故障的时候应该思维清楚, 不能够随意的拆卸, 要透过现象准确找出问题所在, 并且重视保养和维修, 进而保障采煤工作的成功进行。

摘要：在矿业全面机器化开采进程中, 电牵引采煤机是综合采煤工作的主要设施, 变频器是电牵引采煤机的重要构成部件, 为了全面实现机器化开采, 应当充分了解电牵引采煤机变频器设施的使用。当前我国生产的电牵引采煤机主要由主控设备、PLC控制设备、彩色液晶显示器、左右操控室、主控编辑器、工控设备、模式组件和一部分传感器构成。

关键词：煤矿,电牵引采煤机,变频器

参考文献

[1]胡俊.电牵引采煤机故障信息处理与推理机制的研究[D].北京:煤炭科学研究总院, 2009.

[2]彭学前.采煤机故障诊断与故障预测研究[D].南京:南京理工大学, 2013.

牵引故障 篇9

牵引变压器是牵引供电系统的重要组成部分之一, 其运行状态直接关系到整个牵引系统的安全与稳定。因此, 搞好牵引变压器的运行维护, 特别是故障诊断工作, 对于提高牵引供电系统安全运行的可靠性具有非常重要的作用。

变压器故障诊断的方法较多, 其中溶解气体分析技术是目前油浸式变压器故障诊断中最方便、有效的方法之一。传统的IEC三比值法故障诊断是目前应用最普遍的方法, 随着人工智能技术的不断发展, 国内外专家根据油中溶解气体分析这一原理提出了多种方法对变压器进行故障诊断, 如专家系统、模糊逻辑、神经网络等, 但各有其优缺点[1,2]。本文提出一种基于非线性同伦LM神经网络算法的变压器故障诊断方

法, 克服了传统IEC三比值方法的缺陷, 相对常用的BP神经网络故障方法, 收敛速度快, 陷入局部极小点的可能性要低。

(二) 传统IEC三比值法的缺陷

传统三比值法是目前最常用的变压器故障诊断方法, 虽然人们在用特征气体判断法进行变压器故障诊断的过程中不断总结和改良, 相继推出了三比值法和改良的三比值法, 但大量的统计资料表明, 三比值法依然存在着以下不足[3]。

1.由于充油牵引变压器非常复杂的内部故障, 由典型事故统计分析得到的三比值法推荐的编码组合, 在实际应用中常常出现不包括范围内编码组合对应的故障;

2.只有油中气体各组分含量足够高或是超过注意值, 并经综合分析确定变压器内部存在故障后, 才能进一步用三比值法判断其故障性质。如果不论变压器内部是否存在故障, 一律使用三比值法, 就有可能对正常的变压器造成误判断;

3.在实际应用中, 当有多种故障联合作用时, 可能在表中找不到相对应的比值组合;同时, 在三比值编码边界模糊的比值区间内的故障, 往往易误判;

4.由于故障分类本身存在的模糊性, 一种故障状态可能引起多种故障特征, 一种故障特征也可在不同程度上反映多种故障状态, 因此, 三比值法不能全面反映故障状况。同时对油中各种气体组分含量正常的变压器, 其比值也是没有意义的;

5.三比值法不适用于气体继电器里收集到的气体分析诊断故障类型。

总之, 由于故障分类本身存在模糊性, 每一组编码与故障类型之间也具有模糊性, 三比值还未能包括和反映变压器内部故障的所有形态, 所以它还需要不断发展和积累经验, 并继续进行改良。

(三) 基于非线性同伦LM神经网络算法的变压器故障诊断方法

1.LM神经网络学习算法

Hagan和Menhaj提出的LM算法是Gauss-Newton算法的改进形式, 它是高斯牛顿法和最速下降法间进行平滑调和, 不需要计算Hessian矩阵, 是一种快速有效的神经网络训练算法[4]。对三层BP网络, 设l组输入模式向量Ak= (a1, a 2, L, an) , 希望输出向量Yk= (y1, y 2, L, yq) , 网络输出向量Ck= (c1, c 2, L, cq) 。输入层至中间层的连接权W={w ij}, i=1, 2, L, n;j=1, 2, L, p;中间层至输出层连接权V={v ij}, t=1, 2, L, q;j=1, 2, L, p;中间层节点阈值θ={θj}, j=1, 2, L, p;输出层节点阈值b={b t}, t=1, 2, L, q。令X=[W, V, θ, b], 构成BP网络所有的权值和阈值。则

E (X) 称为能量函数, 设权值和阈值的变化量为ΔX, LM算法公式描述为

其中:J为Jacobian矩阵;I为单位矩阵;μ是一个试探性参数, μ很大时LM算法近似于梯度下降法, μ接近0则是高斯-牛顿法。

LM算法训练过程如下:

(1) 初始化神经网络权值和阈值向量X, 设置训练误差允许值ε、常数β和μ0, 置迭代次数k=0, μ=μ0;

(2) 计算网络输出及指标函数E (X K) ;

(3) 计算雅可比矩阵J

(4) 计算ΔX和V (X K)

(5) 若E (X K) <ε则过程结束, 否则以Xk+1=Xk+ΔX为权值和阈值向量计算E (Xk+1) 。若E (Xk+1)

2.非线性同伦LM算法

同伦算法是20世纪70年代开始发展起来的解决非线性问题的数值方法, 是建立在微分拓扑学理论中的Sard定理、逆向定理和一维带边光滑流形分类等定理基础上的一种处理欧式空间非线性问题的有效方法。同伦算法中的零点路径跟踪概念可以推广到BP网络能量函数极小点路径的跟踪。因为能量函数E的极值点相当于梯度∇E的零点, 因此对能量函数极值点的跟踪可以转换成对其梯度函数零点的跟踪。常规BP算法是沿能量函数曲面的负梯度方向下行的, 因此有可能陷入局部极小点。同伦方法把沿能量函数曲面下行的学习方式改成先找到某一简单问题的全局极小, 然后逐步修改能量函数曲面, 同时跟踪曲面极小点的轨迹以达到待求能量函数的全局极小, 这样便有可能不致陷入局部极小, 可以证明:在一定条件下这样的极小值路径是存在的。本文给出如下同伦函数定义[5]。

定义1:设x, y是Rn上的非空子集, f0, f1都是从x到y的映射, 如果对任意的 (t, x) ∈[0, 1]×x成立:

则称映射 间的一个非线性同伦。此处m, n为给定的正实数。针对有教师学习的多层前馈神经网络, 记神经网络的期望输出 (给定的教师信号) 为D (D1, D2, L, DM) , 则可根据需要选取适当的初始教师信号d (d1, d 2, L, dM) , 其中M是神经网络的训练样本个数, 于是可以构造其同伦函数:T (t) = (1-tm) ⋅d+tn⋅D (4)

显然随着m和n的取值不同, 教师信号从d到D的过渡路径亦不同, 所以m和n的不同取值会影响应用该方法进行网络训练的速度快慢。由于标准的BP算法收敛速度较慢, 因而采用LM优化法代替标准的BP算法, 这样在增强避免陷入局部极小点能力的同时, 又能提高其收敛速度。

下面给出同伦LM算法的步骤:

第一步:网络训练初始化, 包括:

(1) 将同伦参数t∈[0, 1]均匀分成N个离散值, 0=t0

(2) 给出LM优化法的训练参数, 网络全局误差ε, 各段误差阀值Eith, 最大训练次数以及用于非线性同伦函数的同伦参数m, n。

(3) 采用MATLAB中的函数nwlog.m初始化神经网络的连接权值。

(4) 根据训练样本输入完成神经网络的前向运算, 其输出值作为式 (4)

中的初始教师信号d, 显然, 此时的教师信号等于网络的实际输出, E=0<ε成立, 且为全局极小, 置t=t1。

第二步:第i段学习算法 (i=1, 2, L, N-1) , 即对第i段用LM优化法调节权重使能量函数趋于极小点, 构造能量函数为:

其中, T (t i) =tin·D+ (1-tim) ·d, O (W, I) 为通过前向计算取得的网络输出, 它决定于权重W和给定的训练输入集合I。

(1) 该段的初始权值取上一段网络收敛时的终值, 同时取前一段的网络输出作为本段同伦算法中的初始教师信号d, 而该段网络收敛后的权值反映的是本段能量函数的极小值, 基于LM优化法迭代运算持续到Ei

(2) 将d, t=ti代入式 (4)

计算新的同伦教师信号T (t) 。

(3) 利用LM优化法训练神经网络, 如果网络收敛, 则转“第三步”;如果达到规定的最大训练次数仍不收敛, 则终止。

第三步:如果i

m和n的取值不同决定了同伦路径的形状[6], t从0向1刚刚开始变化时, 当m<1时, 1-tm比1-t变化得要快, 而当n<1时, tn比t变化得要快, t过渡一段时间后, 则正好相反。因此当m, n<1时, 满足上述理论分析的条件, 此时神经网络训练应该比m, n=1时具有更快的收敛速度, 相反, 当m, n>1时, 神经网络训练应该比m, n=1时的收敛速度要慢。大量研究表明同伦参数m和n取0.2到0.5之间时收敛速度较好。另外收敛精度也与离散化同伦参数t的训练阶段数N有关, 实验表明, 当N小于10时收敛精度太低, 而当N大于10时算法的收敛精度并没有明显的改变。因此, 本文取N=10。

(四) 实验仿真分析

对数据样本预处理后进行网络训练, 基于LM优化法的BP算法与非线性同伦BP算法进行仿真比较, 图1、图2分别为各种算法训练网络的某次训练曲线:

从图可知, 非线性同伦BP算法收敛性明显优于LM优化法。

用本文构建的非线性同伦LM算法的网络模型对121组变压器样本进行故障诊断, 并与传统的IEC三比值法进行比较, 表1为非线性同伦BP算法与三比值法诊断统计结果对照表

根据表1的实验数据可以对比看出, 运用非线性同伦LM算法得到的牵引变压器故障诊断神经网络模型优于传统的三比值法, 前者能够更加准确的判断出牵引变压器的故障类型。

(五) 结语

本文以神经网络为基础, 将LM最优化方法与同伦理论相结合, 提出了一种基于非线性同伦LM算法的牵引变压器故障诊断方法。仿真结果表明, 该算法优于常用BP算法, 具有全局收敛能力强和收敛速度快的特点, 并且在故障诊断准确度方面明显优于传统的三比值法。

摘要：针对牵引变压器故障的特点以及传统故障诊断方法在牵引变压器诊断应用中的局限性, 研究一种基于非线性同伦LM神经网络算法的变压器故障诊断方法。通过选择合适的故障样本进行数据预处理并训练神经网络, 达到变压器故障诊断的要求, 并通过仿真验证本算法的有效性。

关键词：牵引变压器,故障诊断,气体分析,非线性同伦LM算法

参考文献

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[2]张利刚.变压器油中溶解气体的成分和含量与充油电力设备绝缘故障诊断的关系[J].变压器, 2000, 37 (3) :39-42.

[3]王晓莺.变压器故障与检测[M].北京:机械工业出版社, 2004.

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牵引故障 篇10

故障处理及事故的抢修要遵循“先通后复, 先通一线”的原则, 有备用设备应先考虑投入备用设备, 采用简便, 易行, 正确的方案, 迅速果断进行事故处理和事故抢修, 争取以最快的速度送电。

二、判断故障一般方法及步骤

1、一般方法

大准铁路黍地沟变电所开关投撤是:“远方—当地”, 但主要以“远方”投撤为主, 且主变和馈线断路器各有备用。根据表计、信号、继电保护动作情况、正确掌握故障现象, 并及时记录、综合分析。

2、步骤

1) 根据事故报告单确定哪台断路器跳闸, 哪套保护动作, 推断故障范围, 明确故障点。

2) 结合设备外观检查, 来确定该台设备是否正常工作否则应退出运行, 申请投入备用。

三、馈线断路器故障

1、断路器自动跳闸, 且重合成功

1) 解除音响信号, 记录跳闸时间, 确认哪台断路器跳闸。

2) 根据事故报告单, 确认哪套保护动作, 并复归信号。

3) 向供电调度报告有关情况。

4) 巡视相关设备, 并做好记录。

5) 向生产调度及领工区报告情况。

2、馈线断路器自动跳闸, 且重合失败

1) 接触音响信号, 记录跳闸时间, 确认哪台断路器跳闸。

2) 迅速将故障报告单数据上报电力调度, 听从电力调度指挥。

3) 巡视有关设备, 分析故障原因, 并做好记录。

3、断路器分、合闸线圈冒烟处理

当断路器分合闸指令已发出, 而断路器机械部分卡死时, 分合闸动作将不能正常完成, 会造成断路器分合闸线圈长时间受电, 因过热而冒烟, 断路器分合闸线圈是按短时间受电设计的, 如长时间受电, 会因过热冒烟直至烧毁线圈。

断路器分合闸操作时, 当断路器拒动时, 应及时断开控制电源, 使分合闸线圈失电恢复。

当发现断路器分合闸线圈冒烟时, 应立即报告电力调度, 申请投入备用断路器。

4、断路器拒动

断路器拒动分为电气故障和机械故障两大类。如合闸线圈受电, 但断路器不动作则故障在机械部分, 如合闸线圈、分闸线圈无法受电, 则故障在电气部分。

1) 电气部分故障原因有:

操作电源电压偏低, 操作机构线圈铁芯不启动、控制电源或操作电源熔断器故障, 合闸回路接触器、及操作回路接点接触不良, 直流回路接地、继电保护整定值不合理等。

2) 机械故障原因:

合闸、分闸铁芯转动不良或作用力不够大机械转动部分调整不合理, 合闸自保持机构调整不良也会造成即使合上也自锁不住。

当发生断路器拒动时, 值班人员应根据实际情况进行综合分析、灵活处理。如短时无法处理、可向电调申请撤除故障断路器, 更换备用断路器, 恢复运行。

5、断路器误动作

当线路或电气设备正常运行条件下、断路器自动跳闸称为断路器误动作。

断路器误动作原因有:自保持机构调整不良, 当受外界震动而引起误分闸, 控制回路两点接地造成分闸线圈受电而分闸等。

断路器误合闸事故很少见, 但当控制回路两点接地时也会造成误合。

处理原则:根据信号显示, 判断属于哪类误动作, 并逐项检查可能出现的原因, 作出相应处理。

四、隔离开关

1、馈线隔离开关瓷柱击穿

馈线隔离开关如瓷柱击穿, 可采取同型号导线直接从穿墙套管出线侧进行短接, 先行送电, 等有停电点时进行更换, 在此期间值班人员应加强巡视

2、馈线隔离开关触头损坏

1) 轻微损坏, 但触头能接触密贴的, 应想办法使触头接触, 临时运行。

2) 损坏后不能运行的, 应立即用短接线短接。

3、馈线隔离开关引线处烧断

应立即向电力调度汇报事故概况, 经电力调度同意, 采用同型号导线和线夹将引线接好, 尽快送电, 等有停电点时进行更换。

4、隔离开关在运行中接触部分过热

变电所值班员在巡视作业中, 对隔离开关触头发热情况可用示温片颜色变化来判断, 产生发热原因用:压紧弹簧松弛, 及接触部分表面氧化使接触电阻增加, 温度升高隔开过负荷时, 都会造成发热等。

隔离开关发生接触部过热时, 应将过热的隔离开关减轻负荷或退出运行。停电检修时测量接触电阻和接触压力是否符合标准。

5、馈线隔离开关拒动

隔开拒合:一般由于操作机构故障或机械故障所致, 常见的隔离开关损坏变形, 螺栓松脱, 操作机构换调不当等原因。

判断方法:检查隔离开关的合闸继电器或跳闸继电器相应接点是否吸合上, 若吸合上说明控制回路没有问题, 问题出现在开关内部, 需手动操作解决。如果吸合不上, 说明控制回路有问题, 可以短接相应接点解决。

故障处理:电动隔离开关用手动摇柄合闸。若仍合不上或者合不到位时, 应拆开机构输出轴与隔离开关转动主轴的连接螺栓, 在做好安全措施的前提下, 用手直接将左右触头拉合, 先行送电, 等有停电点时, 再检修操作机构。隔离开关拒分时, 也是由于操作机构故障或机械故障所致。

处理方法:将断路器分开, 将小车拉出, 形成明显断开点, 根据情况进行分析、检修。

6.馈线隔离开关“误合”或“误分”

1) 错拉隔离开关:

错拉隔离开关在触头刚分开时, 使产生电弧, 这时应立即合上, 可以消除电弧, 避免事故。

2) 错合隔离开关:

错合隔离开关时, 即使合闸时发生电弧, 也不能将隔开再拉开, 因为带负荷拉合隔离开关, 将造成电弧放光烧毁设备。

五、牵引变电所故障应急处理的基本方法

故障应急处理的目的是为了“保证不间断供电”因此应急办法是围绕不间断供电开展的, 具体有:

1) 远动故障。供电调度端无法对牵引变电所实现遥控时, 改为屏控, 由牵引变电所值班员实现对设备的控制和操作。

2) 断路器拒合故障。投入备用断路器, 再进行断路器拒合故障处理。

3) 断路器与隔离开关连动故障、把远控改屏控进行操作再改为当地 (单体) 进行断路器与隔离开关单独控制, 注意合时先合隔离开关, 分时后分隔离开关。

4) 危机人身安全。当设备危机人身安全的紧急情况时, 值班员先断开有关的断路器和隔离开关, 后报告电力调度员, 再进行人员急救。

5) 危及设备安全。值班员应报告电力调度员, 并及时查清楚故障原因, 能处理及时处理。应做好故障可能扩大的各种应急处理办法。注意危机设备安全情况下, 值班人员不得未经供电调度同意而分断有关的断路器和隔离开关。

6) 设备火灾。当遇有设备火灾时, 值班人员先断开有关的断路器和隔离开关。后报告电力调度。

7) 二次回路。二次回路故障影响供电运行的, 应先投入备用, 听从供电调度指挥进行故障处理。

摘要：馈线断路器隔离开关是电气化铁路牵引变电所主要开关设备, 也是经常发生故障的设备, 一旦不能正常分合, 铁路运输任务逐渐增加的情况下直接影响铁路运输, 给国民经济带来巨大损失。因此牵引变电所值班人员应尽力避免事故发生, 如果发生事故要及时正常处理, 尽快恢复送电, 使故障造成损失减少到最低限度。