电力系统供电可靠性与供电设备维护研究

引言：10kV 铁路电力系统是保障铁路运输安全、稳定运行的核心基础设施，直接为信号、通信及车站等重要负荷供电。随着铁路运输量日益增长及技术标准不断提升，其对供电可靠性的要求愈发严苛。设备老化、外部环境干扰及传统运维模式的局限性，给系统持续稳定供电带来显著挑战。在此背景下，深入分析系统可靠性并研究先进的设备维护策略，对提升铁路供电质量与运营安全保障能力具有重要现实意义。

1. 10kV 铁路电力系统供电可靠性分析

1.1 铁路 10kV 电力系统的构成与可靠性特点

铁路 10kV 电力系统是为铁路运输服务的专用配电网，供电的主要对象是用于铁路信号、通信、调度指挥和车站运行等保证铁路运输的行车类一级负荷，电力系统一般由电源线路、配电所、贯通线 ( 或自闭线)、箱式变电站和沿线负荷组成[1]。其主要可靠性特征是采用“双回路”或“环网”供电方式，常见为一用一备的两路贯通线路，发生故障后备用线路可经自动投切装置切换运行，极大地减少故障对铁路供电时间。另外，铁路负荷的安全敏感度极高，供电的任何中断都会导致列车晚点和行车事故，因此对供电可靠性指标比一般城市配电网要求更高，铁路系统设备分布在铁路长条线上，环境条件相对恶劣，运行工况特殊，这些都给系统带来了特别的考验。

1.2 影响铁路10kV 电力系统供电可靠性的关键因素

系统可靠性受到的干扰因素多而复杂，可从系统的设备因素、网络结构及技术因素、运行环境及运维管因素 3 个方面归纳总结。设备因素是指组成系统的一些关键设备本身的固有质量、使用老化程度及故障率等因素；对于变压器、断路器、电缆等关键设备，其运行故障最直观的原因就是绝缘材料老化、机械性能发生问题而造成的故障；网络结构及技术因素：是指构成系统的一部分影响故障供电恢复的主要影响因素，这里主要指备用电源自动投入装置（BZT）的可靠性、故障的定位及故障点隔离动作时间的快慢、线路本身是否存在薄弱环节（如易遭受雷击的区段线路保护是否不到位）、是否存在自身设计的缺陷。运行环境及运维管因素：是铁路独有的特殊环境问题，系统的实际可靠性受到很大的影响因素，这包括系统的雷击、污闪、鸟害、风雪以及外部施工所带来的外力破坏都是线路故障跳闸的主客观外因，而在预防性运维方面所制定策略是否合理，故障处理的应急预案是否准备完毕，巡养修质量是否达标，最终影响系统的可靠性水平高低。

1.3 提升铁路10kV 电力系统供电可靠性的管理策略

依靠技术和管理的两种手段加强可靠性管理。技术上要加快推广配网自动化，建设具备故障定位、故障隔离及非故障区段自动恢复供电功能的自动化系统，缩短停电时间及停电范围 [2]。管理上首先要做的是实施以可靠性为中心的预防性检修（RCM），根据设备的重要程度及失效风险制定差异化、精细化的检修方案；其次，要做好状态检修，推广应用电缆局放、红外测温等在线监测新技术，实现从计划检修向状态检修转变；此外，要健全应急管理工作及可靠性数据管理体系，通过对历史故障数据挖掘确定薄弱点，确定巡检范围及备品备件数量，进行不断改进的管理闭环，系统提高供电可靠性水平。

2. 10kV 铁路供电设备维护策略

2.1 现行维护模式分析与状态检修的必要性

当前，10kV 铁路电力系统普遍采用以定期检修（TBM）为主的传统维护模式，即按固定周期对设备进行例行检查与试验。该模式虽能预防部分故障，但其弊端日益显著：缺乏针对性的维修易导致“过度维修”或“维修不足”，且计划性停电频繁，与铁路供电高连续性要求严重冲突。被动式的故障后维修更会直接威胁行车安全。为突破传统模式的局限，向状态检修（CBM）转型势在必行。状态检修依据设备的实时健康状态安排维护活动，通过传感器、在线监测等技术手段，精准判断设备劣化趋势，仅在必要时才进行维修。表 ¹ 系统对比了两种模式的核心差异。

表 1 定期检修与状态检修模式对比分析

2.2 设备状态监测与评估技术

状态检修的有效实施高度依赖于对设备健康状态的精准感知与科学评估。对于主变压器，油色谱分析（DGA）是监测内部潜伏性故障最有效的手段之一；红外热像技术则可用于普测导线连接点、开关设备等的外部过热缺陷。对于长距离电缆线路，局部放电检测和分布式光纤测温（DTS）技术能够实时感知绝缘劣化与载流异常。开关设备则需关注其机械特性和灭弧能力，可通过行程特性监测和 SF6 气体密度监测进行判断。这些监测技术获取的海量数据需通过专业的评估方法转化为有效的维修决策。目前，普遍采用基于阈值判据的综合分析方式，并结合历史数据趋势进行判断，从而实现对设备健康状态的分级评估和早期故障预警。如表 2 所示，为 10kV 铁路电力系统主要设备状态监测技术的应用要素。

表 2 10kV 铁 路 电 力 系 统 主 要 设 备 状 态 监 测 技 术 应 用

结语：综上所述，提升 10kV 铁路电力系统的可靠性需从根本上革新维护策略，其核心在于依托状态监测技术与可靠性管理框架，实现设备健康状态的精准评估与运维决策的智能化。通过融合在线监测、故障预警及自动化恢复等技术，构建起预防为主、精准施策的维护体系，可系统性地强化铁路供电网络的韧性。

参考文献：

[1] 郑天祺 , 王阳 . 基于用户侧的配电网供电可靠性评估体系和优化策略研究 [J]. 电力与能源 ,2025,46(04):402-406.

[2] 王乾沣 . 电力系统供电可靠性与供电设备维护分析 [J]. 中国设备工程 ,2024,(13):64-66.

作者简介：

作者一姓名：杨鹏程；性别：男；出生年月：1995 年 1 月；籍贯：河北省唐山市 民族 : 汉；最高学历：本科；目前职称：助理工程师；作者二姓名：岳涵；性别：女；出生年月：1995 年 2 月；籍贯：河北省邯郸市；民族：汉；最高学历：本科；目前职称：助理工程师；