铁路电力牵引供电系统故障分析与预防策略研究

一、引言

铁路电力牵引供电系统是铁路运输的动力核心，为电力机车输送持续稳定的电能，保障列车安全高效运行。随着铁路运输的飞速发展，列车速度提升、运输密度加大，对供电系统的可靠性和稳定性提出了更严苛的要求。但因系统设备复杂、运行环境恶劣等因素，故障时有发生，严重影响铁路运输。因此，深入探究其故障类型、成因，制定有效的预防策略，意义重大且迫在眉睫。

二、铁路电力牵引供电系统概述

2.1 系统组成

铁路电力牵引供电系统主要由牵引变电所、电力贯通线构成。牵引变电所将电力系统的高压电能转换为适合电力机车的电压；电力贯通线则为铁路沿线通信、信号等设备提供电力保障。

2.2 系统特点

铁路电力牵引供电系统具有显著特点：供电距离长、覆盖范围广；设备类型多样、结构复杂；运行环境恶劣，易受自然因素和外界干扰；供电可靠性要求极高，任何故障都可能导致列车停运。

三、铁路电力牵引供电系统常见故障类型及原因分析

3.1 铁路电力牵引供电系统箱变变压器故障分析

箱变变压器在制造过程中可能存在一些缺陷，如绕组匝间绝缘不良、铁芯多点接地、油箱密封不严等。这些缺陷在变压器运行初期可能不会立即表现出来，但随着运行时间的延长，在电场、磁场、温度等综合作用下，缺陷会逐渐扩大，最终引发变压器故障。例如，绕组匝间绝缘不良会导致匝间短路，产生局部过热，损坏绝缘材料，严重时甚至会引发变压器爆炸。铁路电力牵引负荷具有波动性大的特点，当列车集中运行时，箱变变压器可能会长时间处于过载运行状态。过载运行会使变压器的绕组温度升高，加速绝缘材料的老化，降低变压器的使用寿命。同时，过载运行还可能导致变压器的保护装置动作，影响供电的连续性。箱变变压器通常安装在户外，容易受到环境湿度的影响。如果变压器的油箱密封不严，潮气会侵入变压器内部，使绝缘材料受潮，导致绝缘电阻降低，绝缘强度下降。在电场作用下，受潮的绝缘材料容易发生击穿，引发变压器故障。

3.2 牵引变电所故障

3.2.1 故障类型

牵引变电所故障主要包括变压器故障、断路器故障、互感器故障等。变压器故障可能导致供电中断或电压异常；断路器故障会影响故障快速切除和系统正常运行；互感器故障会造成测量不准，影响保护装置动作。

3.2.2 原因分析

设备质量问题：部分设备制造存在缺陷，如绝缘不良、零部件加工精度不足，运行中易出故障。

过负荷运行：铁路运输量增加使牵引变电所负荷增大，长期过负荷会导致设备发热、绝缘老化加速，故障概率上升。

维护不当：设备维护保养不及时彻底，如未定期检修试验、未及时更换老化部件，会降低设备健康度，易引发故障。

操作失误：运行人员违规操作，如误合闸、误分闸，会损坏设备，引发故障。

四、铁路电力牵引供电系统故障预防策略

4.1 电缆线路故障预防策略

4.1.1 加强巡检维护

建立完善的电缆线路巡检制度，定期对电缆线路进行巡视检查，重点检查电缆路径上有无施工迹象、电缆外皮有无破损、电缆接头有无松动等情况。同时，利用红外热成像仪、局部放电检测仪等设备对电缆线路进行在线监测，及时发现潜在的故障隐患。

4.1.2 优化电缆设计选型

根据铁路沿线的环境条件和使用要求，合理选择电缆的型号和规格。例如，在易受外力破坏的区域，应采用铠装电缆或设置电缆保护管；在高温环境下，

应选择耐高温的绝缘材料。此外，还应合理规划电缆的敷设路径，避免电缆交叉跨越和近距离平行敷设，减少电磁干扰。

4.1.3 提升防雷水平

在电缆线路沿线安装避雷器，合理确定避雷器的安装位置和数量，确保能够有效拦截雷电过电压。同时，加强电缆线路的接地装置建设，降低接地电阻，提高电缆线路的耐雷水平。

4.1.4 规范电缆接头制作

加强对电缆接头制作人员的培训，提高其制作工艺水平。严格按照电缆接头制作工艺要求进行操作，确保接头接触良好、密封严密。在电缆接头制作完成后，应进行严格的试验检测，合格后方可投入使用。

4.2 箱变变压器故障预防策略

4.2.1 严格设备制造监管

加强对箱变变压器制造过程的质量监管，要求制造商严格按照相关标准和规范进行生产。在变压器出厂前，应进行全面的试验检测，确保变压器的各项性能指标符合要求。同时，建立设备质量追溯体系，对存在质量问题的变压器及时进行召回和处理。

4.2.2 合理控制负荷

加强对铁路电力牵引负荷的监测和分析，根据列车的运行计划和负荷特点，合理安排变压器的运行方式，避免变压器长时间过载运行。同时，在变压器选型时，应考虑一定的负荷裕度，提高变压器的抗过载能力。

4.2.3 加强绝缘防护

定期对箱变变压器进行绝缘检测，及时发现绝缘受潮、老化等问题。对于受潮的变压器，应进行干燥处理；对于绝缘老化的变压器，应及时更换绝缘材料。同时，加强变压器的密封性能检查，防止潮气侵入变压器内部。

4.2.4 完善防雷措施

在箱变变压器处安装避雷器，并定期对避雷器进行检测和维护，确保其性能良好。同时，加强变压器的接地装置建设，保证接地电阻符合要求。此外，还可以在变压器附近设置避雷针，进一步提高变压器的防雷水平。

结语

铁路电力牵引供电系统的稳定运行，是铁路运输安全高效的重要保障。本文通过分析牵引变电所和电力贯通线的常见故障及原因，结合案例提出了系列预防策略。实际工作中，应综合运用这些策略，不断总结经验，完善运行维护管理模式，提升系统可靠性和稳定性，为铁路运输发展保驾护航。同时，随着科技进步，要积极引入新技术新方法，推动系统智能化、自动化发展，进一步增强故障预防和处理能力。

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