地铁供电系统中的变压器保护及故障解决措施探讨

引言

地铁的快速发展显著改善了城市交通拥堵现状，为居民日常出行创造了高效便捷的条件。然而随着地铁运营事故的持续增多，社会各界及专业领域对其安全性能的关注度不断提升。其中供电系统作为保障地铁可靠运营的核心支撑，必须将系统防护列为优先工作事项，针对频发故障实施快速响应机制，从而确保轨道交通系统的安全运行。

1 地铁供电系统概述

地铁作为一种高效集约化的现代城市轨道交通载体，其核心动力完全依赖于电能驱动，这就要求供电系统的设计必须严格遵循多重技术经济准则：在保证系统运行经济性的基础上，需要实现调度控制的灵活性与操作维护的便捷性，同时必须确保供电质量的可靠性与运行过程的安全性；地铁供电系统的接线设计需兼顾未来发展需求，预留扩容改造空间以适应网络扩展。作为城市电网的特殊负荷节点，其 24 小时运行特性要求供电系统在遵循常规原则基础上，建立符合轨道交通特点的保障体系。此外，地铁站内各类关键辅助设施——包括排水系统、通风装置、消防报警设备、照明网络、列车信号控制、通信传输系统、电动扶梯以及环控空调等——其正常运转都完全依赖于持续稳定的电力供应。作为供电网络中实现不同电压等级转换的核心设备，变压器的可靠运行直接关系到整个电力系统的稳定性，这使得针对变压器的专业化维护工作具有不可替代的战略价值。

2 变压器故障分析与保护

2.1 故障类型

地铁供电系统内的变压器作为关键设备，其运行稳定性直接影响整体供电质量，但实际运行过程中却面临多种故障风险。造成短路故障的主要诱因包括：设备长期运行导致的绝缘性能下降、外部突发性电磁干扰事件以及人为操作失误等因素，这些情况会引发变压器绕组电流瞬时激增现象，产生的短路电流不仅会造成绕组变形、铁芯损坏等机械性损伤，其伴随的电弧放电效应还可能触发火灾事故，严重威胁地铁系统的运营安全。在过载工况下，当持续工作负荷超过变压器设计容量时，将导致铁芯和绕组损耗显著增加，由此产生的大量焦耳热会使油浸式变压器油温上升或干式变压器绕组温度超标，进而引起绝缘材料热老化加速、介质损耗角正切值增大等连锁反应，这种渐进式的性能退化不仅会降低设备预期使用寿命，更可能演变为突发性绝缘击穿事故的潜在诱因。绝缘性能劣化是变压器典型故障之一，主要源于环境湿度渗透、污染物附着或材料老化等诱因。绝缘性能下降会引发局部放电或击穿，轻则影响供电质量，重则导致短路停运，威胁安全运行。掌握故障机理对保障供电可靠性至关重要。必须针对各类故障特性建立多层次防护体系，这样当异常情况发生时，才能通过精准的诊断和快速的处置，最大限度降低故障影响，维持供电网络持续稳定工作，为轨道交通的安全高效运营构建坚实的电力支撑。

2.2 变压器保护

地铁供电系统中的变压器保护至关重要，直接影响设备寿命和运行安全。现有保护系统通过过流保护预防过载损伤，差动保护快速切除内部故障，温度监控维持安全温升，绝缘监测防范材料劣化。这些措施日常运行良好，但可能因环境侵蚀、设备老化或人为失误而失效。必须通过定期线路检测、仪器校准和部件更换等维护手段，确保保护系统可靠动作。作为供电系统的核心保障环节，变压器保护需要持续优化维护，方能保障地铁电力供应稳定可靠。

3 解决地铁供电系统中变压器故障的措施

3.1 定期清理

在巡检配电变压器时若发现表面存在污染物，须即刻实施防污处理方案。开展外部检查需重点核查：套管接地连接状态是否正常，是否存在焊接脱落、导线断裂或机械损伤现象，观察套管表面有无放电痕迹，同时应周期性检测接地电阻数值，并适时加装绝缘套管防污闪保护装置。

3．2 保持完好的避雷器装置

为确保供电系统的安全稳定运行，必须对避雷装置开展定期测试维护工作，此举能够有效防范因雷电冲击和电气谐振导致的异常电压对变压器造成损害，同时可以及时更新性能不达标的防护器件。在轨道交通供电系统中，变压器作为电能转换与分配的核心设备，其高压侧通常连接着包括电抗器、电压互感器、避雷器等多种电磁元件，这些负载的综合特性使得变压器运行工况尤为复杂。为确保设备安全稳定运行，运维人员必须严格执行温度与容量双重监控机制，一方面为确保变压器运行状态的可靠监控，需配置完善的多点温度检测系统对设备顶层油温进行持续跟踪。在标准运行工况下，应当严格遵守相关技术规范对油温上限的管控要求，将温度控制在安全运行区间内；若遇到特殊运行环境或异常工况，仍需严格执行最高温度限值的强制性规定，确保设备在任何情况下都不会突破允许的温升极限；同时需要建立完善的负载管控机制，通过智能化监测平台对变压器运行负荷状态进行实时评估，重点分析实际承载能力与额定参数的匹配情况。当综合监测指标确认设备温度参数符合安全规范，同时日常运行负荷未达到满载状态时，可参照国际电工标准的技术条款，在全面核查各项运行参数正常的基础上，按照规定的过载运行规范，在加强监测的条件下实施临时性的适度超载运行方案。但需要特别强调的是，必须严格杜绝变压器在任何运行条件下持续超出额定负载容量的违规操作行为。违规超载运行将加速绝缘劣化，导致介质性能下降，可能引发绕组过热、绝缘失效等严重故障，不仅损坏供电设备，更影响牵引供电可靠性，危及轨道交通安全运营。为此需建立实时监测、预警及保护的三级防护体系，完善运维管理及培训机制，确保变压器最优运行。

3．3 严格检查螺杆的转动情况

在配电变压器拆装作业过程中，必须对机械连接部件进行严格检测，特别是要确保所有紧固螺杆均处于完全锁止状态，经确认无任何松动现象后方可允许设备恢复送电运行。同时，操作人员应当根据现场实际情况科学选择二次回路导体的连接工艺方案。为有效抑制接触面氧化反应导致的异常温升现象，同时提升载流效率与电气接触性能，必须在导体搭接部位均匀涂抹专用电力复合脂。

3.4 平衡三相电压

变压器三相电压严重不对称将引发设备运行异常，严重时可能造成设备损坏等恶性后果。因此需要定期监测各相电压的对称性指标，一旦发现电压偏差超出允许范围，必须立即实施相位平衡调整操作。与此同时，运维人员应当定期观察呼吸器中硅胶变色情况，当发现干燥剂吸湿饱和时需及时更换新硅胶；还需同步检查变压器运行温度、绝缘油色泽及油位高度等关键参数；对变压器箱体各密封部位进行渗漏油情况专项检查。

结束语

综上所述，地铁供电系统是保障轨道交通正常运转的核心环节，而维持供电系统安全稳定运行的关键在于变压器的可靠工作状态。通过系统分析各类典型变压器故障特征，实施针对性的防护策略，并在故障发生时严格执行标准化处置流程，既能有效预防设备异常情况的发生，又能通过快速精准的故障排除手段，最大限度地维持地铁运营系统的连续性。

参考文献

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