Předcházení a řešení selhání napěťových přepínačů v železnici

"Příčiny poruch izolovacích spínačů kontaktní sítě" jsou běžnými selháními v současných provozních činnostech trakčního zásobování elektrickou energií. Tyto poruchy často vznikají kvůli mechanickým selháním samotného spínače, nefunkčnosti ovládací obvody nebo selhání funkce dálkového ovládání, což vede k odmítnutí fungování nebo neúmyslnému fungování izolovacího spínače. Proto tento článek diskutuje běžné příčiny poruch izolovacích spínačů kontaktní sítě v současné praxi a odpovídající způsoby řešení po výskytu poruchy.

1. Běžné příčiny poruch izolovacích spínačů kontaktní sítě

1.1 Mechanická selhání (Vysoký kontaktový odpor v obvodu izolovacího spínače, špatné spojení vodičů, puklé nebo vybuchlé nosné izolátory)

1.1.1 Jelikož izolovací spínač kontaktní sítě je hlavní komponentou zásobovací linky, příliš vysoký smyčkový odpor v obvodu kontaktní sítě se projevuje následovně: když elektrická lokomotiva čerpá proud z linky, kontakty přehřívají a shoří kvůli příliš vysokému kontaktovému odporu v obvodu, což vede ke ztrátě zásobování, výpadku kontaktní sítě, přerušení provozu vlaků a železničným dopravním nehodám.

1.1.2 Špatný kontakt nebo porucha vodičů, shořené kleště na dráty nebo špatný kontakt mezi vodiči a klešťami izolovacího spínače kontaktní sítě mohou zabránit trakčnímu zásobování v doručování energie do linky kontaktní sítě, což opět způsobí poruchy kontaktní sítě a ovlivní provoz vlaků.

1.1.3 Nosné izolátory izolovacího spínače kontaktní sítě, pokud jsou dlouhodobě kontaminované, mokré nebo puklé, mohou způsobit propojení kvůli nedostatečné izolaci k zemi, což vyvolá vypnutí trakční podstanice, výpadek kontaktní sítě a přerušení provozu vlaků.

1.2 Selhání ovládacího obvodu
Ovládací obvod izolovacího spínače kontaktní sítě zahrnuje komponenty jako motory, relé a vypínače. Selhání ovládacího obvodu se vyskytují především ve sekundárním ovládacím obvodu, včetně chybějícího napájení v sekundárním obvodu, volných terminálů, vnitřních poruch motorů a selhání kontaktoru nebo tlačítek otevření/zavření, což může způsobit selhání zařízení.

1.3 Selhání dálkové komunikace

1.3.1 Selhání monitorovacího a řídícího terminálu izolovacího spínače kontaktní sítě (RTU). Běžná selhání RTU zahrnují: 

• Přerušení komunikace RTU

• Nesprávné hlášení stavu otevření/zavření těla izolovacího spínače kontaktní sítě nebo miniaturního pojistného spínače;

• Ztráta externího zdroje napájení

1.3.2 Selhání optického kabelu a vedení elektrické energie
Běžná selhání zahrnují: 

• Puknutí optického kabelu; 

• Selhání vedení elektrické energie; 

• Selhání nabíjecího modulu.

2.Způsoby řešení běžných příčin poruch izolovacích spínačů kontaktní sítě

2.1 Způsoby řešení mechanických selhání
Zlepšete kontrolu, testování a pravidelné prohlídky izolovacích spínačů kontaktní sítě. Proveďte pravidelné čištění a údržbu každoročně; v silně kontaminovaných oblastech proveďte čištění a údržbu každé 3 měsíce; v mírně kontaminovaných oblastech každé 6 měsíců. Během údržby se zaměřte na kontrolu klestí na horním a dolním spojovacím bodě a pevně je stahujte pomocí momentového klíče. Stahovací moment všech spojovacích klestí musí odpovídat hodnotám uvedeným v Tabulce 1, aby se zabránilo volným spojením, která by mohla způsobit výboj zařízení. 

Kontrolujte vislou hmotu, celistvost a izolační vzdálenost vodičů spínače. Aby se řešilo zvyšování kontaktového odporu způsobující přehřívání, zaměřte se při testování na měření smyčkového odporu v kontaktových částech: při testovacím proudu 100A by smyčkový odpor v kontaktovém místě neměl přesáhnout 50μΩ. Kontrolujte kontakty, opatrně je otřete benzinem a hadrem, pak naneste vaselinu. Použijte měřidlo tloušťky 0,05×10mm k kontrole těsnosti kontaktu mezi kontaktními prsty a kontakty. V praxi nedostatečná údržba a testování vedly k shoření izolovacích spínačů, jak je znázorněno na obrázku 1 níže:

2.2 Způsoby řešení poruch v ovládací obvodu

Zkontrolujte poškození sekundárného vedení v ovládacím obvodu. Ověřte správný směr otáčení motoru. Proveďte kontrolu kontaktorů, pomocných přepínačů a tlačítek pro otevření/zavření na poškození. Ujistěte se, že pomocné přepínače přepínají správně a mají spolehlivý kontakt. Zkontrolujte uvolnění elektrických spojů, jasné označení sekundárních vedení a správné zapojení. Zatěsněte spoje sekundárních terminálů. V mechanickém přenosovém systému zkontrolujte články, klece a křížení na deformaci nebo korozí a ujistěte se, že závit není poškozen. Klíčem k řešení všech poruch v ovládacím obvodu je důkladná kontrola, čištění a údržba. Po dokončení ručně a elektricky otevřete a zavřete spínač třikrát, aby bylo zajištěno spolehlivé fungování.

2.3 Způsoby řešení poruch vzdálené komunikace:

2.3.1 Pokud dojde k přerušení komunikace RTU, nejprve zkontrolujte napájení RTU, jestli neskočil spínač. Pokud neskáče, zkontrolujte, zda blikají indikátory na modulu RTU normálně. Pokud jsou indikátory neobvyklé, zkontrolujte, zda se monitorovací terminál RTU kvůli dlouhému provozu neselhal. Restartujte RTU a pozorujte, zda funguje správně. Pokud stále nefunguje správně (indikátory TX/RX neposílání/přijímání neblikají), pravděpodobně jsou poškozeny vnitřní uzly posílání/přijímání modulu RTU a vyžaduje se náhrada monitorovacího terminálu RTU pro ověření funkčnosti.

2.3.2 Pokud dochází k falešným hlášením o stavu otevření/zavření těla výbočky nebo miniaturního spínače, nejprve ověřte, zda jsou tělo výbočky a miniaturní spínač v normálním stavu. Pokud jsou správně nastaveny, zkontrolujte, zda jsou uvolněny sekundární terminálové bloky vzdáleného signálu RTU (KF1/KH1/KC1)/(YX1/YX2). Zkontrolujte, zda miniaturní spínač může správně zavřít. Pokud funguje správně, jeho stav je dobrý. Obvykle by měl miniaturní spínač být v otevřené poloze. Při falešných poplachu zkontrolujte uvolnění vzdálených signálových terminálů RTU (KF2/KH2/KC2)/(YX3/YX4).

2.3.3 V případě ztráty externího napájení zkontrolujte, zda má přicházející zdroj energie (provozní linka nebo podstanice) fázovou chybějící nebo přerušené napájení. Zkontrolujte trasu zakopaného kabelu na poškození. Pomocí testu kontinuity zkontrolujte, zda nedošlo k zazemlení nebo krátkému spojení kabelu způsobenému usazením základové konstrukce. Zkontrolujte také, zda jsou uvolněny sekundární terminálové bloky RTU (YX15/COM).

2.3.4 V případě selhání optického kabelu použijte časový doménový reflexometr (OTDR) k inspekci, zda je trať zakopaného optického kabelu poškozena. Pravidelně testujte ztrátu síly optického signálu pomocí optického měřiče síly. Zkontrolujte vedení v konečnici RTU na ohnutí nebo poškození a pravidelně je nahrazujte.

3.Závěr

Vypínací výbočky kolejového napájení jsou nyní široce používány v provozu elektrizovaných železnic a staly se nezbytnou součástí trakčního zásobování elektrickou energií železniční dopravy. Jak zabránit poruchám vypínacích výboček kolejového napájení a jak je efektivně řešit po jejich vzniku, tedy snižovat frekvenci poruch, minimalizovat dobu výpadků a snižovat dopad na železniční dopravu, vyžaduje naše trvalé úsilí, zlepšení znalostí, akumulaci zkušeností a ovládnutí provozních poruch vypínacích výboček kolejového napájení, aby bylo zajištěno hladké fungování železniční dopravy.