城市轨道交通供电设备故障统计分析

王 涛，沈延辉

（宁波轨道交通集团有限公司运营分公司，浙江宁波 315010）

1 宁波轨道交通供电设备近3 年的故障情况

截至2019 年底，宁波轨道交通运营累计开通1 号线、2 号线、3 号线以及宁波至奉化城际铁路里程118.36 km、车站78座。最早开通的1 号线供电设备已经运行5 年，设备处于稳定期；最晚开通的3 号线供电设备运行近1 年时间，设备处于磨合期，基本覆盖了设备主要使用期限。本次研究数据选取近3 年有故障编号的故障作为分析。

从2017 年初到2019 年底，宁波轨道交通供电设备有编号的故障共计发生315 起。其中：110 kV 设备31 个，35 kV 设备59 个，DC 1500 V 设备124 个，400 V 设备30 个，交直流屏设备53 个以及接触网设备18 个（图1）。

图1 宁波轨道交通供电设备故障分布

2 出现故障的主要原因分析

根据现场处理和生产厂商的信息反馈，分析认为宁波轨道交通供电设备在运行过程中出现故障的原因主要有以下6 个。

2.1 产品质量方面

以35 kV 设备为例，设备故障因零部件损坏高达49%（图2）。设备运行受累于局部元器件的损耗，主要有两个因素：一是元器件本身的本质问题，设计时较少考虑到轨道交通实际运行环境，导致部分元器件在运行中极易损坏；二是备件仓储保管问题，电气元器件对储存环境有着较高要求。目前，宁波轨道供电专业未对此做特殊的恒温恒湿防静电保管，这在一定程度上缩短了备件的使用寿命。

图2 35 kV 设备故障原因结构

2.2 安装质量方面

以400 V 设备为例，因控制线路接线松动引起的接触不良或断路造成的故障占到了23%（图3）。这类故障产生原因也比较复杂多样：首先，在设备安装或更换相关元器件时，存在螺丝紧固不到位虚接现象；其次，在车辆每次经过设备区域时所产生振动，长时间也会造成接线端子松动；最后，接线端子长时间暴露在多尘的环境中，容易受到氧化、腐蚀等损伤，导致接触点电阻改变、引起接触不良的故障。

图3 400 V 设备故障原因结构

2.3 维护人员误操作问题

以DC 1500 V 设备为例，在124 个故障中出现3 次人为的误操作导致故障发生占比2%（图4）。这类故障产生的原因，一方面是现场维护人员对所操作的设备不熟悉，缺乏相关的维护技能；另一方面是维护人员责任心不强，未按照规章制度执行作业导致故障发生。

图4 DC 1500 V 设备故障原因结构

2.4 天气异常原因

以接触网设备为例，大风、雷雨等天气原因，吊弦和定位双环有偏移，作业不规范导致的人为误操作或工作遗漏，车辆行车时对线网的影响等。接触网设备有别于变电开关类设备，经过日常维护基本可达到预期效果，但在恶劣天气情况下，设备变得不稳定，故障多发生于此时（图5）。

图5 接触网设备故障原因结构

2.5 系统软件问题

以交直流屏设备为例，因系统软件问题导致故障占13%，如图6 所示，供电设备除设备自身系统软件外，SCADA 系统软件故障主要有程序运行出错以及总控单元死机导致。

图6 交直流屏设备故障原因结构

2.6 其他专业影响原因

以110 kV 设备为例，此类原因占比可达22%（图7）。主要产生是受到其他专业在维护作业或出现故障时，影响供电系统的稳定进而导致故障。

图7 110 kV 设备故障原因结构

对315 个故障原因进行梳理，可以看出供电设备故障有许多共性问题，其中配件的损坏与线路的接触不良引起的故障占比高达60%，说明设备厂家的产品质量与施工安装质量并不能让人满意（图8）。这使得设备一旦过了质保期，业主方不得不采购大量的备件来应对故障发生[1]，使运营成本有一定的提高。

图8 宁波轨道交通供电设备故障原因结构

3 应对策略

供电设备的稳定是整个轨道交道运行的前提条件，需要各个设备厂家不断突破自己，生产质量过硬的产品；同时，也需要业主单位不断创新优化管理模式，培养技术过硬的维护人员。提升轨道交通供电运行的可靠性和稳定性。轨道交通行业可在以下6 个方面开展工作。

（1）针对产品质量问题。可以采用全面维护原则，将产品质量、设计问题等向前延伸[2]，从设计之初就要综合考量后期维护工作，及时委派专业经验丰富的人员参与系统设备设计、生产制造过程。

（2）针对设备安装问题。使用更加科学的标准化、智能化的方法全过程监督设备安装[3]，在每个环节上层层把控、环环相连、有条不紊地将设备维护理念实施至每个阶段。

（3）针对员工操作问题。对不同水平员工进行分层培训[4]，新员工培训以专业系统化知识、专业应急处理及维护所需规章制度等为主，骨干员工的培训以深度维修、故障处理以及应急处置等为主。

（4）针对异常天气问题。优化巡检制度，在恶劣天气发生前、后有针对性的所辖设备进行特巡工作[5]，尤其针对接触网，在大风、雷雨天气适当将维护人员安排至各个车站驻站观察，发生故障时可迅速响应处理。

（5）针对系统软件问题。优化检修内容，在日常月检中对设备系统软件进行初始化工作，无故障重启设备。及时清理内存来保障系统运行的流畅性，避免因系统运行卡顿而引起故障[6]。

（6）针对专业影响问题。加强各专业沟通，建立专业管理互通机制，对专业的重要、典型问题及时进行交流讨论，促进专业技术的提高。同时，参与专业技术攻关，做好指导和规划[7]。

4 结束语

本文从宁波轨道交通供电设备故障发生的概率角度从数据分析的视角轨道交通供电设备故障[8]，以电压等级将设备分类研究，进一步对各项统计数据分析故障原因。发现故障主要原因在于产品质量、安装质量、维护人员误操作、天气异常原因、系统软件问题以及其他专业影响等六大原因[9]。针对发现问题采用针对性的应对策略以保障轨道交通供电安全[10]，为轨道交通行业供电设备日常维护提供一种思路。