摘 要：牵引变电所馈线真空断路器的可靠运行，是保证铁路运输生产安全、可靠、正点进行的关键之一。解决断路器故障，几十年来，一直成为牵引供电系统的技术攻关关键。
《测绘科学》主要刊登以下内容：大地测量学同其他相关学科的综合研究、卫星导航定位研究、数字摄影测量、遥感图像处理的智能化研究、遥感器原理和技术、激光扫描技术与应用、地图和地理的理论和技术、地图数据的符号化和可视化研究、GPS、RS、GIS集成的理论和技术、基础地理信息的综合分析与集成应用、地图印刷的新技术和新方法等。
关键词 ：宁西铁路线,牵引变电所, 馈线, 真空断路器,分析探讨, 技术方案,测绘科学
一、牵引变电所概述
牵引变电所是指电力牵引的专用变电所。宁西线牵引变电所主要把电力系统送来的110KV三相电变为电力机车适用的27.5KV单相电，然后向铁路上、下行两个方向的接触网(额定电压为25KV)供电，供机车牵引使用。牵引变电所担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，他们的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少故障和事故的发生。一般牵引变电所主接线结构如图1所示。
图 1 牵引变电所主接线图
二、真空断路器
目前宁西线牵引变电所使用的馈线断路器为四川电器生产的ZN42-27.5户内单相高压真空断路器(以下简称断路器)。
(一)主要用途和适用范围
适用于单相交流50Hz，额定电压27.5kV级的电气化铁道供电系统，作为开、合负载和开断故障电流的专用开关。该产品的操动机构为弹簧储能式。可使用交直流电源实现电动操动，亦可用手动操作。
(二)总体结构
断路器的总体结构如图2，采用车架式结构，在宁西线牵引变电所中，采用图3方式，装入底框中，单独安装于网栅间隔内。断路器主要由四部分组成，即：由主回路、车架、操动机构和推进联锁机构组成。
图 2 断路器总体结构
图3 网栅间隔式总体布置及安装示意图
(三)操动机构
操动机构主要由弹簧储能机构、锁定机构、分闸弹簧、开关主轴、缓冲器及控制装置组成。如图4所示。
图4 操动机构结构示意图
其操作过程分为三步：
储能过程：电机通电后起动，经二级蜗轮蜗杆减速，将动能传至第二级蜗轮上，再通过轴套、棘爪来孥动储能轴转动，从而使合闸弹簧被拉仲而储能，当储能轴右端的拐臂过了最高点后，合闸掣子将凸轮定位件锁住，保证弹簧储能，以备合闸。同时通过拉杆将行程开关切换，电机断电，储能过程结束。手动储能时，将手把插入变速箱的孔中，顺时针摇约25转，机构即可储上能。
合闸过程：当合闸电磁铁接到信号后，铁芯将撞击合闸掣子，凸轮定位件的约束被解除，合闸弹簧通过凸轮和两组四连杆机构将能量传至动导电杆上，从而使动导电杆往上运动，实现开关合闸。同时，分闸掣子将扣住主轴上的拐臂，使开关处于合闸状态;拉杆将辅助开关切换，使合闸回路切断，分闸回路接通。断路器合闸结束。在合闸过程中，触头压力弹簧和分闸弹簧被储上能量，为分闸做好准备。手动合闸则直接按合闸按钮就可使凸轮定位件的约束解除，从而使断路器合闸。
分闸过程：当分闸电磁铁接到分闸信号以后，其铁芯撞击分闸掣子，使其脱扣.在分闸弹簧和触头压力弹簧的作用下，使主轴反向转动，从而带动导电杆向下运动，实现断路器分闸。手动分闸则直接按分闸按钮就可使分闸掣子脱扣而实现断路器分闸。
三、断路器出现故障现象、原因分析及处理方法
(一)断路器拒动
1.断路器拒合
原因分析：(1)合闸线圈烧坏，断路器推至推上位后闭锁杆未放到位是断路器合闸线圈烧坏的主要原因，闭锁杆未放到位，合闸线圈受电后不能跟合闸弹簧释放能量合闸，因而使合闸线圈长期受电直至烧坏。(2)闭锁杆上方闭锁装置有卡滞。(3)在远动位、直接位、当地位断路器都拒合，是由小车行程改变引起。
处理方法：(1)更换新的合闸线圈并调整闭锁杆到位。(2)调整闭锁装置，使其与周围连板、螺丝之间保持一定距离，传动灵活无卡滞。(3)调整行程到标准范围(25-28mm )。
2.断路器在控制盘无法进行分、合
原因分析：由于二次插头处松动，引起分、合闸回路不通。
处理措施：紧固松动的二次插头后能够恢复正常。
3.在试验位检修断路器时，断电机电源，手动储能分、合闸都能正常进行，但是电动操作，断路器拒分、拒合
原因分析：通过检查分、合闸回路辅助开关转换接点，发现辅助开关本身转换接点不通，引起分合闸回路不通。
处理方法：直接更换辅助开关。
4.手动按分、合闸按钮，断路器无反应
原因分析：通过检查分合闸手动按钮，发现按钮后手动杆变形，影响手动分合闸。
处理方法：拆开断路器面板，卸下手动杆，将其矫正并安装上。
(二) 储能故障
1.分，合闸时电机均出现储能
原因分析：经现场检查油缓冲经常在开关分合位受到强烈震动，使固定螺丝松动，致使开关行程发生改变 ，从而使分合闸挚子保持不住，电机不停储能。
处理方法：调整油缓冲位置。对于油缓冲松动问题，可在固定油缓冲的两个螺栓上开个槽，穿一销钉，以稳固油缓冲。
2.合闸后，电机不储能
原因分析：通过检查微动开关常开、常闭接点是否正常良好，发现微动开关损坏，使电机回路不通。
处理方法：检查微动开关常开、常闭接点是否正常良好，如有损坏，进行更换。
3.合闸时，电机正常储能但控制盘显示断路器在分位
原因分析：经检查发现油缓冲顶帽脱落，引起行程变化过大，转换开关转换不到位。合闸时，开关控制盘不显示合位。
处理方法：给油缓冲加上顶帽，调整行程是到25-28mm之间。
4.开关分合正常，但储能标志不显示
原因分析：这是因为储能铭牌和微动开关螺杆发生卡滞。
处理方法：检查储能铭牌和微动开关螺杆并调整。
5.断路器合闸时，电机正在储能时突然停止运行
原因分析：经现场检查，辅助开关上连杆过长，挡片提前压上辅助开关接点，提前将电机回路切断，导致电机正在储能时突然停止运行。
处理方法：调整连杆长度，使合闸完成时，挡片压上辅助开关接点，停止储能。
(三)其它故障问题
1.断路器分闸后，断路器的绿灯(分闸指示灯)不亮，同时中央信号盘发“控制回路断线”光字牌
原因分析：经现场检查，断路器分闸后，断路器本体的分位转换接点未接通，致使断路器分闸后，分闸回路不通，绿灯不亮，同时由于该接点未接在合闸回路中，所以发“控制回路断线”光字牌。
处理方法：重新调整辅助开关分合转换位置(角度)，使分合闸回路接通，并用万用表测量检查。
2.在断路器控制盘上合闸时红灯闪烁，随即熄灭
原因分析：先检查微动开关和信号灯，在良好的情况下，线圈可能出现问题，拒合时分闸线圈出了问题，拒分时合闸线圈出了问题。也有可能是分闸掣子和主轴拐臂脱扣，使合闸状态保持不住。
处理方法：检查微动开关和信号灯，若完好，检查线圈，看线圈接点是否出现了问题，重新接线。检查分闸掣子是否扣住主轴拐臂，如果脱扣，调整分闸掣子上、下位置。
3.触头压力弹簧轴承脱落，行程改变
原因分析：这是因为缺少挡卡造成轴承脱落，引起行程改变。
处理方法：重新安装轴承，并在侧面加装挡卡，以防止脱落。
4.动触头过流烧毁
原因分析：这是因为原来的动触头角度不正或是不能满足实际需要过小。
处理方法：调节动触头角度或是更换加宽加厚的动触头，紧固导电及各部螺栓。
5.电机回路无法使电机断电，电机一直在响
原因分析：这是因为拉杆过长，无法切换行程开关(微动开关)，使电机无法断电。
处理方法：调整拉杆长短，直到行程开关(微动开关)正常切换。
6.手动合闸按钮不复归
原因分析：这是因为手动按钮顶杆过粗和挡板孔出现卡滞，致使手动合闸按钮不能够复归。
处理方法：拆开面板，检查手动按钮顶杆和挡板孔是否卡滞，用锉刀修正手动按钮顶杆。
四、结语
通过对宁西线牵引变电所馈线真空断路器故障分析，介绍了牵引变电所供电方式，介绍了目前使用的ZN42-27.5户内单相高压真空断路器工作原理，叙述了宁西线牵引变电所真空断路器目前已出现的故障问题及处理方法，为今后宁西线及其他线路同类真空断路器故障处理及完善了真空断路器检修标准提供了一定的理论基础。
参考文献 :
[1] 李群湛,贺建闽.牵引供电系统分析[M].成都:西南交通大学出版社,2007.
[2] 李群湛.牵引变电所供电分析及综合补偿技术[M]. 北京:中国铁道出版社,2006.
[3] 刘万顺. 电力系统故障分析第三版[M]. 北京:中国电力出版社,2010
[4] 韩祯祥.电力系统分析[M].杭州:浙江大学出版社,2006
[5] 谭秀炳.交流电气化铁道牵引供电系统第二版[M]. 成都:西南交通大学出版社,2007
* 稍后学术顾问联系您
