溫州動車事故調(diào)查報告精選(九篇)

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第1篇：溫州動車事故調(diào)查報告范文

關鍵詞：氧化鋅避雷器、接觸網(wǎng)、相角差法

0 引 言

根據(jù)鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃：“十一五”期間建成7000公里高速客運專線，到2020年左右，我國將建成線路長度約1.2萬km的高速鐵路，而“十一五”期間建成7000公里高速客運專線。按未來15年高速鐵路將建設2萬公里計算，將有約一萬公里高速鐵路區(qū)段處在多雷區(qū)、雷電活動特殊強烈地區(qū)，而截至目前，雷電事件，已給鐵路客運系統(tǒng)造成多起安全故障[1]。

以“723”甬溫線事故為例，2011年7月23日19時30分左右，雷擊溫州南站沿線鐵路牽引供電接觸網(wǎng)或附近大地，通過大地的阻性耦合或空間感性耦合在信號電纜上產(chǎn)生浪涌電壓，在多次雷擊浪涌電壓和直流電流共同作用下，LKD2-T1型列控中心設備采集驅動單元采集電路電源回路中的保險管熔斷[2]。同時，雷擊也造成軌道電路與列控中心信號傳輸?shù)腃AN總線阻抗下降，導致5829AG軌道電路與列控中心之間出現(xiàn)通信故障，雷擊是造成此次事故的首要原因。

根據(jù)事故所在區(qū)域雷擊數(shù)據(jù)進行的統(tǒng)計分析[2]，7月23日19時27分至19時34分，溫州南站至永嘉站、溫州南站至甌海站鐵路沿線走廊內(nèi)的雷電活動異常強烈，雷擊地閃次數(shù)超過340次，每次雷擊包含多次回擊過程，幅值超過100千安的雷擊共出現(xiàn)11次。

在高速鐵路發(fā)達的歐洲中部地區(qū)每100公里接觸網(wǎng)在1年時間內(nèi)才可能遭受1次雷擊[3]?；谶@樣的雷擊概率數(shù)據(jù)，德國采用的方法是在雷電較多的地段安裝避雷器，而在其它雷電較少的區(qū)段，一般不考慮安裝避雷器等防雷裝置。而與德國相比，日本的地理環(huán)境、氣象環(huán)境完全不同，因此對電氣化接觸網(wǎng)的保護措施也截然不同。日本根據(jù)雷擊頻度及線路重要程度，將防雷等級劃分為A、B、C三級區(qū)域。A級區(qū)域雷害嚴重且線路重要，全線接觸網(wǎng)都架設避雷線，同時在牽引變電所出口、接觸網(wǎng)隔離開關、電纜接頭連接處、架空避雷線接地線終端等重要部位設置避雷器；B級區(qū)域雷害較重且線路重要，對部分特別地段的接觸網(wǎng)架設避雷線，同時在與A級區(qū)域相同的重要位置安裝避雷器；對于C級區(qū)域，一般只在一些重要位置安置避雷器[3]。

對于雷電的形成來分析，我國很多地區(qū)（比如西南地區(qū)、東南沿海地區(qū)）有類似于日本的地理和氣象環(huán)境，但鐵路接觸網(wǎng)的防雷保護卻沒有吸取日本高鐵的經(jīng)驗，反而機械地學習了德國經(jīng)驗，所以在高速鐵路剛發(fā)展的幾年內(nèi)，不可避免的由于雷電影響而造成多起事故，給人們的生產(chǎn)、生活帶來了深刻的負面影響。

因此電氣化鐵路接觸網(wǎng)的防雷避雷形勢十分嚴峻，避雷器作為電力系統(tǒng)中常規(guī)的避雷防雷裝置，將會在鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)中得到普遍的應用，而其狀態(tài)性能的好壞也將直接關系到整個牽引系統(tǒng)防雷工作的成敗，因此對電氣化接觸網(wǎng)避雷器性能狀態(tài)監(jiān)測的研究勢在必行！

避雷器性能優(yōu)劣檢測原理與監(jiān)測方法仍然沿用電力系統(tǒng)中的常用的研究方法。但鐵路牽引系統(tǒng)與電力系統(tǒng)相比具有負荷移動、方式多變等特點，加之接觸網(wǎng)與電網(wǎng)不同的拓撲結構，導致對接觸網(wǎng)用避雷器進行狀態(tài)性能檢測的時候面臨諧波電流復雜、頻繁操作過電壓等諸多新的問題。

1 鐵路接觸網(wǎng)特性分析

本課題所針對的避雷器運行的背景環(huán)境是牽引供電系統(tǒng)，它是指三相電力系統(tǒng)接受電能向單相交流電氣化鐵道行駛的列車輸送電能的電氣網(wǎng)絡，主要構成部分如圖1所示。牽引變電所控制及變換電能，轉換接觸網(wǎng)與電力系統(tǒng)之間的電壓，接觸網(wǎng)則負責向列車供給電能，我國干線電氣化鐵道的供電制式是工頻單相交流制，接觸網(wǎng)的額定電壓是25kv[4]。

圖1 牽引供電系統(tǒng)結構圖

負荷的特殊性決定了接觸網(wǎng)的特征不同于一般三相輸配電網(wǎng)絡，主要原因有以下幾點：

1、 電力機車是大功率單相負荷。

2、 電力機車是移動性負荷，由于電氣化鐵道線路的條件多變，機車在行進過程中阻力也不斷的變化，頻繁地在起動、加速、惰行、制動等工況之間轉換，機車負荷的劇烈波動容易造成接觸網(wǎng)電壓異常波動，容易帶來操作過電壓影響。

3、 電力機車是非線性負荷，我國大量采用的交直流型電力機車，主電路一般都為相控整流電路，網(wǎng)側電流含有較大諧波成分，且含所有奇數(shù)次諧波，包括3次及3的倍數(shù)次[4]。

本文主要針對接觸網(wǎng)用避雷器的工作條件及背景環(huán)境，其他的有關牽引供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)的內(nèi)容不作為研究的對象，而能夠給避雷器性能狀態(tài)帶來危害的諧波電流和電壓波動也是本文分析的重點之一。

1.1 接觸網(wǎng)諧波特性分析

在避雷器性能檢測過程中，阻性電流值因其能夠很好的反映避雷器的狀態(tài)性能常用來判斷避雷器性能優(yōu)劣的重要依據(jù)。但是在諧波污染嚴重的情況下，阻性電流中就含有較大分量的諧波含量[5]，嚴重的影響了性能分析的精確性[6]。而在電氣化鐵路系統(tǒng)中，電力機車多采用PWM控制電路，容易給接觸網(wǎng)帶來嚴重的諧波污染[7]，諧波在接觸網(wǎng)傳播的過程中，當接觸網(wǎng)參數(shù)與機車匹配時會發(fā)生諧振和嚴重的諧波放大[8]。根據(jù)CRH2動車組的模型仿真分析[9]，當機車在運行工況之間切換時，對應的輸出功率會發(fā)生變化，由于基波與各諧波電流的變化不同步，導致不同輸出功率下諧波電流含量的變化較大。由諧振引起的電壓畸變，會進一步使機車諧波電流增大，形成了一個類似于正反饋的相互激勵過程，導致接觸網(wǎng)形成諧振過電壓，燒損避雷器等設備 [10]。

因此，在避雷器性能監(jiān)測分析的過程中，諧波含量的檢測對避雷器工作狀態(tài)的分析具有重要的作用[11]?；趫鰪姺ǖ闹C波檢測方法在筆者的論文[12]中已經(jīng)具體闡述實現(xiàn)并已成功運用到本系統(tǒng)中。

1.2接觸網(wǎng)電壓波動分析

電氣化鐵路牽引負荷表現(xiàn)為移動且運行工況切換頻繁的特點，是一種十分典型的日波動負荷，符合短時沖擊的特點。接觸網(wǎng)的電壓波動與線路條件、機車類型、運行工況、機車速度、牽引重量等因素有關，且這些影響因素具有隨機的特點。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，接觸網(wǎng)電壓波動范圍最大可達30%，同時電壓峰值最高達到460V，波峰系數(shù)達到1.92，電壓峰值的大范圍變化對設備的安全構成了較大的隱患[13]，這其中也包含避雷器。因此在對避雷器性能在線監(jiān)測的過程中，頻繁的操作過電壓將是一個值得深究的問題。

為此，在本系統(tǒng)中額外添加了避雷器運行過電壓監(jiān)測功能，設定運行過電壓的閾值，并記錄下運行過電壓的時間和次數(shù)，有助于對避雷器性能狀態(tài)和故障原因的研究分析。

2 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的結構設計

氧化鋅避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器、監(jiān)測點裝置、數(shù)據(jù)采集節(jié)點及上位機數(shù)據(jù)管理平臺組成，其結構設計如圖2所示，分別利用感應式電壓傳感器和電流互感器采集避雷器運行的電壓信號和電流信號，每只避雷器有其固定的監(jiān)測點裝置，采集處理監(jiān)測到的狀態(tài)數(shù)據(jù)；一只數(shù)據(jù)采集節(jié)點可以處理多個監(jiān)測點裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用RS485實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)采集節(jié)點與上位機之間的數(shù)據(jù)通信。

主控PC向下位機數(shù)據(jù)采集節(jié)點發(fā)出索要數(shù)據(jù)的控制指令后，節(jié)點根據(jù)接收的指令要求再向監(jiān)測點裝置索要當前的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測點裝置在收到指令后就按要求將監(jiān)測數(shù)據(jù)回傳給數(shù)據(jù)采集節(jié)點，節(jié)點確定收到監(jiān)測數(shù)據(jù)之后，再將這些數(shù)據(jù)有次序的回傳給主控PC，上下位機之間采用ModBus通信協(xié)議，并通過CRC校驗，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。

圖2 避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的結構設計

2.1 監(jiān)測點電路結構設計

避雷器性能在線監(jiān)測點主要完成避雷器運行電壓及泄漏電流的采集、計算及其信號處理和組網(wǎng)通信等功能。整體結構由電流采集模塊、電壓采集模塊、90E36信號處理模塊，單片機控制模塊、電源模塊、RS485通信模塊、雷擊計數(shù)模塊及LCD顯示模塊組成，其結構設計框圖如圖3所示。

圖 3 監(jiān)測點電路結構設計框圖

2.2 RS485串行組網(wǎng)通信結構設計

在數(shù)據(jù)通信、計算機網(wǎng)絡應用中，RS485是一種常用的串口通信標準，它是在RS232標準基礎上發(fā)展起來的一種平衡傳輸標準，能夠克服RS232通信距離短，速度低等缺點，其最高傳輸速率達到10Mbit/s，最遠傳輸距離可達1200m；具備多點、雙向通信功能，即可允許同一條總線上連接多達32個數(shù)據(jù)節(jié)點，而且節(jié)點驅動能力強、沖突保護特性好。由于RS485標準對接口要求的特殊性，用戶亦可建立自己需要的通信協(xié)議。因此，本系統(tǒng)采用RS485標準組網(wǎng)通信，如圖4所示，其中N≤32。

圖4 RS485組網(wǎng)通信框圖

3 結 論

在高速鐵路剛發(fā)展的幾年內(nèi)，就因雷電影響造成多起列車停車晚點事故，給人們的生產(chǎn)、生活帶來了深刻的負面影響，鐵路系統(tǒng)的防雷避雷研究已經(jīng)成為一個研究的熱點課題。傳統(tǒng)的避雷器的故障監(jiān)測研究只針對于電力系統(tǒng)的應用背景，鐵路牽引系統(tǒng)具有負荷移動、運行方式多變而造成的諧波電流復雜、頻繁操作過電壓等特點，而諧波電流和操作過電壓都會嚴重的影響著避雷器性能狀態(tài)。因此針對接觸網(wǎng)系統(tǒng)的特殊性，本文提出了氧化鋅避雷器性能在線監(jiān)測的實現(xiàn)方法，并設計了在線監(jiān)測點的硬件裝置、數(shù)據(jù)采集節(jié)點及主控PC數(shù)據(jù)管理平臺。經(jīng)測試，本監(jiān)測系統(tǒng)具備對避雷器阻性泄漏電流和相位差值進行精確檢測，數(shù)據(jù)傳輸流暢，同時具有實時數(shù)據(jù)圖形化顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。系統(tǒng)運行試驗驗證了理論分析和設計的正確性，為其它電氣設備實時監(jiān)測研究提供了重要的理論基礎和實際的指導意義。

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