宁波市轨道交通集团有限公司运营分公司 浙江宁波 315000
摘要：针对宁波地铁2号线网压过高问题进行故障分析，并从牵引控制策略方面提出了解决方案——提高过压持续时间门槛，有效避免瞬时网压过高导致的牵引切除故障。此方案已成功运用到宁波1，2号线中，保障了地铁正常运营。
关键词：网压过高；过压门槛；牵引控制策略；运营
引言
宁波地铁2号线一期开通运行至今，正线运营车辆已经发生6次网压过压故障。其中宁波2号线02012车正线运营过程中HMI上出现“网压过压2”故障并跳主断，导致车辆清客及救援，对地铁的正常运营造成了较大影响。
1 网压过高问题概述
2016年01年27日，宁波地铁2号线02012车正线运营过程中，四个动车同时报“网压过压2”故障并跳主断，导致车辆清客及救援。同一时间段内，正线区间的另外其他5列车均存在DCU显红（DCU故障）。其中02012车故障时事件记录仪波形见图1。
2 网压过高故障分析
2.1牵引原理
根据车辆设计，在每个牵引箱里均配有VH1电压传感器用来实时检测网压值，以检测网压的实时情况，具体如图2所示。VH1检测到的数据实时传给DCU，由DCU进行软件处理判断。当网压在正常范围内时，牵引逆变器正常工作；当网压过高或过低时，DCU会报出网压过高或过低故障，并断开相应的接触器以保护牵引设备。
DCU中设有“网压过压1”、“网压过压2”、“网压欠压”等3种针对网压值的故障判断。其中当网压值超过DC 2000V时，DCU会报出“网压过压1”故障，若故障持续时间 500ms则实行软件保护；当网压值超过DC 2100V时，DCU会报出“网压过压2”故障，由硬件立即保护；当网压值超过DC 2250V时，DCU会报出“网压过压2”故障，若故障持续时间10ms则实行软件保护；当网压值低于DC 950V时，DCU会报出“网压欠压”故障，网压值低于DC 950V时逆变器封锁，当网压恢复到DC 1100V时自动恢复运行。
2.2故障分析
根据列车事件信息，02012车故障类型为“网压过压2”，瞬时网压达到2666V（图4，其中网压超出2500V持续时间为120微秒，超过2540V持续时间为100微秒），大于“网压过压2”门槛保护值2100V，为防止网压过压对设备造成损害，DCU会断开高速断路器、短接接触器、封锁逆变单元，导致牵引系统跳开高速断路器并锁死故障，只有通过MVB复位或重新激活列车才能恢复，这意味着发生这种故障时，须要进行对DCU进行复位，并且外部网压没有再超过2100V时，故障才会消除，列车才能合高断进行牵引，否则列车无法动车。
本次02012车在故障瞬间，车辆已处于停车静止状态，牵引逆变器未工作，中间电压约1650V，处在正常范围内，电网电压波动非牵引系统导致。
基于网压实时波形分析结果，针对网压过高进行了仿真实验，分别对牵引及制动工况下的中间电压、直流电流进行了分析。根据宁波现场网压情况和可能的网压波动，进行了系统电压冲击仿真，模拟在网压阶跃突变情况下，分别在牵引和制动工况下分析了中间电压和直流电流的变化情况。
仿真假定条件：正常网压为 DC1500V；
网压阶跃到 DC2600V；
持续时间为 1ms。
在DC 2600V持续1ms牵引和制动工况下，中间电压和直流电流波形分别如图5和图6所示，图中由上至下依次为网压（V）、中间电压（V）、直流电流（A）。从图中可以看出牵引工况下中间电压突变最大值为1680V，直流电流为1000A。制动工况下中间电压突变最大值为1640V，直流电流为1000A。
从图可知，对于微秒级的网压尖峰，牵引系统LC 电路可以完全滤除，因此微秒级的网压波动对中间电路无太大影响，牵引系统可以维持较稳定的中间电压。
2.3解决措施
牵引系统在发生网压过压时，会触发HSCB 脱扣，以保护后端牵引系统电路。HSCB 分断时间为15-20ms，即使牵引系统在微秒级去触发HSCB 脱扣，在15-20ms内，HSCB 对后端电路没有起到保护作用，因此，提高网压过压保护的滤波时间到毫秒级，可以适当滤掉网压尖峰，不触发网压过压保护，以维持系统继续运行，减少对运营的影响。
根据IEC 60850 标准要求，在C 区网压过压保护曲线为 ；
从以上运行数据可以看出，炉膛从下到上的烟气温度分布比较均匀，旋风分离器内的后燃温升不大，这说明炉膛内受热面的布置和燃烧系统的设计比较合理，整个返料系统的循环物料量较大，旋风分离器的分离效率达到了设计要求。
从整个运行过程来看，在额定负荷时，布风板的阻力在3.6~4.1kPa之间，布风比较均匀，停炉后进入水冷风室检查，没有发现漏渣现象，这说明内嵌逆流柱型风帽具有很好的防漏渣性能。
返料器风室风压约35kPa，返料顺畅、平稳，从没有出现过返料风压波动和返料停滞的现象。
3.2 通过运行暴露出的问题与改进
3.2.1锅炉在运行初期出现给煤口耐磨材料脱落造成水冷壁管磨损爆管问题，这主要是由于耐磨材料在现场浇筑养护时存在一定问题造成磨损，后来再次浇筑时注意了此处的养护，类似问题没再发生。
3.2.2排烟温度左右侧偏差较大，一侧150℃，另一侧125℃，这主要是由于一、二次风空气预热器分别布置在锅炉两侧，一次风风量大，冷却效果好，因此该侧排烟温度就低，而二次风空预器一侧排烟温度就高。这个问题可以在以后设计中采用一、二次风空预器上下重叠布置的方式来解决；对于现有项目可以从运行调整上处理，适当加大二次风的比例，有效降低两侧排烟温度的偏差。
3.2.3风室压力左右侧偏差较大，一侧为13.94KPa左右，另一侧为11.4KPa左右，这也是由于一次风空气预热器布置在一侧，造成进风室风道的沿程阻力和局部阻力不同，造成风室左右压力有差异。这个问题可以通过调节风室左右侧风道风门的开度，来调整风室压力，使之保持平衡。
4 结论
本项目是采用具有自主知识产权自行研制开发的高温高压参数650t/h循环流化床锅炉，经过运行证明，各项运行参数达到了设计要求，设计开发工作取得了预期效果，运行中暴露出的问题均有相应的调整措施和修改方案，这一项目的成功投运，为我公司循环流化床锅炉的大型化发展奠定了坚实的基础，对我国自主研制更大容量的循环流化床锅炉也起到积极的推动作用。
论文作者:谢兵章
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
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