民用機(jī)場(chǎng)助航燈光電纜主回路故障診斷與排除

胡義柱

(西部機(jī)場(chǎng)集團(tuán)銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)，寧夏銀川750009)

0 引言

在民用機(jī)場(chǎng)助航燈光供電系統(tǒng)中，燈光電纜作為傳輸電能的主要設(shè)施，會(huì)隨著使用時(shí)間的推移，物理、化學(xué)性因素的破壞出現(xiàn)故障。引發(fā)的后果，輕則造成航班復(fù)飛，重則導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)關(guān)閉。而燈光電纜的敷設(shè)長(zhǎng)度動(dòng)輒過(guò)萬(wàn)米，敷設(shè)范圍數(shù)十平方公里，也給故障的排查帶來(lái)很大不便。本文結(jié)合自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，就燈光電纜主回路故障的診斷與排除做一些論述。

1 機(jī)場(chǎng)助航燈光回路簡(jiǎn)介

1.1 燈光回路的構(gòu)成

機(jī)場(chǎng)助航燈光電纜回路由主電纜、隔離變壓器、隔離變壓器一次連接器、二次連接器、燈具及燈泡六個(gè)部分組成(見(jiàn)圖1)。其中，主電纜、隔離變壓器及隔離變壓器一次連接器構(gòu)成燈光供電的主回路。因主回路電源電壓一般為5 kV左右的高壓，這一部分出現(xiàn)的故障稱為主回路故障或高壓回路故障。隔離變壓器二次連接線、燈具和燈泡工作在隔離變壓器的二次端，工作電壓最高不超過(guò)40 V，這一部分故障稱為二次端故障或低壓故障。本文只討論燈光主回路故障的診斷與排除。

圖1 助航燈光電纜回路示意圖

由圖1可以看出，助航燈光電纜回路是典型的串聯(lián)電路，其電源(L1、L2為電源接線端子)引自民航專用恒流調(diào)光器，保障整個(gè)串聯(lián)回路的電流值相同且恒定。

需要特別說(shuō)明的是，隔離變壓器是一種經(jīng)特殊工藝制造的特種變壓器，兼有電壓互感器和電流互感器的優(yōu)點(diǎn)，可以使流過(guò)一次側(cè)和二次側(cè)的電流值保持相同，且能較長(zhǎng)時(shí)間耐受二次側(cè)開(kāi)路和短路故障。

采用串聯(lián)電路的優(yōu)點(diǎn)是，電纜回路中各處電流值相同，整個(gè)電路可以使用同一芯線截面和同一額定電壓的單芯電纜，容易排查電纜接地故障;但存在的缺點(diǎn)是，若有任何一點(diǎn)開(kāi)路將使整個(gè)電路都不能正常工作，又由于電纜的分布范圍很廣，尋找故障點(diǎn)也比較困難。

1.2 主回路故障類型

助航燈光電纜主回路的常見(jiàn)故障可分為電纜開(kāi)路故障、電纜對(duì)地絕緣降低故障及同時(shí)含有此兩種故障的復(fù)合型故障。

如圖2所示，電纜開(kāi)路故障特征是:電纜完全斷開(kāi)時(shí)導(dǎo)體(包括電纜芯線和金屬屏蔽層)的直流電阻為無(wú)窮大;若故障處的電纜芯線似連非連，或接頭部分芯線接觸不好，電阻會(huì)顯示大于正常數(shù)值，完全斷線故障是開(kāi)路故障的特例。

圖2 開(kāi)路故障

電纜絕緣降低故障通常稱之為接地故障，故障時(shí)電纜的對(duì)地絕緣電阻為0，直流電阻小于100 Ω(圖3)。

圖3 接地故障示意圖

復(fù)合型故障則最復(fù)雜，故障電纜直流電阻高于正常值，絕緣電阻幾乎為0。

從故障的影響范圍來(lái)看，開(kāi)路故障會(huì)使整個(gè)回路的燈光熄滅，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)關(guān)閉;接地故障只有一個(gè)接地點(diǎn)時(shí)不會(huì)影響燈光工作，若出現(xiàn)兩個(gè)以上的故障點(diǎn)，會(huì)使燈光有一段不亮或變暗;復(fù)合型故障隨時(shí)會(huì)引起助航燈光的關(guān)閉，是最大的安全隱患。

1.3 助航燈光電纜構(gòu)成

為了較好地排除助航燈光電纜故障，有必要了解這種電纜的特性。

銀川機(jī)場(chǎng)現(xiàn)使用的是YJYD-3.6/6 kV-1×6輻照交聯(lián)機(jī)場(chǎng)助航燈光電纜。它是根據(jù)我國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)的要求應(yīng)用工業(yè)電子加速器產(chǎn)生的電子射線對(duì)高分子材料進(jìn)行改性而獲得的具有高機(jī)械強(qiáng)度、耐老化、優(yōu)良電性能的絕緣材料，可以滿足機(jī)場(chǎng)惡劣的環(huán)境條件。

從行業(yè)特點(diǎn)來(lái)看，單回路助航燈光電纜最長(zhǎng)時(shí)接近20 km，最短也為2 km左右;南方潮濕地區(qū)電纜的全年平均絕緣電阻值普遍低于北方少雨干旱地帶的電纜?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)數(shù)十個(gè)民用機(jī)場(chǎng)十幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知:正常狀態(tài)下試運(yùn)行期間的助航燈光主電纜對(duì)地絕緣電阻應(yīng)不低于1 000 MΩ，電纜線芯直流電阻在20～50 Ω之間。

2 故障實(shí)例

2.1 故障經(jīng)過(guò)

如圖4所示(以下關(guān)于故障分析的部分全部依照此圖論述)，2008年4月18日下午16:40，試運(yùn)行中的銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)C、D聯(lián)絡(luò)道中線燈發(fā)生故障，造成聯(lián)絡(luò)道大部分中線燈不亮，相關(guān)部門立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)日航班結(jié)束后，對(duì)聯(lián)絡(luò)道中線燈回路電纜L1、L2接線端用2500V兆歐表遙測(cè)對(duì)地電阻約為0，用萬(wàn)用表測(cè)直流電阻約為82 Ω，據(jù)此可斷定是主回路電纜出現(xiàn)故障導(dǎo)致燈光熄滅。

圖4 銀川機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)C、D聯(lián)絡(luò)道燈光電纜示意圖

2.2 故障診斷

如圖5所示，判斷燈光電纜開(kāi)路故障的常用方法:在電源端用銅線將線芯與金屬屏蔽層短接，在測(cè)試端用萬(wàn)用表測(cè)量線芯到屏蔽層的電阻值。測(cè)量值若為無(wú)窮大，為斷路故障;測(cè)量值若大于導(dǎo)體正常直流阻值的2倍以上，則為似斷非斷故障。

圖5 電纜開(kāi)路測(cè)試圖

因?yàn)橹骰芈窚y(cè)得的直流電阻82 Ω，對(duì)地絕緣電阻0，可知回路中肯定有接地故障點(diǎn)。由于不知道除了接地點(diǎn)之外是否還有其他故障，我們與電纜未出故障時(shí)測(cè)得的直流電阻36 Ω比較，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)的直流電阻高于正常值。故依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，此段電纜除了有接地故障點(diǎn)外，很可能還存在開(kāi)路故障。

2.3 復(fù)合型故障查找與排除

2.3.1 開(kāi)路故障的排除

依據(jù)圖4，將聯(lián)絡(luò)道中線燈電纜的L1電源端芯線與地線短接，L2端接通電源，觀察燈具的工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)至D聯(lián)絡(luò)道之間的燈具發(fā)光，其余燈具光線非常暗，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是亮燈段的最后一個(gè)燈具。從圖3所示原理可知，查找處于B點(diǎn)與不亮燈交匯處的兩燈箱即可找到接地點(diǎn)。依據(jù)圖4和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，此燈箱位于距14#標(biāo)記牌不遠(yuǎn)處，內(nèi)部放有為標(biāo)記牌內(nèi)照明燈具供電的隔離變壓器。開(kāi)啟燈箱蓋后我們看到(見(jiàn)圖6)，里面有一個(gè)隔離變壓器與主電纜(為舊電纜)的連接頭已燒斷，表皮嚴(yán)重碳化，可以聞到未散發(fā)盡的焦糊味，隔離變壓器本體擊穿鼓包，這是內(nèi)部嚴(yán)重短路發(fā)熱所致。接頭燒壞處的主電纜側(cè)芯線與電纜外屏蔽層銅皮相接，形成電纜芯線通過(guò)屏蔽層對(duì)地放電;隔離變壓器側(cè)壓接銅管與鑄鐵箱接觸，形成隔離變壓器側(cè)電纜芯線通過(guò)鑄鐵箱對(duì)地放電(注:隔離變壓器一二次接頭全為標(biāo)準(zhǔn)插接件)。

圖6 燈箱內(nèi)部接線示意圖

重做隔離變壓器與電纜的接頭并拆除接地恢復(fù)回路。此時(shí)測(cè)量燈光主回路直流電阻35 Ω，對(duì)地絕緣電阻為0，說(shuō)明回路內(nèi)還有故障點(diǎn)未被找到。開(kāi)啟主回路電源，觀察發(fā)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)道中線燈此時(shí)全部發(fā)光，并沒(méi)有明顯發(fā)暗的燈具。結(jié)合這兩點(diǎn)可以判斷主回路內(nèi)仍有一處接地點(diǎn)，回路故障此時(shí)已轉(zhuǎn)化為單點(diǎn)接地故障。

2.3.2 單點(diǎn)接地故障的排除

再將主回路L1電源端接地，L2端接通電源，觀察燈具的工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)從C號(hào)燈開(kāi)始至D聯(lián)絡(luò)道的所有燈具明顯發(fā)暗，不能正常發(fā)光，其余燈光正常。故接地點(diǎn)應(yīng)該在正常發(fā)光的C燈與D燈的交匯處的二燈箱內(nèi)或者它們之間的電纜上。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，11#標(biāo)記牌處于兩燈的交匯處。打開(kāi)盛放11#標(biāo)記牌隔離變壓器的燈箱，發(fā)現(xiàn)主電纜與隔離變壓器的連接正常，這說(shuō)明故障點(diǎn)不在接頭處。排除了電纜接頭的故障，只能將故障范圍鎖定在C號(hào)燈箱主電纜了。值得注意的是，通過(guò)細(xì)致觀察發(fā)現(xiàn)，D號(hào)燈發(fā)光正常，但是標(biāo)記牌內(nèi)的燈具與C號(hào)燈都明顯發(fā)暗，說(shuō)明接地點(diǎn)應(yīng)該在D燈箱與標(biāo)記牌燈箱之間的電纜上?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際目測(cè)估計(jì)兩燈箱之間的距離不到10 m，故決定采用人工開(kāi)挖的方式將此段電纜全部挖出，找了段新電纜重新做頭更換之。恢復(fù)回路，測(cè)量回路直流電阻約為43 Ω，對(duì)地絕緣電阻約為850 MΩ，說(shuō)明接地點(diǎn)已被排除。給L2端接通電源，此時(shí)所有燈具均正常發(fā)光。全部工作于當(dāng)晚12:05分結(jié)束，未造成不安全影響。

3 二次故障的排除

3.1 故障經(jīng)過(guò)

2008年4月27日晚22:15分，試運(yùn)行中的C、D聯(lián)絡(luò)道中線燈又一次故障，中線燈全部熄滅。機(jī)場(chǎng)方面再次采取緊急措施予以應(yīng)對(duì)。

3.2 故障診斷與排除

當(dāng)日航班結(jié)束后，首先斷開(kāi)L1、L2端與電源的連接，用萬(wàn)用表測(cè)量主電纜芯線的直流電阻為無(wú)窮大，說(shuō)明主回路發(fā)生斷路。維修人員將L1和L2端分別與地線短接，打開(kāi)位于E點(diǎn)的燈箱，拆開(kāi)主電纜與隔離變壓器的接頭，測(cè)量L1至E的芯線對(duì)地線的電阻約為122 Ω，L2至E的芯線對(duì)地線的電阻約為22 Ω。以往對(duì)燈光電纜主回路直流電阻值的測(cè)試數(shù)據(jù)從未超過(guò)45 Ω，而L1至E段的電阻明顯大于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以故障點(diǎn)應(yīng)該在此段內(nèi)。

鑒于前后兩次維修工作反映出電纜施工的問(wèn)題較多，尤其電纜的接頭部位是薄弱環(huán)節(jié)，而且E點(diǎn)至F點(diǎn)間燈箱不是很多，故將EF段內(nèi)的每個(gè)燈箱都依次開(kāi)啟檢查，發(fā)現(xiàn)有連接質(zhì)量不好的地方立即處理。最后發(fā)現(xiàn)2#標(biāo)記牌燈箱內(nèi)有一隔離變壓器燒毀，主電纜與隔離變壓器連接處嚴(yán)重?zé)梗揪€燒斷，疑是隔離變壓器一次側(cè)與主電纜未連接緊固所致。更換隔離變壓器并重新做頭，測(cè)得L1至E點(diǎn)的直流電阻變?yōu)?4 Ω，再將L1、L2兩點(diǎn)接地拆除恢復(fù)回路，遙測(cè)整條主回路絕緣電阻值為1 500 MΩ，開(kāi)啟回路電源，所有燈具正常發(fā)光，運(yùn)行穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

從實(shí)用的角度講，對(duì)燈光電纜的故障類型進(jìn)行分析診斷，主要目的還是爭(zhēng)取能夠快速地找出問(wèn)題故障點(diǎn)并排除之。這要求每個(gè)參與作業(yè)的人員必須以不茍的態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)為基礎(chǔ)，全面分析燈光電纜故障，更好地保障助航燈光安全運(yùn)行。

［1］MH/T 6049—2008機(jī)場(chǎng)助航燈光回路用埋地電纜［S］.

［2］MH/T 6008—1999助航燈光隔離變壓器［S］.

［3］MH/T 6010—1999恒流調(diào)光器［S］.

［4］MH/T 6011—1999滑行引導(dǎo)標(biāo)記牌［S］.

［5］MH/T 6009—1999助航燈光電纜插頭和插座［S］.

［6］民用機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)維護(hù)規(guī)程(AP-140-CA-2009-1)［S］.