軌道交通相鄰或遠端站變電所間電力線路縱差保護裝置光纜通信有關問題研究

◎ 中鐵電化局集團第一工程有限公司 姚振強

1引言

筆者參加施工的上海軌道交通四號線供電系統工程施工過程中，就遇到了光纜線路通訊故障的問題。本次課題就以上海軌道交通四號線供電系統所遇到的光纖通訊異常情況為例，研究如何保障遠端相鄰變電所線路縱差繼電器光纜通道通信問題。

上海軌道交通四號線工程魯班路站-宜山路站區(qū)間各站10KV設備繼電保護裝置F35屢次報“光纖通訊異?！毙盘?，更換F35至柜頂光端盒的跳線后問題消失。一段時間之后，又會出現“光纖通訊異常”的信號。以上體館-上體場區(qū)間為例。

2 現場情況

保護裝置通信通道的接線方法

該種裝置為一主一備，兩路通道，收、發(fā)各1根共2組（4根）光纖構成保護見圖1，互為主備。只要有一路光纖通道不通，即向電力調度報警。

故障重演

上體館302至上體場304開關報自檢故障，經光纖紅光儀測試，2個開關間的4根光纖正常，測試衰耗為30-35db之間。2組光纖中，TX2、RX2兩站收發(fā)正常。把上體館RX2拔下后，設備顯示2組收不到信號，再把RX2插上后，設備上依然顯示2組收不到信號。

對光纜通道造成故障的可能性分析

(1) 人為因素：

A、將污染的尾纖，跳線未經清洗就直接與設備連接；

B、光纖熔接員在熔接過程中未按標準工藝熔接，造成熔接點信號衰減過大；

C、未按標準工藝在盤光纖線芯時，小于最小彎曲半徑。

(2) 設備因素：

A、光纖熔接機電極老化，放電不足，導致熔接點強度不夠；

B、光纖熔接機上的光時域反射儀測量誤差，導致熔接人員誤操作；

C、F35設備通訊端口發(fā)光設備有問題；

D、F35設備是否有門檻值設定過小。

(3) 材料因素：

A、光纖跳線、尾纖在運輸過程受到損傷；

B、光纖陶瓷插芯受到損害；

C、法蘭連接器接口偏差；

D、光纖熔接處的熱縮管不符合要求。

(4) 工藝因素：

施工工序：跳線—法蘭—尾纖—接頭—光纜—接頭—尾纖—法蘭—跳線，信號轉接頻繁，過多的轉接導致信號衰減過大。

(5) 環(huán)境因素：

A、施工現場灰塵太大；

B、施工場地太小，熔接機不易操作；

C、現場燈光太暗；

3 事故分析及解決方案

施工人員均接受過光纖敷設及光纖熔接培訓，并選擇其中優(yōu)秀員工進行施工，選用的光纖熔接機為新采購設備，不存在設備老化和淘汰。經現場檢查，各項操作工序得當。

F35設備光發(fā)射機發(fā)射光源信號為：-21db～-29db。另端保護裝置的接收端為-29db～-35db。滿足F35設備門檻值的設定值。

光纖連接通道引起筆者注意：通道中的法蘭是中空的，光在法蘭中傳輸狀態(tài)為：玻璃芯—空氣—玻璃芯，光源在兩種介質中轉換兩次，據此情況，筆者進行了定量分析。（按1310nm光纜理論值計列）

圖 1 通信通道的接線

表1顯示，光纖衰減過大主要有兩處：1、法蘭衰減；2、光纜衰減。

兩處衰減中“光纜衰減”為線路固有衰減，在線路長度一定情況下，無法避免，不予考慮。主要原因是光纖在通過法蘭時轉換了兩種介質，導致信號強度降低。

兩種解決方案：

1、使用質量更好的法蘭、尾纖、跳線。光纖衰減db值平均下降0.3db。

2、取消法蘭，光纜直接與尾纖熔接,原來4.5db～6.5db的衰減量減少為0.48db左右。

4 事故啟示

減少光纖傳輸通道中的各種環(huán)節(jié)，是減少光纜通信衰減度的最佳途徑。為廣泛應用到相關領域，我們發(fā)明了一種“軟光纜”產品。

設總的衰減值：Y；跳線的衰減值：X1；法蘭的衰減值為X2；尾纖光纖衰減值：X3；光纜熔接頭的衰減值：X4；光纜本身的衰減值：X5。

傳統施工工藝

設備—跳線—法蘭—尾纖—光纜熔接接頭—光纜—光纜熔接頭—尾纖—法蘭—跳線—設備。

光纖總的衰減值Y=2×X1+2×X2+2×X3+2×X4+X5。

新式施工工藝

設備—軟光纜—設備。

光纖總的衰減值Y=2×X2 +X5。

軟光纜的發(fā)明：

按國家相關標準將一根長度滿足設備間連接的光纜兩端每一根光纖熔接光纖尾纖，制作成一根成形軟光纜。

采用軟光纜好處：

A、光衰減最低；

B、短距離軟光纜更換方便；

C、設備維修減少了大量時間；

D、降低經濟成本。

5 結論

工程實踐可知，軟光纜具有的優(yōu)越性可充分體現在變電所內綜合自動化設備上。上海地鐵M8號線、七號線、十號線均采用了此種方式。

表1 光信號衰減量統計