漏纜隔直器燒毀原因分析及解決措施

■ 于明哲

1 問題提出

我國鐵路途徑大量山區(qū)和長大隧道，為滿足無線通信網(wǎng)場強覆蓋要求，在隧道中使用了大量的漏纜，同時在電氣化鐵路上方架設(shè)交流工頻27.5 kV的接觸網(wǎng)，與漏纜并行通過隧道。當(dāng)電力機車通過時，較大的牽引電流在隧道空間形成電磁場，在與接觸網(wǎng)幾米距離的漏纜外導(dǎo)體上會產(chǎn)生較強的感應(yīng)電壓，對通信設(shè)備和維護人員造成安全隱患。當(dāng)漏纜線路較長時，感應(yīng)電壓高達(dá)幾千伏，足以燒毀通信設(shè)施或造成人員傷亡。為避免此類安全問題發(fā)生，在漏纜設(shè)計施工中，漏纜與基站設(shè)備之間接入了漏纜隔直器，以阻斷接觸網(wǎng)對漏纜產(chǎn)生的感應(yīng)電壓連通到通信設(shè)備。漏纜隔直器是鐵路通信設(shè)備和人身安全的安全屏障。

在實際應(yīng)用過程中，通過檢測列車對無線場強檢測發(fā)現(xiàn)，隧道內(nèi)場強覆蓋時常出現(xiàn)不合格情況，問題產(chǎn)生的原因多是漏纜隔直器燒毀，導(dǎo)致漏纜在隧道內(nèi)的場強覆蓋不達(dá)標(biāo)。為確保鐵路通信安全暢通，應(yīng)分析和查找漏纜隔直器燒毀原因，提出解決方案。

2 故障情況調(diào)查

根據(jù)鐵路局上報的漏纜隔直器燒毀情況，對15條鐵路安裝使用漏纜隔直器及故障情況進行了匯總統(tǒng)計（見表1）。

表1 漏纜隔直器故障情況統(tǒng)計

漏纜隔直器見圖1，其阻抗50Ω，通過連接饋線將基站發(fā)出的高頻信號傳送至漏纜。漏纜隔直器結(jié)構(gòu)分解見圖2，其2端的外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體是不通直流電，隔離接觸網(wǎng)感應(yīng)的工頻電流，對高頻信號保持暢通，起到保護設(shè)備和人身安全的作用。

3 故障原因分析

從表1中可以看出，14條使用漏纜隔直器的電氣化鐵路均出現(xiàn)漏纜隔直器燒毀故障。青藏線西格段因是非電氣化鐵路，隔直器使用十幾年，沒有出現(xiàn)損壞故障，說明電氣化鐵路感應(yīng)高電壓是客觀存在，是造成漏纜隔直器燒毀的主要原因。

在電氣化鐵路中，漏纜隔直器有的被燒毀，有的沒有被燒毀，分析原因有2種可能，一是漏纜隔直器本身質(zhì)量問題，二是安裝位置和連接方式問題。

根據(jù)目前鐵路使用漏纜隔直器狀況，對不同廠家生產(chǎn)的漏纜隔直器進行分析，發(fā)現(xiàn)漏纜隔直器的工作原理和結(jié)構(gòu)基本相同，生產(chǎn)使用材料有所不同，因此耐壓指標(biāo)也有區(qū)別。各廠家生產(chǎn)的漏纜隔直器均有燒毀狀況，為進一步驗證是否是產(chǎn)品質(zhì)量問題，在線路上漏纜隔直器易燒毀位置，更換不同廠家生產(chǎn)的漏纜隔直器進行試驗，發(fā)現(xiàn)漏纜隔直器還是容易燒毀，說明產(chǎn)品質(zhì)量不是燒毀的主要原因，對漏纜隔直器的安裝位置和連接方式是否合理進行分析。漏纜大多應(yīng)用在長大隧道內(nèi)，漏纜和接觸網(wǎng)線距離較近，當(dāng)電力機車通過時，接觸網(wǎng)上有強電流通過，漏纜上的感應(yīng)電壓客觀存在。使用漏纜隔直器是要解決因感應(yīng)產(chǎn)生的高電壓危及設(shè)備和人身安全問題，但因漏纜隔直器本身故障，影響了通信暢通，說明其安裝和連接可能存在問題。線路上的漏纜隔直器安裝主要有4種方式。

（1）安裝方式一（見圖3）：每1 000 m漏纜中間（2邊各500 m）安裝一個隔直器。

圖1 漏纜隔直器

圖2 漏纜隔直器結(jié)構(gòu)分解

（2）安裝方式二（見圖4）：每1 000 m漏纜安裝2個隔直器，中間安裝一個，隔500 m的一端安裝一個。

（3）安裝方式三（見圖5）：每1 000 m漏纜安裝2個隔直器，安裝在1 000 m漏纜2端。

（4）安裝方式四（見圖6）：每1 000 m漏纜安裝3個隔直器，漏纜中間和2端各安裝一個。

在上述漏纜隔直器的4種安裝方式中，其接地方式不同，主要有2種方式。

圖3 安裝方式一

圖4 安裝方式二

圖5 安裝方式三

圖6 安裝方式四

（1）接地方式A（見圖7）：漏纜隔直器2端均沒有接地線，一端與基站電纜、防雷器、3 dB電橋等器件連接，設(shè)計施工沒有考慮直接接地，此端可能會以間接方式接地；而與漏纜連接的另一端不接地，即漏纜外導(dǎo)體不接地。

（2）接地方式B（見圖8）：漏纜隔直器與基站連接一端的外殼設(shè)計考慮了接地線，而與漏纜連接的一端接地，即漏纜外導(dǎo)體不接地。

漏纜隔直器內(nèi)外導(dǎo)體是斷開的，其2種接地方式的共同之處是漏纜外導(dǎo)體沒有接地，而隔直器另一端是接地。當(dāng)漏纜外導(dǎo)體上的感應(yīng)高電壓作用于漏纜隔直器時，容易擊穿隔直器。從表1中可以看出，安裝方式為二和三、接地方式為B時，漏纜隔直器燒毀故障率最高。因為漏纜隔直器與通信設(shè)備側(cè)的一端良好接地，而與漏纜側(cè)的一端不接地，隔直器2端感應(yīng)電壓最高，更容易燒毀。

分析結(jié)論認(rèn)為，漏纜隔直器的接地方式是造成其燒毀故障的主要原因。為進一步驗證，在隔直器與漏纜側(cè)的一端進行接地試驗，漏纜隔直器在原來經(jīng)常燒毀的位置不再燒毀，充分驗證了分析結(jié)論。這種接地方式相當(dāng)于漏纜外導(dǎo)體接地，感應(yīng)電壓先釋放入地，不會對漏纜隔直器造成高壓擊穿。因此，改進漏纜隔直器的接地方式，可起到保護設(shè)備和人身安全作用，避免漏纜隔直器燒毀，減少通信設(shè)備故障。

4 結(jié)論及建議

通過分析和試驗得出結(jié)論：漏纜隔直器的接地方式是造成其燒毀故障的主要原因，解決燒毀故障的措施是漏纜隔直器與漏纜連接的一端直接接地。

推薦漏纜隔直器安裝選擇方式三、接地選擇方式C（見圖9）。漏纜隔直器安裝在基站側(cè)更易于檢查與維護。建議鐵路通信維護單位改變漏纜隔直器的接地方式，將漏纜隔直器與漏纜連接的一端直接接地，減少通信設(shè)備故障；在工程設(shè)計中，設(shè)計單位應(yīng)采用漏纜隔直器與漏纜連接的一端直接接地方式；工程施工單位應(yīng)做好山區(qū)地線，并確保漏纜外導(dǎo)體和隔直器良好接地。

圖7 接地方式A

圖8 接地方式B

圖9 推薦漏纜隔直器安裝和接地方式

[1] 中華人民共和國鐵道部. 中國鐵路GSM-R移動通信系統(tǒng)設(shè)計指南[S]. 北京：中國鐵道出版社，2008.