朔黃鐵路長(zhǎng)大區(qū)間信號(hào)電纜接地查處案例分析

蘇有斌

1 案例介紹

朔黃鐵路區(qū)間信號(hào)設(shè)備為UM71無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞，站間距離均在20km左右，區(qū)間設(shè)備均由室內(nèi)統(tǒng)一供電，使用電纜較多 （一般車站均有34根電纜），且設(shè)備已開(kāi)通使用滿10年，電纜故障發(fā)生頻率較高。2014年3月北大牛站至龍宮站的一根12芯備用3芯長(zhǎng)11．2km的區(qū)間電纜有4芯接地，接地電阻在0．5M～6MΩ之間變化。由于電纜較長(zhǎng)且無(wú)地上接續(xù)，現(xiàn)場(chǎng)多次查找均沒(méi)能得到解決，對(duì)設(shè)備安全使用造成較大威脅。2014年5月改用先進(jìn)的工具、儀表進(jìn)行探查，終于確定了這起2處地下電纜接頭進(jìn)潮氣造成的電纜故障。

2 解決方法與步驟

首先用備用芯線替換絕緣性能不良芯線并校核確認(rèn)，然后將替換下來(lái)的不良芯線通過(guò)地線進(jìn)行有效放電。

1．使用電纜故障閃測(cè)儀 （簡(jiǎn)稱閃測(cè)儀）測(cè)試、確定電纜總長(zhǎng)度。具體方法：取電纜中2根備用芯線，一端分別與閃測(cè)儀的紅黑測(cè)試線連接，另一端兩線開(kāi)路，選擇波速后測(cè)試獲得開(kāi)路數(shù)據(jù)；再把兩線另一端短路，測(cè)試獲得短路數(shù)據(jù)；開(kāi)路數(shù)據(jù)、短路數(shù)據(jù)一致，即為正確數(shù)值。本案例測(cè)得該電纜長(zhǎng)度為11．2km。

2．使用高阻電纜故障定位儀 （簡(jiǎn)稱定位儀），測(cè)試確定電纜故障點(diǎn)的距離。具體方法：取電纜中絕緣性能良好的芯線 （簡(jiǎn)稱好線），與替換下來(lái)的不良芯線 （簡(jiǎn)稱故障線）在另一端連接短路；定位儀外部輸出端口通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器與接地混線故障查找儀信號(hào)發(fā)生器的輸出線對(duì)應(yīng)連接，信號(hào)發(fā)生器處于工作狀態(tài)；定位儀開(kāi)機(jī)，進(jìn)入調(diào)平衡測(cè)試狀態(tài)，按確認(rèn)鍵測(cè)試，測(cè)試完畢輸入電纜總長(zhǎng)度、接地故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離和遠(yuǎn)端至接地點(diǎn)的距離。此項(xiàng)測(cè)試需多次進(jìn)行，并再到電纜另一端做相同的測(cè)試，兩端測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合即可確定故障點(diǎn)。本案例測(cè)得兩綠色芯線接地點(diǎn)位于站外至站內(nèi)距離為880～898m，紅、藍(lán)芯線接地點(diǎn)位于站外至站內(nèi)距離為8342．3～8261．5m。

3．故障點(diǎn)的開(kāi)挖和電纜識(shí)別確認(rèn)。具體方法：將好芯線另一端接大地，信號(hào)發(fā)生器處于高阻模式，在測(cè)試端向好芯線和大地之間發(fā)送信號(hào)，在先前測(cè)試確認(rèn)出的電纜故障點(diǎn)附近進(jìn)行 “走徑路”并挖出電纜，使用接收器感應(yīng)鉗在高阻模式下，卡整根電纜，有信號(hào)且方向指示正確的，就是要確定識(shí)別的故障電纜了。

4．在“天窗”點(diǎn)開(kāi)挖故障電纜，打開(kāi)電纜接續(xù)熱縮管，芯線附近有微量潮濕，晾曬后對(duì)地絕緣電阻值恢復(fù)正常，說(shuō)明電纜接地故障是由電纜接頭密封不良進(jìn)潮氣造成，重新接續(xù)電纜接頭后，絕緣全部恢復(fù)正常。

3 電纜故障查找定位的實(shí)用法則

通過(guò)對(duì)北大牛站至龍宮站11．2km長(zhǎng)大區(qū)間疑難電纜高阻接地故障的成功處理，總結(jié)出以下電纜查找定位實(shí)用法則，在實(shí)際應(yīng)用中靈活運(yùn)用，就能達(dá)到快速準(zhǔn)確查找電纜故障的目的。

3．1 電纜故障查找準(zhǔn)備工作

首先，利用 “天窗”點(diǎn)測(cè)試確定電纜接地的最小范圍，兩個(gè)方向盒之間；然后，使用2根備用電纜芯線作為測(cè)試線，并分別替換對(duì)地絕緣最差的和對(duì)地絕緣最好的2根芯線，同時(shí)確認(rèn)該電纜連接貫通地的地線要能隨時(shí)斷開(kāi)；然后，準(zhǔn)備好數(shù)字萬(wàn)用表、探針、備用導(dǎo)線及電纜開(kāi)挖和接續(xù)工具；最后要詳細(xì)判斷、確定故障性質(zhì)，如接地、混線、高阻、低阻以及電纜總長(zhǎng)度等，此項(xiàng)工作做的越細(xì)對(duì)后面的故障查找工作越有利。

3．2 測(cè)試定位電纜故障點(diǎn)

取電纜中性能良好的一根芯線，在另一端與故障芯線短路，在測(cè)試端將定位儀對(duì)應(yīng)連接好芯線、故障芯線和地線，經(jīng)調(diào)零、測(cè)試確認(rèn)后即可自動(dòng)顯示出接地故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離和遠(yuǎn)端至接地點(diǎn)的距離。再到電纜另一端做相同的測(cè)試，兩端測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合，則測(cè)試數(shù)據(jù)正確可信，也就確定了故障點(diǎn)。之后，可以根據(jù)具體情況按以下方法處理故障了。

3．3 電纜破損和電纜外護(hù)套接地故障點(diǎn)定位

查找這類故障需要使用信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)接收器，其原理是由信號(hào)發(fā)生器輸出特定電流信號(hào)注入故障電纜與大地之間，通過(guò)接地故障點(diǎn)構(gòu)成特定人為故障電流信號(hào)回路，再利用信號(hào)接收器沿該回路接收該特定人為故障電流信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號(hào)突變點(diǎn)時(shí)確定為故障點(diǎn)。此類故障一般有低阻故障和高阻故障之分，查找方法也有所不同，具體如下。

1．對(duì)于低阻故障，一般是將故障電纜芯線一端接信號(hào)發(fā)生器輸出一端，信號(hào)發(fā)生器輸出另一端接大地，這樣信號(hào)發(fā)生器輸出通過(guò)故障電纜和大地構(gòu)成回路，產(chǎn)生人為接地故障信號(hào)，電纜接頭定位傳感器連接信號(hào)接收器，使用電纜接頭定位傳感器接收該人為接地故障信號(hào)，根據(jù)信號(hào)接收強(qiáng)度指示進(jìn)行橫向 （接收最大信號(hào)）沿電纜徑路進(jìn)行接收，信號(hào)接收強(qiáng)度由大到小的突變點(diǎn)處，即為電纜接地故障點(diǎn)。

2．對(duì)于高阻故障，應(yīng)將故障電纜芯線一端接信號(hào)發(fā)生器輸出一端，信號(hào)發(fā)生器輸出另一端接大地，同樣信號(hào)發(fā)生器輸出通過(guò)故障電纜和大地構(gòu)成回路，產(chǎn)生人為接地故障信號(hào)。信號(hào)接收器分別接收挖出的各個(gè)電纜測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)接收器接收的電流指示方向及大小的有無(wú)，不斷縮小范圍，即可確定電纜接地故障所處位置。

只要能單獨(dú)卡住芯線，無(wú)論高、低阻接地故障，都能準(zhǔn)確測(cè)得故障點(diǎn)前后位置。

3．查找電纜破損和電纜外護(hù)套單點(diǎn)高阻接地故障點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明：如圖1所示，I是人為接地故障電流，它通過(guò)故障電纜和接地故障點(diǎn)與大地構(gòu)成了人為接地故障電流回路，使用信號(hào)接收器在測(cè)量點(diǎn)1和測(cè)量點(diǎn)2分別測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)1處有信號(hào)指示，測(cè)量點(diǎn)2處無(wú)信號(hào)指示，說(shuō)明故障點(diǎn)在這2個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間，其接地電阻R＝V／I，其中V為信號(hào)發(fā)送器輸出的電壓。

圖1 查找電纜破損和電纜外護(hù)套單點(diǎn)高阻接地故障點(diǎn)

4．查找電纜破損和電纜外護(hù)套多點(diǎn)高阻接地故障點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明 （以2點(diǎn)高阻接地故障為例）：如圖2所示，I是人為接地故障電流，它通過(guò)故障電纜和兩接地故障點(diǎn)與大地構(gòu)成了人為接地故障電流回路，使用信號(hào)接收器在測(cè)量點(diǎn)1、測(cè)量點(diǎn)2和測(cè)量點(diǎn)3分別測(cè)量；測(cè)量點(diǎn)1處有信號(hào)指示，人為接地故障電流為I1，測(cè)量點(diǎn)2處有信號(hào)指示，人為接地故障電流為I2，I2＜I1說(shuō)明測(cè)量點(diǎn)1與測(cè)量點(diǎn)2之間有一處接地故障點(diǎn)，如忽略導(dǎo)線電阻不計(jì)，則此故障點(diǎn)處接地電阻R1＝V／（I1－I2），接地電流ID1＝I1－I2，其中V為信號(hào)發(fā)送器輸出的電壓；測(cè)量點(diǎn)3處無(wú)信號(hào)指示，說(shuō)明測(cè)量點(diǎn)2與測(cè)量點(diǎn)3之間也有一處接地故障點(diǎn)，同理，此故障點(diǎn)處接地電阻R2＝V／I2，接地電流ID2＝I2，那么，此電纜的總接地電阻應(yīng)該為R ＝R1＊R2／（R1＋R2）＝V／I。

圖2 查找電纜破損和電纜外護(hù)套多點(diǎn)高阻接地故障點(diǎn)

3．4 探測(cè)電纜走向

任取電纜中一根芯線，將其一端接信號(hào)發(fā)生器輸出一端，信號(hào)發(fā)生器輸出另一端接地，電纜的另一端人為接大地，這樣信號(hào)發(fā)生器的輸出通過(guò)全程電纜和大地構(gòu)成回路，產(chǎn)生人為電纜走向探測(cè)信號(hào)；信號(hào)發(fā)生器設(shè)置為快捷連續(xù)或斷續(xù)發(fā)送狀態(tài)，電纜接頭定位傳感器連接信號(hào)接收器，使用電纜接頭定位傳感器接收此人為電纜走向探測(cè)信號(hào)，根據(jù)信號(hào)接收強(qiáng)度指示進(jìn)行豎向 （接收器在電纜正上方信號(hào)最小，左右偏移信號(hào)增大、方向相反），或橫向 （接收器在電纜正上方信號(hào)最大，左右偏移信號(hào)減小、方向相反）接收，即可準(zhǔn)確探測(cè)電纜走向。

3．5 電纜識(shí)別

電纜中任取一根芯線，一端接信號(hào)發(fā)生器輸出一端，另一端人為接大地，信號(hào)發(fā)生器輸出另一端也接大地，這樣信號(hào)發(fā)生器的輸出通過(guò)全程電纜和大地構(gòu)成回路，產(chǎn)生人為電纜識(shí)別信號(hào)，信號(hào)接收器與感應(yīng)鉗連接并卡住電纜進(jìn)行接收此人為電纜識(shí)別信號(hào)，根據(jù)信號(hào)電流的方向和大小即可準(zhǔn)確識(shí)別該故障電纜。

電纜識(shí)別簡(jiǎn)要說(shuō)明：如圖3所示，I是人為電纜識(shí)別信號(hào)電流，它通過(guò)待識(shí)別電纜與大地構(gòu)成了人為電纜識(shí)別信號(hào)電流回路；使用信號(hào)接收器在各測(cè)量點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量，每處測(cè)試電流的方向都是從接信號(hào)發(fā)生器輸出的一端指向電纜芯線人為接地的一端，且測(cè)試電流的大小都是與信號(hào)發(fā)送器輸出的電流I相同；對(duì)被測(cè)電纜逐條進(jìn)行測(cè)試，唯一符合上述測(cè)試結(jié)果的就是我們要識(shí)別確定的電纜。

圖3 電纜識(shí)別圖示說(shuō)明

4 電纜接續(xù)存在問(wèn)題的改進(jìn)

北大牛站至龍宮站11．2km長(zhǎng)大區(qū)間電纜高阻接地問(wèn)題的成功解決，使我們認(rèn)識(shí)到電纜接續(xù)質(zhì)量和工藝的重要性。

1．早期的電纜接續(xù)使用熱縮管，施工工藝簡(jiǎn)單、壽命短，需改進(jìn)。

2．電纜接續(xù)時(shí)要使用新型電纜接續(xù)盒，只有嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)施工，才能確保電纜接續(xù)盒長(zhǎng)期在惡劣的地下環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，保障信號(hào)電纜和設(shè)備安全。

3．施工后的地下電纜接續(xù)盒，應(yīng)及時(shí)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)地上電纜接續(xù)標(biāo)樁和修改施工圖紙。

［1］ 新疆威爾電子科技有限公司．接地混線故障查找儀使用說(shuō)明書［S］．2014，2．