牽引電力電纜故障分析

杜瑞文++王偉++張萍

摘 要：隨著國(guó)家加大對(duì)基礎(chǔ)能源設(shè)施的投資，兩網(wǎng)改造的完成，運(yùn)行電纜的數(shù)量已急劇增加，城市化的快速發(fā)展帶來(lái)建設(shè)項(xiàng)目的大量增加，引起電纜故障大大增加，運(yùn)行單位給用戶的承諾要求快速解決故障，保證供電。而市場(chǎng)上現(xiàn)有的電力電纜的故障測(cè)試儀器，盡管品種較多，但均顯笨、大、繁，操作不方便，難以快速掌握。因此，為解決現(xiàn)場(chǎng)故障查找難題，本文重點(diǎn)就牽引電力電纜故障進(jìn)行了分析和探究，以滿足現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)快速恢復(fù)供電之急需。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵路；電氣電纜；故障電流

電力電纜是電網(wǎng)中至關(guān)重要的組成部分，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行意義重大，與人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。因此，相關(guān)工作中必須認(rèn)真研究造成電力電纜故障的常見(jiàn)因素，了解電力電纜故障的基本類(lèi)型，努力掌握好電力電纜故障的各種檢測(cè)方式，有效采取絕緣電阻測(cè)量、直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流的測(cè)量等電力電纜故障的預(yù)防測(cè)量措施，從而有效減少電力電纜故障發(fā)生率，促進(jìn)電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。本文著重介紹牽引電力電纜故障測(cè)試技術(shù)方法與基本原理。

一、電力電纜故障原因分析

電纜出現(xiàn)外力損傷的原因主要是施工機(jī)械如挖掘機(jī)、推土機(jī)、載重汽車(chē)等直接損壞電纜，從而造成故障發(fā)生短路跳閘或傷及絕緣而留下事故的隱患。由于鐵路正處于快速發(fā)展的階段，新線建設(shè)及改造施工現(xiàn)場(chǎng)比比皆是，尤其是臨近既有線施工很容易發(fā)生外力損傷類(lèi)型的電纜故障或隱患。實(shí)際運(yùn)行中顯示，普速鐵路發(fā)生外力損傷型電纜故障相對(duì)較多。電纜施工質(zhì)量問(wèn)題主要有兩方面：一是外部環(huán)境因素，主要包括電纜埋設(shè)過(guò)淺，導(dǎo)致電纜外露沒(méi)有保護(hù)；彎曲半徑過(guò)小；電纜溝內(nèi)雜物積水過(guò)多；電纜敷設(shè)過(guò)程中外皮劃損留下的隱患等；二是制作技術(shù)水平，主要包括電纜頭附件安裝不符合工藝要求；電纜頭制作時(shí)沒(méi)有達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，高速鐵路因施工質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的電纜故障較多，尤其是外護(hù)套破損（隱患）導(dǎo)致電纜故障尤為突出。電纜運(yùn)行問(wèn)題，用戶的過(guò)負(fù)荷用電會(huì)造成電纜絕緣枯干、脆化，使電纜絕緣強(qiáng)度降低、表面溫度過(guò)高，會(huì)造成電纜故障，嚴(yán)重情況下可能引起火災(zāi)。

二、電力電纜故障測(cè)尋方法

（一）電橋法

在電纜線路測(cè)試端，將良好相和故障相導(dǎo)體分別作為電橋的兩個(gè)橋臂接在測(cè)試儀器上，將另一端兩相導(dǎo)體跨接以構(gòu)成回路。調(diào)節(jié)電橋，當(dāng)電橋平衡時(shí)，對(duì)應(yīng)橋臂電阻乘積相等，而作為電橋兩個(gè)橋臂的電纜導(dǎo)體的電阻值與其長(zhǎng)度成正比，于是可把電纜導(dǎo)體電阻之比轉(zhuǎn)換為電纜長(zhǎng)度之比，根據(jù)電橋上可調(diào)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻數(shù)值，即可計(jì)算出電纜故障點(diǎn)初測(cè)距離。主要用于電阻值在100kΩ以下的單相、兩相、三相以及相間短路（接地）故障。一般不宜用于測(cè)試高阻和閃絡(luò)故障。由于電橋法主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電壓表和電阻比人工計(jì)算電纜故障距離，其準(zhǔn)確度不高，因此只能局限在一定范圍內(nèi)使用。

（二）脈沖法

脈沖法是應(yīng)用脈沖波技術(shù)進(jìn)行電纜故障測(cè)距的方法。其中又分為低壓脈沖反射法、直流高壓閃絡(luò)測(cè)試法、沖擊高壓閃絡(luò)測(cè)試法三種。低壓脈沖法工作原理為，在測(cè)試端注入低壓脈沖波，脈沖波沿電纜傳播到故障點(diǎn)產(chǎn)生反射再回送到測(cè)試儀器，一起記錄了發(fā)射波脈沖波與反射脈沖波的時(shí)間間隔Δt，已知脈沖波在電纜中傳播速度V，即可計(jì)算出故障點(diǎn)距離。直閃法工作原理為，在測(cè)試端對(duì)電纜線路故障相施加直流電壓，當(dāng)電壓升到一定值時(shí)，故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)放電，利用閃絡(luò)放電產(chǎn)生的脈沖波及其反射波在一起上的記錄的時(shí)間間隔Δt，從而、計(jì)算出故障點(diǎn)距離。在實(shí)際工作過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，在鐵路電力系統(tǒng)的電纜故障總體來(lái)說(shuō)主要為高電阻故障和低電阻故障。脈沖法中的低壓脈沖法和沖閃法在解決低阻、高阻電纜故障中，精確度高，不受人工因素的影響，所以成為電力電纜故障測(cè)尋的主要應(yīng)用方法。

三、高速鐵路電力電纜故障測(cè)尋

2014年5月17日，某配電所電源線路故障跳閘，經(jīng)分析測(cè)量判定為電源進(jìn)線電纜故障，兩相短路。通過(guò)故障智能定位儀系統(tǒng)測(cè)出故障點(diǎn)距電纜終端頭處341m。因資料缺失，只能憑老職工指認(rèn)電纜路徑，無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行路徑定位。通過(guò)聲磁同步法對(duì)疑似區(qū)段進(jìn)線探測(cè)，在一處電纜中間發(fā)現(xiàn)放電聲音。取出電纜，發(fā)現(xiàn)冷縮頭處外絕緣有破口現(xiàn)象。在此處截?cái)?，再次?duì)所內(nèi)終端至截?cái)嗵庍M(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，此段電纜全長(zhǎng)383m，故障點(diǎn)仍為341m。使用路徑探測(cè)儀及測(cè)距輪倒查42m，取出電纜，確認(rèn)此處為故障點(diǎn)。故障分析為電纜在341m處線芯粘黏導(dǎo)致兩相短路，但外絕緣層無(wú)破損，在使用二次脈沖法對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行沖擊時(shí)沒(méi)有擊穿，因?yàn)楣收宵c(diǎn)無(wú)放電聲或是聲音過(guò)小，未能通過(guò)收聽(tīng)儀辨別出，同時(shí)在383m外絕緣處存在破口，形成放電聲響，干擾了精確定位。電力電纜故障查找是一項(xiàng)技術(shù)性與經(jīng)驗(yàn)性都比較強(qiáng)的工作。長(zhǎng)期以來(lái)，測(cè)試人員所掌握的探測(cè)技術(shù)與測(cè)試經(jīng)驗(yàn)都是從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試中獲得的。然而，對(duì)一個(gè)供電部門(mén)的檢修人員來(lái)說(shuō)，其所管轄范圍的電纜故障數(shù)量有限，從實(shí)際工作中獲取故障查找技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)不多，要想全面掌握電纜故障查找這門(mén)技術(shù)并擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)需要長(zhǎng)期從事一線工作的積累和不斷與同行進(jìn)行切磋研究。我們要在工作中善于思考，勤于總結(jié)，不斷積累工作經(jīng)驗(yàn)，這樣才能夠找到排除故障的有效途徑。

四、結(jié)束語(yǔ)

鐵路電力牽引的安全可靠運(yùn)行關(guān)系民生和國(guó)家的和諧發(fā)展，對(duì)電力故障的診斷以及在現(xiàn)監(jiān)測(cè)、專家狀態(tài)評(píng)估等課題的進(jìn)一步深入研究勢(shì)在必行。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)刻不容緩。針對(duì)電纜的故障預(yù)防，出現(xiàn)故障快速測(cè)定故障距離，快速搶修，降低輸電線路的故障率。所以要把電力電纜在線監(jiān)測(cè)和診斷以及故障測(cè)距，后臺(tái)專家實(shí)時(shí)系統(tǒng)等聯(lián)合起來(lái)，共同保證電力系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行。此外，技術(shù)人員還要做好電纜徑路走向圖的編制和電纜中間位置的標(biāo)記，為日后查找電纜故障提前打好基礎(chǔ)。一旦發(fā)生電纜故障，我們應(yīng)充分利用先進(jìn)的電纜故障探測(cè)儀，結(jié)合日常積累的方法和經(jīng)驗(yàn)，快速找到故障點(diǎn)，及時(shí)組織搶修處理并快速恢復(fù)送電。

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