略談高速鐵路10kV全電纜電力貫通線故障診斷與探測(cè)

李思潼

摘 要 我國(guó)高速鐵路在運(yùn)行過(guò)程中，使用的是10kv銅芯電纜。在高速鐵路正常運(yùn)作過(guò)程中，需要對(duì)全電纜電力貫通線做好故障分析和檢測(cè)工作，確保故障點(diǎn)處理的精準(zhǔn)性。文章闡述了高速鐵路10kv全電纜電力貫通線的理論基礎(chǔ)，分析了電纜產(chǎn)生的故障，最后對(duì)故障探測(cè)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面探究。

關(guān)鍵詞 高速鐵路 10kV全電纜電力貫通線 故障診斷 探測(cè)

近年來(lái)，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，不斷提高的運(yùn)輸需求使得高速鐵路的發(fā)展和建設(shè)也呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的態(tài)勢(shì)。電力電纜是鐵路貫通線的重要組成部分，它能夠保證高速鐵路通信、信號(hào)等重要負(fù)荷的正常供電。在高鐵設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中，為了提高鐵貫通線路的穩(wěn)定性，需要對(duì)電纜進(jìn)行及時(shí)檢查，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)、做好故障排除工作。一般情況下，電力電纜運(yùn)行的環(huán)境頗為復(fù)雜，在進(jìn)行電纜故障信息獲取過(guò)程中存在一系列的阻礙，會(huì)造成故障的定位準(zhǔn)確度不高。文章在對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行探究過(guò)程中，詳細(xì)的對(duì)故障類型進(jìn)行分析，以提高故障定位點(diǎn)查找的準(zhǔn)確度。

一、高速鐵路10kV全電纜電力貫通線理論闡述

目前，在我國(guó)高速鐵路正常運(yùn)作過(guò)程中使用10kv電力貫通線，普遍采用的是單芯全電纜線路。在施工過(guò)程中，需要考慮到電纜敷設(shè)環(huán)境決定電纜的敷設(shè)方式如：直埋敷設(shè)、電纜溝槽敷設(shè)、電纜橋架敷設(shè)等方式。在進(jìn)行施工作業(yè)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)與站前單位施工交叉作業(yè)。這時(shí)需要對(duì)施工方案、技術(shù)水平、電纜敷設(shè)和設(shè)備安裝等施工工序以及施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面控制。對(duì)于電纜敷設(shè)來(lái)說(shuō)，首先要保證敷設(shè)工藝達(dá)標(biāo)，其次因?yàn)橐资芊笤O(shè)環(huán)境影響，所以要準(zhǔn)確找到負(fù)荷點(diǎn)。可以考慮用低壓脈沖法，用電纜測(cè)距儀測(cè)得電纜實(shí)際長(zhǎng)度。在進(jìn)行箱變基礎(chǔ)制作以及安裝過(guò)程中，不僅要考慮到美觀性，而且還要考慮到散水澆筑完成以后防沉降，電纜合理預(yù)留同時(shí)避免箱變基礎(chǔ)內(nèi)過(guò)多積水浸泡電纜。

二、電纜故障診斷

（一）故障產(chǎn)生的原因

要想準(zhǔn)確的對(duì)電纜故障信息進(jìn)行診斷的前提是對(duì)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，之后再對(duì)具體的故障類型進(jìn)行探測(cè)和判斷。高速鐵路電纜身處外界環(huán)境復(fù)雜，較易因外力因素產(chǎn)生損壞而導(dǎo)致故障，同時(shí)，電纜內(nèi)部的缺陷也有可能對(duì)電纜的正常運(yùn)行造成不良影響。

在貫通線電纜設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格的按照電力設(shè)計(jì)規(guī)范要求，開(kāi)通建設(shè)相關(guān)的高速鐵路，使用的電力線路宜采用非磁鎧裝單芯銅芯電纜。在進(jìn)行故障原因分析過(guò)程中，可能出現(xiàn)機(jī)械損傷，也就是外力破壞、敷設(shè)施工質(zhì)量存在問(wèn)題，也有的可能是電纜本身存在缺陷，如鎧裝、屏蔽層斷續(xù)、破損，運(yùn)行時(shí)會(huì)積聚電荷燒損電纜。設(shè)備管理單位很難根據(jù)實(shí)際情況對(duì)高鐵貫通線路中間接頭運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析，中間接頭處臟污、絕緣降低，進(jìn)而使得高鐵電力貫通線路產(chǎn)生故障[1]。

（二）電纜故障類型探測(cè)

1.低故障（開(kāi)路故障）

現(xiàn)階段，在進(jìn)行故障測(cè)距過(guò)程中，需要使用搖表、萬(wàn)用表對(duì)電纜故障的性質(zhì)進(jìn)行診斷，一般200Ω界定高阻、低阻故障。要嚴(yán)格地按照不同故障性質(zhì)，做好測(cè)距方法選擇。在進(jìn)行故障測(cè)距過(guò)程中，如果是低阻或者是開(kāi)路故障，常需要使用低壓脈沖法。在電纜故障檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于不同絕緣介質(zhì)調(diào)整對(duì)應(yīng)的波速度，能有效地測(cè)量電纜的長(zhǎng)度、以及電纜開(kāi)路點(diǎn)、故障點(diǎn)。需要對(duì)發(fā)射正、負(fù)脈沖拐點(diǎn)、脈沖反射光標(biāo)標(biāo)定等各項(xiàng)因素進(jìn)行全面分析，才能熟練找到故障點(diǎn)[2]。

2.高阻或閃絡(luò)性故障

在進(jìn)行高阻或者是閃絡(luò)性故障檢測(cè)過(guò)程中，使用的是脈沖電流法，需要對(duì)電纜故障測(cè)距儀以及高壓信號(hào)發(fā)生器檢測(cè)到的故障進(jìn)行分析。一般情況下，使用的是直接擊穿法。對(duì)脈沖電流沖閃波形進(jìn)行分析，要考慮到零點(diǎn)時(shí)光標(biāo)故障點(diǎn)的放電脈沖、放電脈沖的一次反射、故障距離以及放電脈沖的二次反射等各類主要因素[3]。還可以通過(guò)二次脈沖法進(jìn)行故障測(cè)距。

（三）故障點(diǎn)定位

在貫通電力電纜故障區(qū)間內(nèi)，需要集團(tuán)公司供電調(diào)度，根據(jù)后臺(tái)故障報(bào)文信息進(jìn)行全面判斷，然后通過(guò)箱變遠(yuǎn)動(dòng)操作隔離故障區(qū)段。目前在高鐵單芯電纜應(yīng)急處置，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位時(shí)。判斷為高阻或閃絡(luò)故障，首先使用的是聲磁同步法，這時(shí)，需要使用高壓信號(hào)發(fā)生器周期放電對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。在定點(diǎn)儀界面，通過(guò)磁場(chǎng)波形極性變化進(jìn)行對(duì)比，大致判斷該電纜的具體路徑，同時(shí)通過(guò)聲音波形分析離故障點(diǎn)之間的距離，距離越近波形反射時(shí)長(zhǎng)越短。低阻故障，使用的是音頻信號(hào)法，在音頻信號(hào)法使用過(guò)程中需要考慮到磁場(chǎng)方向。使用的探測(cè)故障電阻應(yīng)該小于十歐，對(duì)電纜故障定點(diǎn)儀和音頻信號(hào)發(fā)生器分析過(guò)程中，在越過(guò)故障點(diǎn)后探測(cè)器蜂鳴聲會(huì)驟降，能有效地對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。最后，跨步電壓法。在跨步電壓法使用過(guò)程中，需要考慮到直埋電纜故障點(diǎn)保護(hù)層損壞情況，對(duì)開(kāi)放性的主絕緣故障以及單芯高壓電纜保護(hù)層故障進(jìn)行分析，這時(shí)，使用跨步電壓法能有效地對(duì)接地故障進(jìn)行定位，使用定位儀或者是高壓信號(hào)發(fā)生器，做好故障地點(diǎn)的準(zhǔn)確定位工作，非直埋情況此方法效果不佳。與此同時(shí)，應(yīng)該考慮到脈沖磁場(chǎng)方向和聲磁的時(shí)間差[4]。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電纜故障能夠?qū)Ω咚勹F路的正常運(yùn)行造成較大的阻礙和不良影響?，F(xiàn)階段在高速鐵路正常運(yùn)作過(guò)程中，要嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容使用10kv非磁鎧裝單芯銅芯電纜，能在故障發(fā)生時(shí)，做好準(zhǔn)確排查工作，采取有效的解決措施，保證高鐵電力系統(tǒng)安全運(yùn)作。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱二中.高速鐵路10kV全電纜電力貫通線故障診斷與探測(cè)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（26）：162- 163.

[2]李宏剛.基于電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的高鐵貫通線故障定位研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2018，35（6）：67- 71.

[3]溫曼越.高速鐵路10kV電力貫通線故障自動(dòng)隔離方法研究[D].四川：西南交通大學(xué)，2018，9.

[4]李國(guó).高速鐵路1 0 kV全電纜電力貫通線的高壓技術(shù)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2 0 1 7 .