大西高鐵電力專業(yè)常見故障及預(yù)防措施

李國東

摘? 要：大西高鐵電力設(shè)備主要由電源線（架空+電纜）、區(qū)間一級、綜合貫通電纜線路、箱變、電抗器組成，電源線引自供電公司變電站，經(jīng)配電室調(diào)壓后，由區(qū)間電纜輸送至箱變，箱變10/0.4kV調(diào)壓后給行車設(shè)備負(fù)荷供電。該文對大西高鐵2014年開通至今筆者單位管內(nèi)發(fā)生的電力設(shè)備故障進(jìn)行梳理、分析，探討如何提高電力專業(yè)維管水平。

關(guān)鍵詞：大西高鐵? 電力? 故障? 電纜? 干式變壓器? 預(yù)防措施? 局放試驗(yàn)? 直阻測試

中圖分類號：U22 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（b）-0029-02

1? 電力設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)

大西高鐵2014年7月開通至2019年5月間，筆者所在供電段管內(nèi)共發(fā)生電力跳閘69件。

1.1 按故障類型分

供電局故障26件;電源線電纜故障12件;架空電源線故障4件;區(qū)間電纜故障9件;站饋電纜故障1件;變壓器故障6件;異物入侵（老鼠）2件;其他原因（電務(wù)）8件;RTU板故障1件。

（1）26件供電公司故障中，小豐、龍馬線各5件，李曹線4件，南段、北關(guān)線各3件，郭東線2件，馬和、祁縣、雙林、九汲線各1件。

（2）12件電源線電纜故障中，外界施工挖斷電纜10件、電纜本體故障2件。

（3）4件架空電源線故障中，倒樹2件、倒桿1件、外界施工影響1件。

1.2 按故障年份分

2014年5件、2015年5件、2016年9件、2017年20件、2018年25件、2019年5件。其中區(qū)間電纜故障，2014—2019年分別為1件、0件、0件、4件、3件、1件;變壓器故障2014—2019年分別為0件、0件、1件、1件、2件、2件。

2? 數(shù)據(jù)分析

（1）由故障類型件數(shù)可知，供電公司故障是影響大西高鐵安全運(yùn)行最主要因素。筆者所在供電段現(xiàn)有電源線25條，有10條電源線因供電公司故障停電26件，其中小豐、龍馬、李曹、南段、北關(guān)、郭東6條電源線供電可靠性最差。經(jīng)調(diào)查，此6條電源線上級全部為35kV變電站，且26件故障中，上級電源為35kV變電站占23件，占比88.5%，110kV變電站占3件，占比11.5%。110kV變電站電源穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于35kV變電站。

（2）電源線電纜、架空電源線受外界施工、環(huán)境因素影響較大。

（3）由年份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，2016年以來，電力設(shè)備故障數(shù)量明顯增加，除電務(wù)因素外（外單位責(zé)任），區(qū)間電纜故障、變壓器故障問題日益突出。

3? 預(yù)防性措施及難點(diǎn)

（1）針對供電公司故障問題，對上級變電站發(fā)生故障較頻繁的電源線，及時(shí)與供電部門對接、發(fā)函，保證供電可靠性;對有條件的電源線，可將上級電源從35kV變電站倒接至110kV變電站（筆者單位2018年將馬和電源線上級變電站從35kV倒接至110kV，供電可靠性明顯提高），同時(shí)可將電源線回路從上級變電站改造為專線專柜饋出，杜絕因供電公司同母帶其他線路故障影響高鐵線路供電，提高電源穩(wěn)定性。

（2）針對電源線受外界施工、環(huán)境影響問題。按要求做好周期巡線，除對電力線路外觀檢查外，還要加大外部環(huán)境檢查力度，檢查車輛來往密集易碰撞電力支柱、電力線路周邊有無廢棄電桿等隱患;檢查電纜徑路有無開挖取土、附近有無施工等問題。另通過對架空電源線電桿粘貼“高壓危險(xiǎn)”警示標(biāo)志、侵限樹木嚴(yán)重區(qū)段安裝“嚴(yán)禁私自砍伐”警示牌，電源線電纜路徑制作安裝電纜保護(hù)警示牌、加裝電纜標(biāo)樁，可大大降低外界因素對架空電源線及電源線電纜運(yùn)行影響。

（3）針對區(qū)間電纜故障問題。依據(jù)《高速鐵路電力管理規(guī)則》，一是每半年進(jìn)行一件設(shè)備巡視，重點(diǎn)對中間頭、終端插拔頭處所及電纜運(yùn)行狀態(tài)外觀檢查;二是每年一件檢修作業(yè)，重點(diǎn)對電纜絕緣電阻進(jìn)行搖測。

難點(diǎn)：因區(qū)間一級、綜合貫通電纜分別敷設(shè)于高鐵線路兩側(cè)溝槽蓋板下，天窗點(diǎn)掀蓋板外觀檢查時(shí)間短、作業(yè)難度大，同時(shí)外觀檢查、絕緣電阻測試無法發(fā)現(xiàn)電纜本體及電纜中間頭內(nèi)部缺陷，電纜長期運(yùn)行發(fā)生故障隱患較大。

（4）針對變壓器故障問題，依據(jù)《高速鐵路電力管理規(guī)則》，一是每月一件設(shè)備巡視，重點(diǎn)檢查變壓器各部連接端子有無虛接放電、變壓器運(yùn)行有無異響，各溫濕度、電壓、電流等儀表顯示有無異常;二是每年一件檢修作業(yè)，重點(diǎn)對變壓器絕緣電阻進(jìn)行搖測。

難點(diǎn)：變壓器絕緣電阻測試無法發(fā)現(xiàn)變壓器本體內(nèi)部匝間缺陷，變壓器長期運(yùn)行發(fā)生故障隱患較大。

4? 難點(diǎn)探索

4.1 區(qū)間電纜故障

電力電纜常用的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)有絕緣特性試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)，其中絕緣特性試驗(yàn)主要包括絕緣電阻測試、泄露電流及介質(zhì)損耗角正切值測試;耐壓試驗(yàn)包括直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)。幾種試驗(yàn)方法比較：（1）絕緣電阻測試只能對絕緣結(jié)構(gòu)的總體絕緣水平進(jìn)行判斷，無法判斷具體隱患處所;（2）電纜直流耐壓試驗(yàn)后，試驗(yàn)電纜設(shè)備重新投入運(yùn)行時(shí)，工頻交流電壓正極性輸出時(shí)將導(dǎo)致在電纜缺陷和其周圍的負(fù)極性剩余空間電荷之間形成非常大的電壓梯度，因而會對電纜絕緣造成破壞;（3）交流耐壓試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)頻率等于電力電纜運(yùn)行工況，缺點(diǎn)是同為破壞性試驗(yàn)，且電纜是容性負(fù)載，其巨大的無功損耗導(dǎo)致需要極大的設(shè)備容量。超重的設(shè)備重量使工頻試驗(yàn)方法不能用于現(xiàn)場，常用于電纜制造廠的出廠試驗(yàn)。實(shí)踐中耐壓試驗(yàn)主要用于對存在缺陷的電纜進(jìn)行絕緣擊穿，以便充分暴露故障點(diǎn)，方便故障查找處理。

綜上，絕緣電阻測試不能滿足電纜內(nèi)部絕緣性能檢測要求，耐壓試驗(yàn)具有一定的破壞性，且儀器現(xiàn)場使用不便，相比較，電纜局放試驗(yàn)可解決以上問題。

局放試驗(yàn)主要是依靠電纜自身的電容與系統(tǒng)內(nèi)置的電感線閥產(chǎn)生LC震蕩，因沒有外界高電壓參與，在對電纜進(jìn)行檢測的同時(shí)，不會對電纜本體絕緣造成傷害，同時(shí)其對系統(tǒng)容量要求小，設(shè)備體積小，便于攜帶應(yīng)用。局放試驗(yàn)不僅能反映電纜絕緣電阻情況，還能對包括泄露電流、介質(zhì)損耗角正切值等參數(shù)反映的絕緣老化狀態(tài)進(jìn)行檢測，主要可以發(fā)現(xiàn)以下隱患。

（1）電纜的主絕緣局部存在氣隙缺陷或雜質(zhì)。

（2）施工遺留缺陷：如電纜頭制作工藝不合格、電纜附件內(nèi)有雜質(zhì)、電纜彎曲半徑過小、拉傷、砸傷造成的主絕緣受傷等。

（3）電纜局部存在電樹枝。

4.2 干式變壓器故障

分別對侯馬西站BX3箱變、臨汾西站通信信號變電所燒損的變壓器深度分析。發(fā)現(xiàn)故障主要原因有：（1）若變壓器絕緣繞組有薄弱點(diǎn)，變壓器在承受空載沖擊合閘時(shí)，沖擊合閘瞬間高壓可能使線圈匝間絕緣、層間絕緣擊穿，造成變壓器線圈燒損;（2）若變壓器高壓線圈匝間或?qū)娱g絕緣薄弱，長期運(yùn)行過程中，在電場和磁場的作用下會加快絕緣老化，無法滿足實(shí)際工況要求，最終出線匝間、層間短路，造成變壓器線圈燒損。

針對匝間、層間絕緣擊穿問題，通過直阻測試，并對歷年測試數(shù)據(jù)積累、對比，可以發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部線圈匝間參數(shù)變化，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)缺陷隱患。

5? 補(bǔ)強(qiáng)預(yù)防性措施

（1）每年對電力電纜進(jìn)行局放試驗(yàn)檢測，可對運(yùn)行中電纜內(nèi)部絕緣性能進(jìn)行評估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的隱患點(diǎn)，以便超前防范，提高電纜運(yùn)行可靠性。

（2）每年對變壓器各相高、低壓繞組進(jìn)行一件整體、分段直阻測試，通過歷年數(shù)據(jù)對比，可掌握變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整治變壓器內(nèi)部缺陷，提高變壓器供電可靠性。

6? 結(jié)語

通過對大西高鐵2014年開通以來本段管內(nèi)電力設(shè)備故障分析，逐項(xiàng)制定針對性卡控措施，可大大提高電力設(shè)備運(yùn)行可靠性，同時(shí)此文可為高鐵新線開通提供電力維管經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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