客專軌道電路扼流變壓器常見故障分析與維護(hù)初探

劉彥男

摘 要：客專軌道電路扼流變壓器由于安裝簡便且維護(hù)工作量較小、抗干擾效果強，可靠性高等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于客專軌道電路中。但由于受到軌道電路設(shè)備故障及牽引回流等外界因素的影響，常常引發(fā)扼流變壓器出現(xiàn)隱患。本文通過對常見扼流變壓器隱患為例，通過對客專軌道電路扼流變壓器常見故障分析提出維護(hù)建議，希望本文可以為相關(guān)技術(shù)人員提供參考價值。

關(guān)鍵詞：客專軌道;軌道電路;扼流變壓器;故障隱患;扼流變壓器維護(hù)

多見于鐵路系統(tǒng)的軌道電路上安裝有扼流變壓器，為了實現(xiàn)其平衡軌道電路內(nèi)的牽引電流，為保證鐵路軌道系統(tǒng)內(nèi)電流及電壓的穩(wěn)定，扼流變壓器通常被安裝在高速鐵路兩側(cè)鐵軌的上、下軌道電路內(nèi)。而在扼流變壓器內(nèi)增加相應(yīng)適配裝置，可以有效抵抗?fàn)恳亓鞲蓴_，降低電流不平衡的影響，其效果較為顯著。而隨著高容量扼流變壓器以及防雷軌道變壓器等促進(jìn)軌道電路技術(shù)發(fā)展的設(shè)備應(yīng)用，極大提升了抗電氣脈沖電流干擾能力。

1 扼流變壓器主要原理及技術(shù)指標(biāo)

客專軌道電路普遍采用扼流適配變壓器，可以有效減少牽引回流干擾，增強設(shè)備抗磁化能力。同時也可以搭配適配器，以此來提高軌道電路信號傳輸?shù)膬?yōu)勢。通常情況下根據(jù)客專軌道電路的載頻區(qū)分原理，隨著近年來有關(guān)扼流變壓器的技術(shù)創(chuàng)新以及對其功能性的革新，其中一種方式就是在扼流變壓器內(nèi)增加鐵芯間隙。通過這種改變鐵芯間隙的方式，可以增加扼流變壓器通過的飽和電流峰值。需要注意的是，針對電流峰值進(jìn)行改變，可以對牽引線圈的激磁電感應(yīng)降低。而激磁電感的降低會產(chǎn)生較大的不平衡電氣化脈沖牽引電流時，抗阻抗干擾效果一般不會下降50赫茲，而鐵芯保持磁飽和狀態(tài)。從而使不平衡電流在電路實現(xiàn)消耗，有效改善了電信傳輸信號及相關(guān)的匹配功能，提高信干比。額定電流與電壓合適的型扼流適配變壓器，其不平衡系數(shù)應(yīng)不高于0.5%;且經(jīng)過頻率為50Hz的電流磁化后，其抗阻不低于17Ω。

2 扼流變壓器低阻抗原因分析及維護(hù)措施

2.1 原因分析

對于配備了適配器的扼流變壓器，如牽引電流50赫茲信號呈現(xiàn)較低阻抗時，且扼流變壓器電壓不高于2.4V，必須確認(rèn)不平衡牽引電流條件下扼流變壓器產(chǎn)生的電壓數(shù)值。同時也要測量阻抗是否低于17Ω。當(dāng)適配器阻值下降并引發(fā)牽引電流不平衡時，其移頻信號的輸出特性發(fā)生較大變化，產(chǎn)生不規(guī)則的電壓波動，因此導(dǎo)致鏈接扼流變壓器的阻線電流相應(yīng)增大。

2.2 維護(hù)措施

針對扼流變壓器低阻抗故障的問題，應(yīng)在日常維護(hù)巡檢過程中對客專軌道電路與區(qū)間移頻軌道區(qū)段電信特性進(jìn)行測試，并繪制相應(yīng)軌道電路通道內(nèi)電壓測試曲線。通過曲線查找隱患，并對相應(yīng)故障進(jìn)行處理。需要注意的是，在查找隱患并處理故障時，要關(guān)注輸出電流的變化與日常軌道電路運行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。而針對扼流變壓器Ⅰ、Ⅱ次絕緣進(jìn)行測試，為了驗證其絕緣性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對部分高壓不對稱區(qū)段，可以利用扼流變壓器，而在線圈間隔處。位置添加絕緣介質(zhì)，同時進(jìn)行隔離。這種方法可以有效的降低線圈間絕緣不良導(dǎo)致短路故障的發(fā)生。

3 扼流變壓器磁飽和電壓干擾原因分析及維護(hù)措施

3.1 原因分析

在電氣化區(qū)段牽引回流路徑較為復(fù)雜，兩側(cè)鋼軌綜合阻抗值不同或由于外界因素干擾，導(dǎo)致電流不平衡。由此引發(fā)牽引線圈電流差值的干擾電壓傳遞到信號線圈。不同于前文介紹的通過增加扼流變壓器鐵芯間隙的方法，增加激磁電感，普通的扼流變壓器內(nèi)的鐵芯并沒有間隙，因此也就不會產(chǎn)生額外的激磁電感。但由于電流差值的干擾電壓傳遞到信號線圈內(nèi)，引發(fā)了兩端不平衡電流在磁路中的數(shù)值突然增高，因此出現(xiàn)了由于磁性增加而逐步達(dá)到磁飽和狀態(tài)。對整個軌道電路內(nèi)的信號傳輸產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3.2 維護(hù)措施

（1）對不平衡電流及各區(qū)段的兩側(cè)鐵軌對地電壓進(jìn)行定期測試。

（2）加強對回流線的檢查，并做好電磁防護(hù)。

（3）電壓波動較大的新線區(qū)段，可以運用多種手段查找干擾源。做好信號傳輸電纜的電磁防護(hù)工作。

（4）可以通過在兩個位置安裝空載的扼流變壓器解決此類問題。其原理是通過對進(jìn)站信號機區(qū)段的閉塞軌道電路以及站內(nèi)絕緣區(qū)段下方的軌道電路分別安裝空載的扼流變壓器，使得兩個軌道區(qū)段內(nèi)，由于電壓差形成的沖擊電流經(jīng)由空載的扼流變壓器中牽引線圈的中點接地，將沖擊電流導(dǎo)入大地，從而使兩個區(qū)段內(nèi)的電壓差降低直至消失。通過這種安裝空載扼流變壓器實現(xiàn)減弱對信號設(shè)備干擾的目的。

需要注意的是，針對兩個區(qū)段設(shè)置空載的扼流變壓器，是為了消除電磁，避免扼流變壓器被磁化，而非僅為平衡電壓差。

4 軌道電路設(shè)備不平衡電流原因分析及維護(hù)措施

4.1 原因分析

由于發(fā)生不平衡電流沖擊導(dǎo)致扼流變壓器斷路器開關(guān)斷開，形成II次側(cè)空載。當(dāng)軌道電車經(jīng)過鋼軌時，鋼軌左右牽引電流不平衡引發(fā)干擾，造成區(qū)段傳輸特性等參數(shù)異常并發(fā)生變化，出現(xiàn)電壓波動或者明顯下降，嚴(yán)重時會出現(xiàn)紅光帶。

4.2 維護(hù)措施

（1）注意軌道電路設(shè)備連接線在鐵軌兩側(cè)連接方式是否相同，鋼絲繩的差異是否會導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化，引起牽引電流不平衡。

（2）加強軌道電路接地系統(tǒng)檢查及相關(guān)測試功能。實現(xiàn)貫通地線的可靠性連接，保證各軌道電路設(shè)備接地測試符合要求。

（3）加強軌道電路日常巡檢工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，避免因軌道電路絕緣出或扼流變壓器線圈阻抗差異較大導(dǎo)致軌道電路工作異常。

（4）對各部分連接線、跳線、接引線等設(shè)備的日常維護(hù)工作，應(yīng)保障其檢測周期。并形成完整的設(shè)備維修記錄。同時也要注意設(shè)備加固，防止釘頭因震動或氧化導(dǎo)致接觸電阻變化，影響軌道電路并產(chǎn)生不良影響。

（5）嚴(yán)格執(zhí)行軌道電路年度巡查及整治要求。針對兩側(cè)鋼軌對地電壓的測試。要形成記錄。并及時上報。防止由于兩側(cè)鋼軌線路環(huán)境不同。導(dǎo)致的電流回流差距較大。

5 故障隱患處理的注意事項

（1）在客專軌道電路中。為徹底避免扼流變，這需要將扼流變壓器與兩側(cè)鋼軌。之間的聯(lián)系同時切斷。如果從單側(cè)切斷扼流變壓器與鋼軌的接觸。則可能。通過中心連接板。導(dǎo)致鋼軌上電容與另一側(cè)鐵軌與扼流變壓器接觸端形成諧振回路，導(dǎo)致對區(qū)段軌道電路造成不良影響。

（2）在進(jìn)行搶修過程中，要完全斷開扼流變壓器引接線，雖然影響牽引回流暢通。但必須按照規(guī)定設(shè)置“兩橫一縱”的連接線。值得一提的是，此種方法不會造成區(qū)段紅光帶。

（3）當(dāng)故障分析判斷為短路時，需要對端子逐一進(jìn)行測試?？梢圆捎镁徒瓌t判斷故障范圍。同時應(yīng)注意載頻的選擇。，尤其在出現(xiàn)接觸網(wǎng)跳閘等供電設(shè)備故障時，應(yīng)優(yōu)先對室外軌道電路設(shè)備熔斷器進(jìn)行檢查。如設(shè)備熔斷器發(fā)生斷開，則需要利用備件立即搶修，縮短故障延時。

結(jié)語

綜上所述，為解決牽引回流對客專軌道電路設(shè)備的影響，通過對軌道電路內(nèi)的扼流變壓器故障進(jìn)行處置，平衡軌道區(qū)段內(nèi)的牽引電流，因此對于軌道電路維護(hù)的技術(shù)人員及輔助人員提出更高的要求，在工作中密切配合，保持軌道電路設(shè)備良好運行狀態(tài)。同時也要求對客專軌道電路的扼流變壓器日常維護(hù)工作落實到位。在日常巡檢及維護(hù)管理過程中，排除扼流變壓器隱患，從而提高軌道電路抗干擾能力，保證信號穩(wěn)定，行車安全。

參考文獻(xiàn)

[1]劉倡，楊世武，崔勇，等.配置BES型扼流適配變壓器的道岔區(qū)段軌道電路調(diào)整表仿真計算[J].中國鐵道科學(xué)，2020，41（3）：154-162.DOI：10.3969/j.issn.1001-4632.2020.03.18.

[2]孟琳，魏濤.客專軌道電路扼流變壓器常見故障分析與維護(hù)建議[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2021，18（3）：95-100.DOI：10.3969/j.issn. 1673-4440.2021.03.019.

[3]楊世武，王榮杰，李建清，等.BES型系列扼流適配變壓器特點及應(yīng)用[J].鐵道通信信號，2008，44（10）：22-23.DOI：10.3969/j.issn.1000- 7458.2008.10.009.