鐵路10kV電力線路常見故障原因分析及預(yù)防措施

中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司南京鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部 王振宇

鐵路事業(yè)良好發(fā)展拉動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，電氣化應(yīng)用進(jìn)一步提高資源利用率以及鐵路維護(hù)效率，為其正常運(yùn)行創(chuàng)設(shè)良好的環(huán)境。電力工作作為鐵路運(yùn)輸重要要素之一，其核心任務(wù)為持續(xù)性提高供電可靠性，為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)需求做以支撐。當(dāng)下多數(shù)鐵路線路處于偏遠(yuǎn)山區(qū)、城中村內(nèi)，其地理部位及氣象環(huán)境十分復(fù)雜，運(yùn)行條件十分惡劣，同時(shí)部分電力設(shè)備運(yùn)行時(shí)間周期長、老化現(xiàn)象嚴(yán)重，對鐵路供電安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。10kV電力線路運(yùn)行中受多方面因素影響，故障頻發(fā)影響運(yùn)行可靠性，有必要分析其故障形成因素，有目的性、有針對性采取防護(hù)措施，消除各類安全隱患，保證鐵路運(yùn)行可靠性。

1 鐵路10kV電力線路常見故障原因分析

鐵路10kV電網(wǎng)與日常生活電力系統(tǒng)線路存在著一定的差異性，為了保證鐵路系統(tǒng)運(yùn)行可靠性以及安全性，鐵路10kV電網(wǎng)可靠性、安全性要求更高，其電網(wǎng)特征如下：供電線路較長。鐵路線路分布范圍廣，多數(shù)鐵路輸電線路處于崇山峻嶺間，部分鐵路輸電線路供電臂長達(dá)70～80km，進(jìn)一步增加故障定位難度；供電點(diǎn)少，供電負(fù)荷較小。鐵路10kV電網(wǎng)僅為鐵路使用，僅依靠站點(diǎn)才存在接入點(diǎn)，所以其整個(gè)線路內(nèi)介入用戶較少，供電線路負(fù)荷較??；運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜，維護(hù)難度較大，受氣候、地質(zhì)等條件影響較大；接線形式較為簡單，各電力系統(tǒng)所沿線基本均勻分布且互相連接，形成手拉手供電方式。

電力工作作為鐵路運(yùn)輸重要要素之一，其核心任務(wù)目標(biāo)為持續(xù)性提高供電質(zhì)量和可靠性，吻合鐵路運(yùn)輸實(shí)際生產(chǎn)需求，為進(jìn)一步保證電力線路正常運(yùn)行，第一時(shí)間消除和減少10kV電力鐵路故障十分關(guān)鍵。鐵路10kV電力線路常見故障原因體現(xiàn)在以下方面：

設(shè)備自身原因。由于相關(guān)管理部門長期投入資金不足，部分地段應(yīng)用的電力設(shè)施為長時(shí)間并未養(yǎng)護(hù)的產(chǎn)品，此類產(chǎn)品自身性能不佳，技術(shù)要求方面偏低且正式運(yùn)行時(shí)間較長，設(shè)備內(nèi)容存在大量零部件老化，處于不良?xì)夂蛳略黾庸收习l(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)設(shè)備缺乏匹配度也會產(chǎn)生低壓故障出現(xiàn)設(shè)備跳閘現(xiàn)象；外部施工干擾。舊城改造力度持續(xù)性增加，該背景下基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建設(shè)加多，可能對電力線路工作產(chǎn)生干擾。土方開發(fā)對地下電纜進(jìn)行損傷，施工設(shè)備較高對電線桿塔造成損壞[1]；鳥害影響。此類故障多因鳥選擇在線路上進(jìn)行筑巢或休息引發(fā)的相間故障，特別針對轉(zhuǎn)角桿、耐張桿、開關(guān)桿等區(qū)域?yàn)樾▲B筑巢提供便捷，該區(qū)域內(nèi)鳥兒起飛的頻次較高，增加線路故障風(fēng)險(xiǎn)。

樹木造成的故障。鐵路電力線路自身環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，線路多處于山區(qū)和農(nóng)村穿梭，人員并未正確認(rèn)識樹木對線路產(chǎn)生的影響，對樹木清理過程中持有拒絕態(tài)度，促使多個(gè)樹木自身隱患并未及時(shí)清除，一定程度影響線路正常運(yùn)行。同時(shí)受外界不良?xì)夂虻母蓴_，大風(fēng)天氣下樹木被折斷落于電纜上方，導(dǎo)致導(dǎo)線壓斷產(chǎn)生接地事故；雷擊造成的故障。鐵路架空線路與高層建筑距離較遠(yuǎn)，處于雷電狀況下易遭受雷擊，進(jìn)而產(chǎn)生電力事故；運(yùn)維管理不到位。鐵路10kV電力線路處于長時(shí)間運(yùn)行中，相關(guān)運(yùn)維管理人員并未及時(shí)做好檢修和養(yǎng)護(hù)工作，亦或開展檢修和維護(hù)工作并未嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范實(shí)施，人員存在操作不當(dāng)現(xiàn)象，一定程度影響線路正常運(yùn)行，增加各類故障風(fēng)險(xiǎn)。

2 鐵路10kV電力線路常見故障預(yù)防措施

2.1 加大資金投入做好線路改造工作

為保證鐵路10kV電力線路正常運(yùn)行，需積極結(jié)合實(shí)際狀況做好線路改造工作，及時(shí)更換陳舊設(shè)備，保障電力線路正常運(yùn)行。相關(guān)部門需及時(shí)給予資金支持，有序開展相關(guān)工作：

電力線路實(shí)際改造規(guī)劃過程中，應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際發(fā)展需求對其進(jìn)行全方位設(shè)計(jì)和整體布局。線路改造規(guī)劃初期，為達(dá)到良好的規(guī)劃改造成效，需按照實(shí)際布局狀況對改造規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理化編制，以此增強(qiáng)線路改造規(guī)劃質(zhì)量。全面規(guī)劃設(shè)計(jì)中需以相關(guān)規(guī)程技術(shù)為核心導(dǎo)向，結(jié)合自身實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，促使電力工程建設(shè)中線路改造更具合理性，最大限度提高線路質(zhì)量及供電水平；線路改造過程中，需不斷優(yōu)化升級自身結(jié)構(gòu)、提高電壓等級，以此確保供電質(zhì)量可靠性，將電網(wǎng)運(yùn)行中能源耗損降至最低，保證線路運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及可靠性。實(shí)際改造規(guī)劃過程中，均需依照電壓自身等級對分層分區(qū)城市內(nèi)線路結(jié)構(gòu)逐步構(gòu)建完善，促使線路實(shí)際運(yùn)行更具經(jīng)濟(jì)性、可靠性。

舊設(shè)備改造工作作為現(xiàn)下線路工作核心內(nèi)容，線路中設(shè)備自身性能對我國電能輸送效率、穩(wěn)定性等產(chǎn)生嚴(yán)重影響。若線路中電纜自身性能較低，嚴(yán)重降低線路實(shí)際電能輸送效率，長周期設(shè)備使用可能引發(fā)火災(zāi)等，影響電網(wǎng)電能耗損量。高效、及時(shí)做好線路中設(shè)備更新、維護(hù)工作，保證設(shè)備始終處于良好工作狀態(tài)，進(jìn)一步提高線路電能運(yùn)輸成效。同時(shí)，引入優(yōu)質(zhì)自動(dòng)化設(shè)備可增強(qiáng)抵御外界不良影響，提高線路運(yùn)行安全性及可靠性，加強(qiáng)舊設(shè)備改造十分關(guān)鍵。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，提高我國線路電能實(shí)際運(yùn)行成效，且可進(jìn)一步降低電能輸送實(shí)際耗損，加強(qiáng)線路智能化、自動(dòng)化建設(shè)，可從本質(zhì)層面解決電能實(shí)際輸送中功率和兼容性問題引發(fā)事故，保證我國電能輸送穩(wěn)定性及可靠性，需做好智能化、自動(dòng)化線路建設(shè)。線路自動(dòng)化建設(shè)過程中，因其自身具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，需遵循相應(yīng)的原則：充分應(yīng)用現(xiàn)有通信資源，完善配電通信基礎(chǔ)設(shè)施，以免出現(xiàn)重復(fù)性建設(shè)。吻合現(xiàn)下配電自動(dòng)化需求基礎(chǔ)上，最大限度考量未來業(yè)務(wù)發(fā)展前景，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一性規(guī)劃，逐一進(jìn)行分步驟實(shí)施，適度超前；結(jié)合各區(qū)域內(nèi)整體發(fā)展、供電可靠性要求，綜合性考量線路建設(shè)與改造，保證其滿足我國相關(guān)規(guī)程要求；針對通信網(wǎng)絡(luò)要求較高條件下需建設(shè)專項(xiàng)通信專網(wǎng)，要求較高但光纜難以到達(dá)區(qū)域內(nèi)，可建議增設(shè)無線專網(wǎng)技術(shù)作為延伸及補(bǔ)充。

2.2 加大對自然災(zāi)害防范力度

應(yīng)結(jié)合實(shí)際狀況盡量選用絕緣導(dǎo)線，架空絕緣導(dǎo)線因外層存在一定的絕緣層，相較于裸導(dǎo)線而言受氧化腐蝕程度較小，自身具備較強(qiáng)的抗腐蝕能力，可進(jìn)一步避免外力產(chǎn)生損傷，減少相間短路及接地事故。應(yīng)最大限度匯總和掌握鳥類筑巢的時(shí)間和特征，以此為基礎(chǔ)始終遵循因地制宜的基本原則，及時(shí)采取針對性解決措施。針對鳥害重點(diǎn)區(qū)域段內(nèi)做好巡視工作，第一時(shí)間清理鳥巢并現(xiàn)場銷毀筑巢材料，避免樹枝等筑巢材料等再次利用。應(yīng)及時(shí)投入資金購買驅(qū)鳥器、驚鳥器等相應(yīng)設(shè)備，將其增設(shè)于鳥害較為集中區(qū)域內(nèi)進(jìn)行增設(shè)。

應(yīng)合理選用砍伐、拔苗等處理方式，從本質(zhì)層面避免樹木對電力線路產(chǎn)生的干擾。應(yīng)進(jìn)行綜合性現(xiàn)場調(diào)研，結(jié)合調(diào)研最終結(jié)果制定完善的危樹砍伐計(jì)劃，交由專項(xiàng)人員充分做好砍伐工作，應(yīng)與地方政府、林業(yè)部門做好聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)，力爭獲取政策最大限度支持，及時(shí)將各類危樹清除。應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際狀況，建立專項(xiàng)資金整治制度和管理辦法，對其鳥害、危樹等資金做好管控，確保專項(xiàng)資金及時(shí)到位和最大限度應(yīng)用[2]。

定期檢測接地電阻。應(yīng)及時(shí)檢查和整改接地裝置，充分以我國規(guī)范為導(dǎo)線完成接地電阻測試工作，促使其接地電阻數(shù)值滿足相關(guān)規(guī)范和要求；為保證行車過程中不會對桿塔產(chǎn)生損傷，以醒目的油漆做好涂抹，拉線上增設(shè)相應(yīng)的套光反光標(biāo)志管，為車輛駕駛員做以警示，針對易發(fā)生碰撞的桿塔及時(shí)增設(shè)防撞設(shè)施。

鐵路10kV電力線路防雷措施。鐵路10kV電力線路防雷作為一個(gè)復(fù)雜的過程，主要因其線路是沿著鐵路架設(shè)，由架空線和電纜構(gòu)成且長時(shí)間處于自然環(huán)境下運(yùn)行，產(chǎn)生各類雷擊概率不盡相同，應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際狀況，選取有效的防雷措施十分關(guān)鍵。防雷措施主要基于原有措施基礎(chǔ)上，不斷結(jié)合實(shí)際狀況，通過以下三方面實(shí)施：對重點(diǎn)電桿選用氧化鋅壁器措施做好設(shè)備防雷保護(hù)，選取氧化鋅避雷的基礎(chǔ)上需對接地實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行綜合性檢查，接地電阻應(yīng)滿足相關(guān)要求，促使其吻合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；絕緣線路區(qū)域內(nèi)，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)線路防雷目標(biāo)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際狀況選取相應(yīng)的絕緣子，且需對前期更換絕緣導(dǎo)線區(qū)段建議增加柱式防雷式絕緣子，實(shí)現(xiàn)絕緣區(qū)段線路防雷保護(hù)工作；線路絕緣水平提高也作為防雷重要舉措，由于其缺少良好的經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)下并未作為重要防雷措施[3]。

2.3 及時(shí)有效開展線路排查和檢修

為積極確保10kV電力線路處于正常運(yùn)行中，需及時(shí)有效開展線路檢修和排查工作，結(jié)合實(shí)際狀況，有針對性制定相應(yīng)的線路檢修和排查計(jì)劃和方案，體現(xiàn)在以下方面：

為保證式10kV電力線路運(yùn)行的可靠性及安全性，最為關(guān)鍵的措施為加強(qiáng)春秋兩檢的檢修力度，綜合性檢查設(shè)備第一時(shí)間消除相應(yīng)的缺陷，降低線路實(shí)際發(fā)生故障；定期巡視設(shè)備，及時(shí)確定設(shè)備存在的缺陷，為檢修試驗(yàn)提供強(qiáng)有力的參考依據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，做好檢修工作。應(yīng)積極推廣狀態(tài)檢修模式，狀態(tài)檢修主要是結(jié)合電力線路運(yùn)行實(shí)際狀況，動(dòng)態(tài)化對其做好檢修工作，及時(shí)將各類隱患遏制于搖籃中，保證電力線路運(yùn)行可靠性，減少后期產(chǎn)生故障風(fēng)險(xiǎn)。組建狀態(tài)檢修專業(yè)小組，結(jié)合實(shí)際狀況制定完善的檢修計(jì)劃，從本質(zhì)層面確保檢修質(zhì)量可靠性，線路始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)[4]。

施工過程中應(yīng)布設(shè)專業(yè)人員做好檢查，確保施工質(zhì)量可靠性，嚴(yán)格把關(guān)施工工藝，嚴(yán)控驗(yàn)收關(guān)口；應(yīng)進(jìn)一步加大緊急事故處理關(guān)，需結(jié)合現(xiàn)場故障現(xiàn)象及時(shí)對故障性質(zhì)進(jìn)行判斷，并第一時(shí)間做好系統(tǒng)靈活性切換，啟用備用電源，進(jìn)而為鐵路運(yùn)輸緊急工作實(shí)施做以支撐，隨后應(yīng)抽調(diào)專業(yè)人員對故障及時(shí)做好修復(fù)，保證短期內(nèi)確定故障原因和完成修復(fù)工作。

2.4 加強(qiáng)電力設(shè)備維護(hù)管理

為保證10kV電力線路正常運(yùn)行，應(yīng)結(jié)合實(shí)際狀況加強(qiáng)電力設(shè)備維護(hù)管理，將以下幾方面做為切入點(diǎn)：結(jié)合線路運(yùn)行特征和規(guī)律，按照現(xiàn)場實(shí)際狀況出臺事故緊急預(yù)案，并不定期組織現(xiàn)場演習(xí)活動(dòng)，充分保證發(fā)生事故可有序、高效化實(shí)施各項(xiàng)操作；做好線路實(shí)際管理工作，充分落實(shí)工作責(zé)任制度，將各類職責(zé)落實(shí)于個(gè)人層面，以精神、物質(zhì)做好聯(lián)動(dòng)，調(diào)動(dòng)人員工作積極性；加強(qiáng)外部用電管理工作。對路外電力用戶設(shè)備管理應(yīng)始終嚴(yán)控，不定期檢查路外用戶實(shí)際用電狀況，若發(fā)現(xiàn)異常狀況及時(shí)做好現(xiàn)場整改工作，若有必要應(yīng)及時(shí)下發(fā)通知書，精準(zhǔn)性闡述設(shè)備故障對自身帶來的危害，改善及優(yōu)化路外用電設(shè)備運(yùn)行水平。

2.5 項(xiàng)目實(shí)踐案例分析

某配電室內(nèi)通過流跳閘，新汶配電室備投成功，顯示B相接地，充分通過切割故障，判定故障發(fā)生在萊蕪配電室南貫通引出口-196桿間，經(jīng)過線路分段查找和搶修人員進(jìn)行步行巡視，利用線路巡視和避雷器絕緣搖測，發(fā)現(xiàn)該配電室南貫通174桿中相避雷器擊穿。對該故障進(jìn)行分析當(dāng)天為雷雨天氣，跳閘過程中線路為過流跳閘，核心原因在于線路附近落雷、促使避雷器擊穿，由于避雷器老化絕緣性能降低之后，避雷器被工頻過電壓擊穿或被雷電破壞性擊穿后產(chǎn)生相應(yīng)的接地故障。

整改措施為及時(shí)更換氧化鋅避雷器，輪換進(jìn)行使用，以5年為實(shí)際周期做好避雷器輪換使用，選取相應(yīng)的檢測措施保證其質(zhì)量達(dá)標(biāo)后使用。為避免其產(chǎn)生老化問題，選取輪換試驗(yàn)、定期更換等措施，確保避雷器始終處于良好工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可靠的避雷作用。

3 結(jié)語

鐵路10kV電力線路常見故障原因較多，充分對故障有效預(yù)防作為一項(xiàng)長期性、綜合性工作，所以為保證其電力線路始終處于可靠狀態(tài)，需充分分析其線路故障原因，以此為基礎(chǔ)提出相應(yīng)的解決措施，保證鐵路運(yùn)輸安全、可靠的運(yùn)行。