牵引供电系统电缆线路常见故障的研判

牵引供电系统电缆线路常见故障的研判

栾俊龙

中国铁路济南局集团有限公司青岛供电段 山东 青岛 266012

摘要：随着我国高速铁路的迅速发展，供电牵引供电系统的要求更高。如何提高高铁牵引供电系统的可靠性，确保高铁供电质量安全及时运行，已成为高铁供电工作者面临的紧迫问题。由于牵引供电系统主要由牵引子网和联络网两个主要模块组成，提高可靠性的方法主要是尽量减少这两个模块的故障，并在故障后迅速处理，缩短停电时间。本文主要分析了高速铁路牵引变电所的典型缺陷，给出了缺陷处理方案。

关键词：牵引供电系统；电缆线路；常见故障；

引言

通过分析电路电缆在铺设过程中可能遇到的一些障碍以及事故问题，对这些常见的电力电缆事件进行分析和总结，希望可以对一些有需要的客户提供帮助，满足对现在市场的一些特定需求，保证电力电缆高效地应用。

1电缆故障划分

1.1按电缆材料划分

可分为导电材料自身原因、非导电绝缘材料自身原因和复合型原因。（1）导电材料自身原因，指电缆中金属导体（包括铝外皮、铅、钢带、铜、半导体）开路的故障，因导电材料的连续性遭到损坏，形成不完全断线或完全断线，其中不完全断线不易发现，这类故障或障碍可划分为：多点或一点断开、多相或一相断线等。（2）非导电绝缘材料自身原因，指金属导体与金属导体间和金属导体与非导电绝缘材料之间的绝缘强度不足，不能承受瞬间高电压以及瞬间大电流的冲击而产生的故障，这类故障将造成闪络洞穿、接地、短路等表象，这类故障现场发生频率较高，可划分为两相或单相接地、三相或两相短路等。（3）复合型原因，指前两种原因同时存在，包括断线与单相接地同时发生、断线与两相接地同时发生、短路与两相接地同时发生等。

1.2二次回路故障

（１）二次回路常见故障包括电压中断27.5kv、测量电路电压中断、控制电路中断、直流接地和母线电压过低、事故照明电路故障等。(2)故障现象:27.5kv电压中断光信号显示后，27.5kv电压互联可能出现两点接地故障，可能导致开关故障，应尽快拆除；控制回路断线铭牌显示后，表示变电站中的开关不能开关，必须立即停止，以防保护堵塞；变电站直流接地现象出现，多点接地时继电保护开关可能直接故障，应尽快消除；总线电压过低后，表示电源侧电压丢失或低于规定值，应尽快恢复正常，以防开关堵塞、排斥和排斥；意外照明电路故障会在发生事故时导致设施照明不足。

1.3故障诱因

（1）瞬时形态。运行中的电缆，无论是哪种原因引起电缆非导电绝缘瞬时破坏，造成接地故障跳闸的形态称为瞬时形态，这类形态表现方式为：电缆D处常伴有电缆中间层负有屏蔽功能的铜皮或铅包损坏；电缆形态以两相断线并接地或两相短路接地为表象，现场绝缘摇表测量其阻值，对地电阻一般较小，现场打开D处可清晰看到击穿电弧产生的碳化点或放电痕迹。瞬时形态明显，运维人员可在变电所故标设备显示的提示后较短时间内发现D处。（2）击穿形态。每年进行预防性试验或运行电缆其他高压监测时，常会发现隐形缺陷或故障，发生电缆破坏事件。运行中的电缆在直流检验电压下，其非导电绝缘部分遭到电击穿而被破坏，其表象是一般D处的屏蔽层或保护钢带完好无缺，从外部观察未发现明显的变形或明显的创伤，打开D处未发现非导电绝缘材料表面碳化，而通过仪器可发现清晰地水树枝老化结构和碳化孔，对于电缆击穿形态，尤其是一些高阻性形态隐蔽性极强，测试参数具有多样性复杂性等特征，很难探索其规律性，为此能否快速测试到D处，标距是基础，测距是关键。

2故障防范措施

（1）加强电缆线路运行维护。运行单位应完善、落实运行维护人员的岗位责任制和考核机制，按期对电缆线路开展巡视。因自然灾害、外力破坏、迎峰度夏度冬等因素影响电缆安全运行时，应及时组织人员开展特殊巡视，对巡视中发现的缺陷和隐患，应做好上报、定性、处理等各环节的闭环管理，同时完善和更新电缆线路的日常运行资料，如路径图、敷设方式表、中间接头位置图等。（2）严控施工管理。施工管理包括电缆通道的规划设计、电缆及其附件的质量、安装工艺和验收等。在规划设计环节应主动与政府部门沟通，力求规划路线与城镇发展相结合，电缆截面积应满足后期负荷增长需求。安装前应对所有电力电缆设备进行抽检，确保设备无质量问题。电缆埋设方式、深度、弯曲半径等应符合技术规范，对受力部位做穿管保护并加以固定，敷设后电缆外观应无损伤，进出电缆管道口封堵良好。在中间接头制作时，确保施工人员持证上岗，中间接头制作完成后须在电缆沟或电缆井内制作接头固定架，防止中间接头被拖曳和浸水。运行单位还应做好电缆施工中间验收及竣工验收工作，确保线路工程零缺陷移交运行。

3牵引供电系统运行中电缆几种故障研判

3.1电力电缆测距算法及实现

现如今，电力电缆测距算法的实现是依靠当代大数据和计算机的普遍应用，还利用计算机的仿真等一些高科技的软件，提升对高压电路的控制。仿真模拟可以得到需要的一些数据，这样可以方便在未安装之前，在电力电缆线路施工过程中进行一系列的经验分析，可以促进电路电缆的高速发展，满足市场的需求，保证220kV高压电缆线路在施工过程中，可以更加高效、安全地应用，可以减少很多人为的破坏，增加安全性，可以促进在后期的维修过程中，提升后期的维修效率，保证质量的合格。维修以及完善也是一项大工程。在后期的维修过程中，可以利用一些工作经验和计算机技术的应用，再加上大数据的支持，就可以满足现在对电缆线路进行故障的排除，可以更加高效地排除故障，满足日常工作的需求，得到更加高效的使用，满足现在的市场需求。

3.2物理性损伤

（1）工程设计方面。电缆敷设路径的特殊路段设计时未采取特殊处理方案，一旦发生地基负重或变形即可能产生下沉现象，直接损坏电缆；在转弯处折断电缆或造成电缆中间接头内部绝缘降低而发生击穿；机械碰撞损坏电缆。（2）工程建设方面。接触网及变电所工程管理不严、标准不高等造成单相工程质量低下。（3）电缆施工方面。电缆裕度不足、终端及中间头工艺粗糙、敷设电缆强拉硬拽等为电缆线路日后运行埋下安全隐患。（4）自然因素方面。电缆径路上地形变化或地震等地质灾害，会造成电缆承受机械拉力导致电缆被拉断；气温太低或太高也可能引发电缆附件变形损伤绝缘。（5）运行方面。牵引供电系统电缆自身重力引起固定构件或悬挂支撑长期疲劳变形，引发电缆接头拉伸故障；电缆长时间在高低电压大小电流间反复运行，电缆内积存的电荷在瞬间叠加，极易产生大于工作电压的情况，电缆大负荷长期运行老化严重，导致故障发生。

3.3电缆线芯接头质量问题

生产厂家接头工艺不达标，施工方未按照设计进行敷设，或施工野蛮将线芯拉伤，或线芯正好敷设在转弯场所，受力不匀，伤及线芯导致电缆电阻增大，运行中温升加速，直至烧损电缆。

结束语

牵引供电系统在电气化铁路中尤为重要，一旦发生故障，将中断电力机车的供电，直接影响铁路正常的运输秩序，为此在电缆线路发生故障时，迅速找到故障点，快速查明故障原因，尽快恢复供电，最大限度地保障安全可靠不间断供电，为铁路运输安全畅通提供技术支撑。

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