牵引电力电缆故障分析

　　杜瑞文王伟张萍
　　摘要：随着国家加大对基础能源设施的投资，两网改造的完成，运行电缆的数量已急剧增加，城市化的快速发展带来建设项目的大量增加，引起电缆故障大大增加，运行单位给用户的承诺要求快速解决故障，保证供电。而市场上现有的电力电缆的故障测试仪器，尽管品种较多，但均显笨、大、繁，操作不方便，难以快速掌握。因此，为解决现场故障查找难题，本文重点就牵引电力电缆故障进行了分析和探究，以满足现场故障检测快速恢复供电之急需。
　　关键词：电气化铁路；电气电缆；故障电流
　　电力电缆是电网中至关重要的组成部分，对电网的安全运行意义重大，与人们日常生活和工业生产息息相关。因此，相关工作中必须认真研究造成电力电缆故障的常见因素，了解电力电缆故障的基本类型，努力掌握好电力电缆故障的各种检测方式，有效采取绝缘电阻测量、直流耐压试验和泄漏电流的测量等电力电缆故障的预防测量措施，从而有效减少电力电缆故障发生率，促进电网的安全与稳定。本文着重介绍牵引电力电缆故障测试技术方法与基本原理。
　　一、电力电缆故障原因分析
　　电缆出现外力损伤的原因主要是施工机械如挖掘机、推土机、载重汽车等直接损坏电缆，从而造成故障发生短路跳闸或伤及绝缘而留下事故的隐患。由于铁路正处于快速发展的阶段，新线建设及改造施工现场比比皆是，尤其是临近既有线施工很容易发生外力损伤类型的电缆故障或隐患。实际运行中显示，普速铁路发生外力损伤型电缆故障相对较多。电缆施工质量问题主要有两方面：一是外部环境因素，主要包括电缆埋设过浅，导致电缆外露没有保护；弯曲半径过小；电缆沟内杂物积水过多；电缆敷设过程中外皮划损留下的隐患等；二是制作技术水平，主要包括电缆头附件安装不符合工艺要求；电缆头制作时没有达到规定标准。根据运行经验，高速铁路因施工质量问题引发的电缆故障较多，尤其是外护套破损（隐患）导致电缆故障尤为突出。电缆运行问题，用户的过负荷用电会造成电缆绝缘枯干、脆化，使电缆绝缘强度降低、表面温度过高，会造成电缆故障，严重情况下可能引起火灾。
　　二、电力电缆故障测寻方法
　　（一）电桥法
　　在电缆线路测试端，将良好相和故障相导体分别作为电桥的两个桥臂接在测试仪器上，将另一端两相导体跨接以构成回路。调节电桥，当电桥平衡时，对应桥臂电阻乘积相等，而作为电桥两个桥臂的电缆导体的电阻值与其长度成正比，于是可把电缆导体电阻之比转换为电缆长度之比，根据电桥上可调电阻和标准电阻数值，即可计算出电缆故障点初测距离。主要用于电阻值在100k以下的单相、两相、三相以及相间短路（接地）故障。一般不宜用于测试高阻和闪络故障。由于电桥法主要根据现场电压表和电阻比人工计算电缆故障距离，其准确度不高，因此只能局限在一定范围内使用。
　　（二）脉冲法
　　脉冲法是应用脉冲波技术进行电缆故障测距的方法。其中又分为低压脉冲反射法、直流高压闪络测试法、冲击高压闪络测试法三种。低压脉冲法工作原理为，在测试端注入低压脉冲波，脉冲波沿电缆传播到故障点产生反射再回送到测试仪器，一起记录了发射波脉冲波与反射脉冲波的时间间隔t，已知脉冲波在电缆中传播速度V，即可计算出故障点距离。直闪法工作原理为，在测试端对电缆线路故障相施加直流电压，当电压升到一定值时，故障点发生闪络放电，利用闪络放电产生的脉冲波及其反射波在一起上的记录的时间间隔t，从而、计算出故障点距离。在实际工作过程中我们发现，在铁路电力系统的电缆故障总体来说主要为高电阻故障和低电阻故障。脉冲法中的低压脉冲法和冲闪法在解决低阻、高阻电缆故障中，精确度高，不受人工因素的影响，所以成为电力电缆故障测寻的主要应用方法。
　　三、高速铁路电力电缆故障测寻
　　2014年5月17日，某配电所电源线路故障跳闸，经分析测量判定为电源进线电缆故障，两相短路。通过故障智能定位仪系统测出故障点距电缆终端头处341m。因资料缺失，只能凭老职工指认电缆路径，无法准确进行路径定位。通过声磁同步法对疑似区段进线探测，在一处电缆中间发现放电声音。取出电缆，发现冷缩头处外绝缘有破口现象。在此处截断，再次对所内终端至截断处进行测试，结果显示，此段电缆全长383m，故障点仍为341m。使用路径探测仪及测距轮倒查42m，取出电缆，确认此处为故障点。故障分析为电缆在341m处线芯粘黏导致两相短路，但外绝缘层无破损，在使用二次脉冲法对故障点进行冲击时没有击穿，因为故障点无放电声或是声音过小，未能通过收听仪辨别出，同时在383m外绝缘处存在破口，形成放电声响，干扰了精确定位。电力电缆故障查找是一项技术性与经验性都比较强的工作。长期以来，测试人员所掌握的探测技术与测试经验都是从现场实际测试中获得的。然而，对一个供电部门的检修人员来说，其所管辖范围的电缆故障数量有限，从实际工作中获取故障查找技术与经验的机会不多，要想全面掌握电缆故障查找这门技术并拥有丰富的经验需要长期从事一线工作的积累和不断与同行进行切磋研究。我们要在工作中善于思考，勤于总结，不断积累工作经验，这样才能够找到排除故障的有效途径。
　　四、结束语
　　铁路电力牵引的安全可靠运行关系民生和国家的和谐发展，对电力故障的诊断以及在现监测、专家状态评估等课题的进一步深入研究势在必行。在线监测技术的开发刻不容缓。针对电缆的故障预防，出现故障快速测定故障距离，快速抢修，降低输电线路的故障率。所以要把电力电缆在线监测和诊断以及故障测距，后台专家实时系统等联合起来，共同保证电力系统的可靠性运行。此外，技术人员还要做好电缆径路走向图的编制和电缆中间位置的标记，为日后查找电缆故障提前打好基础。一旦发生电缆故障，我们应充分利用先进的电缆故障探测仪，结合日常积累的方法和经验，快速找到故障点，及时组织抢修处理并快速恢复送电。
　　参考文献：
　　〔1〕张金平。10kV电力电缆施工故障案例分析〔J〕。科技与企业，2014。
　　〔2〕潘玉冬。浅谈10kV电力电缆的施工〔J〕。中国电力教育，2015。