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【摘 要】本文结合笔者多年的工作经验，阐述了铁路电力系统电缆故障形成原因，通过电缆故障的分类分析，提出了故障查找方法及电力电缆故障防治措施，以供同行参考与借鉴。
【关键词】铁路；电力系统；电缆故障；原因方法
1 引言
要想确保铁路运行通畅，铁路电力系统起着举足轻重的作用，它是集多种功能于一身的铁路供电系统，包括车站供电以及为铁路沿线隧道、桥梁、通信、信号、工务、电务等每个基层单位的生产生活供电。铁路电力系统中最关键的就是一级/综合贯通线路，它的责任就是向铁路信号设施提供稳定的电源，要想保证列车正点和运行安全，前提就是信号设施的正常运作。所以，针对铁路运行，铁路电力系统必须能够稳定供电以及随时对故障问题的解决。社会不断发展，电缆在铁路电力系统中的使用范围越来越广，同时也就导致了电缆故障的问题不断上升，因此，随着电缆在铁路电力系统中所占比例日益提高，电缆故障出现的概率也越来越大，所以此时分析电缆问题所在以及快速查出原因极为重要。本文从实际工作情况出发，分析了电缆故障产生原因，提出查找电缆故障的几种方法。该文章按照实际问题，阐述了电缆故障问题的原因以及迅速应对电缆故障问题的策略。
2造成电缆故障的因素
2.1施工破坏
工程施工破坏会导致铁路电缆出现大量的问题。施工人员没有查看电缆标记，不认真的工作态度会使得地下电缆破损几率上升。
2.2电缆中间头质量弱
该问题在电缆问题中出现的概率很高，目前热缩材料在电缆头的生产中使用比较广泛，但是烘烤不匀或是时间过长，都会导致材料的热缩程度不够或是过度，进而使得材料自身的绝缘程度受到影响，冷缩材料的使用对此故障有一定缓解。
2.3经常超负载工作
超负载的工作，会导致电缆温度升高，特别是在高温的夏天，尤其越来越多的设备被应用到铁路生产和生活当中，因为电缆温度的上升使得电缆接头处的绝缘部分被损坏，这都是普遍现象。
2.4电缆表皮被电损坏
假如电力电缆安置于电场较大的地面下（像电力机车轨道周围），就会导致电缆表皮被损坏的故障频繁发生，进而受潮，使其绝缘性能受损。
2.5化学腐蚀
如果在PH偏离中性点过多的位置敷设电缆，如果电缆头密封不好或表皮破损，经常会出现电缆铠装大范围受到损坏，进一步破坏绝缘，引发故障。
2.6地表下降
该问题通常会在电缆所在的公路、铁路和大型楼层的地方出现。电缆会因为地表面降低而受到垂直方向的力度，从而使得电缆铠装受损，更严重者还会断裂，出现一系列的情况。
2.7电缆绝缘物损伤
安装在地沟坑坑洼洼的地方或者电杆户外位置的电缆头，因为个别部位处于尖锐物体刺激之下，受长期应力影响，使得电缆绝缘性降低，因而出现问题。
2.8震动导致受损
针对存在于铁路轨道下面和旁边的电缆，因为长期受到大幅度的摇动，致使电缆外表因为弹性疲劳而破损，发生不良状况。
2.9工艺质量差
接头不牢固，安装操作工艺过于简单敷衍，致使出现不良状况。
3 电缆不良状况的种类
不管出现的电缆问题是由什么因素引起的，其基本包括下列几类：
3.1高阻故障
所谓高阻故障讲的是电缆的特性阻抗未超过电缆的绝缘电阻。因为一般的电缆特性阻抗都比较小，通常处于30～70欧之中，因此能够确定，一旦故障阻抗超过100欧，就定为高阻故障。
3.2接地故障
所谓接地故障说的是电缆出现问题的位置接地，实际测得阻抗值是零或是低于10欧。
3.3相间短路
相间短路说的是电缆之间的相互接触引起的短路。这种现象经常出现在低压电缆，其相间电阻非常小或基本为零。
3.4断路故障
断路故障一般经常发生在电缆运行过程中，突然出现的故障使电缆过流使电缆被烧断，从而发生断路。
4 探测故障的方式
一般来说，铁路的电力电缆是安装在很深的地下，根本就无法看见，这让查找电缆的问题所在处特别艰难。通常要查出一个故障点会花好几天时间，有时甚至要十几天。除此之外，由于地表硬化以及楼房的原因，会让寻找故障点不能采用大范围的开挖方法，因此，查找故障点的方式就是要消除故障，能够按时为铁路部供电，使其运行正常。目前，一般所能采取的方法包括：
4.1电桥法
通过双臂电桥检测电缆芯线的直流电阻，然后精确检测电缆本身的长短，根据电缆长短和电阻成正比的关系，计算故障所在位置，这就是所谓的电桥法。这种办法相对较容易理解，不过应该在处理问题了解电缆线的长短以及截面资料，并且使用范围仅限于电阻较小的和短路故障。可是，实际操作过程中，大部分故障都属于电阻较大的和闪络性故障，由于较大的故障电阻使得电桥电流变小，所以灵敏度较弱的设备通常不容易检测。
4.2脉冲回波法
对于电阻较小的以及短路的故障，采取低压脉冲反射的方式检测电缆出现的问题时，相对于电桥法来说较为容易，且具有直接性，仅仅经过监测出现问题的地方反射和发射脉冲的时间差额检测距离。检测时，在电缆中注入一个低压脉冲，一旦脉冲到达出现问题的位置时，就会出现反射，脉冲就会被反射到检测的位置。通过设备记载发射与反射脉冲的时间差额，仅仅需要脉冲的传送速率，故障出现位置的距离就能够算出来。此种算法容易理解，具有直接性，不要测量电缆的长短，并且能按照反射波的形状判断电缆接触点和分支点的部位。
4.3脉冲电压法
检测高阻以及闪络故障可以采取脉冲电压法。第一步是利用直流或是脉冲高压信号击穿电缆故障的部位，第二步就是记载放电脉冲脉在检测位置和故障发生的位置传播一来回需要的时间，以此测量距离。充电压法最大的好处就是不需要击穿大电阻和闪络性故障位置，仅通过故障点烧穿后出现的脉冲信号，检测速率高，也比较容易操作。不过它的弊端是设备是利用一个电容电阻分压设备检测到电压脉冲信号，设备和高压回路存在电耦合，高压信号串人的几率特别大，易出现设备被破坏的现象，因此安全性能较低。
当采取闪测法的时候，对于脉冲信号来说，高压电容为短路形式，应通过一电阻或是电感来产生电压信号，使得接线更加繁琐，故障点很难被烧穿。当故障在放电的过程中，尤其是在冲闪时侯，分压器耦合没有明显的电压波形改变，不容易辨别。
4.4脉冲电流法
此法安全性较高，操作容易。它是通过高压烧穿故障点，利用设备记载故障点烧穿出现的电流信号，同时按照电流信号在检测处和故障位置来回传播一次的时间算出故障距离。此法通过互感器耦合出脉冲信号，波形易懂，安全性较高。主要分为直闪法和冲闪法。和脉冲电压法，电容分压器相比较，脉冲电流法和高压回路之间没有设备相接，而是通过线性电流耦合器平平的放于低压侧地线一边，这样工作者以及计算设备的安全系数相对就能高一些。
5 准确故障定位策略
定位方式包括两种：一种称作声磁同步法。该方法采用高压器烧穿电缆故障处而放电，通过接收设备记下放电声音，然后采用磁场信号同步，利用对声音波形的研究和检测者使用耳机来确定故障位置。当前，该措施在电力电缆定位中应用较广。不过此法仅对距离故障位置周围两三米的信号有作用，同时必须是技术高超的工作人员来操作。第二种为应用红外热象技术。它的基本原理为当电缆超过负荷，就会促使线芯迅速升温，从而通过检验线芯温度的变化确定故障点。具体做法是：第一步是通过红外热像仪检验电缆外表，得出其温度场分布图，经过详细的分析，获取其具体数据，第二步是按照已有的传热数据模型、电缆构造反演线芯温度，这样就可以无接触的对故障进行检测。这种红外技术无需碰触机器，不要关闭设施，使用方便容易，效率高，因此在以后电缆故障的探测中肯定会有更大的发展空间。
6电力电缆故障防护策略
6.1注重电缆品质以及工作质量
购置电缆过程中，需挑选知名的厂家，选取需要的型号符合自己的需求，防止超载工作。运输以及储存的过程中，应该确保电缆头不外漏，不能淋雨受潮。施工途中，尽量减少人为的以及机械的磨损造成故障，有效储存电缆，注意其半径的放置，从而保证电缆不会受损、折断。除此以外，必须确保电缆中间头以及终端头生产质量。遇到隐蔽的项目工程，必须保证工作效率。
6.2强化电缆的养护
平时应经常检查电缆线路是否良好，特别是对其中间头、终端头的接线是否牢固；电缆地下部分有没有漏在外面；隧道里面的电缆外皮是否出现损坏；过道、公路等最易出现破损的电缆位置有没有安装保护管等等。假如有上面的情况发生，必须随时进行处理，确保电缆能够正常运行极其使用时间。
6.3 强化对既有线工程改善的监测。
目前，铁路建设正处于发展的关键阶段，既有线的改造工程很多。故我们应经常和项目部门联系，强化监测工作，从而避免电缆因为机械的问题出现故障。
6.4 做出详细的基础数据，有效加装电缆标志。
对仪器监管部门来说，首先要收集记录像电缆处所、长短等比较详细的数据。其次是在电缆施工的过程中，监管部门必须要求施工部门在一些过道、电缆拐弯、田地、垃圾堆以及重要的的位置加装电缆标志，说明埋设深度，方向，电缆的长短，有利于故障的寻找。
7 结语
铁路电力电缆故障的发生具有突发性、不确定性和隐蔽性，使得不能迅速找到故障，而延误生产。但是只要我们在工作中善于思考，勤于总结，不断积累工作经验，就一定能够找出快速排除故障的有效方法。
参考文献：
[1]刘继永.铁路电力电缆故障点的几种实用测定方法[J].产业与科技论坛，2009（01）.
[2]唐德民.铁路电力电缆的维护管理经验探讨[J].电工技术，2013（04）. |
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发表于 2022-2-27 18:37:13