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鐵路電力系統電纜故障問題的查找與分析
摘 要:鐵路電力系統承擔著整個鐵路系統的電力供應功能,鐵路電力系統出現故障將會給鐵路運輸造成很大影響,甚至會干擾國民經濟的正常運行。本文對鐵路電力系統常見的電纜故障問題進行了分析研究,總結了幾種故障的查找方法,以期對鐵路電力系統的穩定運行提供幫助。
關鍵詞:鐵路;電力系統;電纜故障
1.引言鐵路電力系統的安全穩定直接影響著鐵路系統的正常運行,同時還肩負著鐵路沿線各個站區、車輛段、機務段、電務段等各個基層單位的生活、生產用電。尤其是鐵路電力系統中的自閉線路,自閉線路的主要任務是用來為鐵路的各個車站和電務等集中的電氣裝備提供安全、可靠、連續的供電,保障鐵路信號系統的正常工作,以及確保列車的安全行駛。所以,在鐵路電氣化的時代背景下,鐵路電力系統對與鐵路運輸的安全相當重要,鐵路電力系統電纜故障問題的查找與分析也有著非常重要的意義[1-3]。2.鐵路電力系統電纜故障分析2.1 故障分類鐵路電力系統中常見的電纜故障主要有短路故障、接地故障、斷線故障、閃絡故障和綜合類故障。短路故障主要指單相或者多相輸電線路之間相互接觸而形成的具有破壞性的大電流出現,當電力系統發生短路故障時,大電流能使導體溫度迅速升高,破壞輸電線路的絕緣性質,導致設備不能正常運行或者損壞。接地故障主要指輸電線路不經過絕緣體而直接和大地連接,這也算是短路故障的一種,危害也是比較大的。短線故障也稱為斷路故障,指的是輸電線路被斷開,不能夠正常的傳輸電能,這就會直接導致用電設備斷電,嚴重時會使設備損壞或者使某些重要工作被干擾。閃絡故障就是電纜在高電壓保壓過程中,突然被擊穿,在此電壓下又能繼續維持保壓的故障。高電壓擊穿電纜層后會對周圍的設備造成一定的影響,嚴重時還會威脅工作人員的人身安全。綜合類故障主要指以上兩種或者兩種以上的故障同時出現時的故障,這種故障不是很常見,但是危害最大,故障的情況也最為復雜。2.2 故障原因分析鐵路電力系統的故障種類很多,造成故障的原因也很多,通常情況下鐵路電力系統電纜故障原因有一下幾種:第一、電纜遭到機械損壞。機械損壞對電纜的影響是比較大的,也是最為常見的,機械損壞通常指的就是電纜遭受外力的沖擊,致使電纜不能夠正常工作。對電纜造成機械損壞的多數時施工時,在鐵路施工時,由于施工人員不仔細查看施工現場,草草了事,導致了參與施工的工程機械對電纜造成一定損壞,或者是電纜的保護措施設置不到位,導致后期很容易被其它機械損傷。另外,在施工過程中電纜的過負荷拉伸也會導致電纜的機械損傷,多度拉伸、折疊、彎曲很可能導致電纜接頭或者中間連接線出現故障,這些都是常見的電纜故障。第二、電纜的絕緣層老化。電纜的絕緣層老化直接會使電纜的絕緣能力下降,對電纜的損傷是巨大的。由于電纜經常運行在大電壓大電流的環境下,電纜發熱是必然的,電纜的過熱會對電纜絕緣性能造成一定程度的影響,使電纜的化學性能和物理性能均受到嚴重影響。另外電纜深埋在底下,常年處在潮濕的環境中,有時候由于化肥或者化學物品的滲透到電纜溝,還會直接對電纜絕緣層造成腐蝕,對電纜的絕緣性能造成直接破壞。另外,隨著電纜絕緣性能的降低,電纜的散熱性能、抗腐蝕性等均會受到影響,這也就加速了電纜絕緣層的老化,電纜絕緣層老化是一個惡性循環的問題。第三、電纜質量不合格。在電纜的使用過程中難免會出現機械破壞和絕緣層老化的問題,所以電纜的設計時就會考慮到這些潛在的破壞因素,進而將相應的應對辦法添加到電纜的設計和加工制作中,增強電纜的使用壽命。但是,生產電纜的廠家有著千差萬別,不乏某些廠家偷工減料,在電纜生產過程中,不按照設計圖紙執行,或者為了降低成本,將電纜使用的材料進行調整,致使電纜的質量不達標,這就為電纜的使用留下了很大的安全隱患。3.鐵路電力系統電纜故障查找方法在電纜的使用時,為了不影響地面土地的使用,電纜是被深埋在底下的,這也是電纜不同與架空線路的一個特點之一。電纜深埋底下,地面可能是居民建筑也可能是公路,總之地面情況是很復雜的,這就導致了一旦電纜出現故障,故障點很難查找。電纜故障的查找不同于架空線路故障查找,它有著自身存在的問題,有時候一個電纜故障點的確定需要長達一周甚至一個月的時間。所以對鐵路電力系統電纜故障點的查找方法分析是很重要的,也是很有實際意義的。3.1 電橋法在電纜的使用過程中,一旦電纜出現故障,相關工作人員需要在第一時間進行處理,我們首要確定的就是電纜故障分類,然后針對不同類別的故障進行故障點查找。當鐵路電力系統電纜故障的性質確定之后,我們需要針對不同的故障類型,選擇不同的查找辦法進行故障點定位,即需要確定電纜的一個端口距離故障點的距離。電橋法在電纜故障點的定位工作中是比較常見的,也是比較可靠的,所以得到了廣大技術人員的熱捧。在實際應用過程中,根據同一直徑條件下電纜的電阻與電纜長度成正比的特點,搭建惠斯通電橋,根據惠斯通電橋原理將電纜進行短路接地測驗,將故障點兩側的回路電阻引入直流電橋,當電橋達到平衡時,利用電阻測量裝置對電橋自身雙臂的電阻進行測量,根據實驗測量值就可以計算初電纜的長度,以及故障點距離電纜端口的長度,進而實現對故障點的精確定位。電橋法使用簡單,但是,需要實現了解電纜的總長度、橫截面積等數據,另外,電橋法在使用過程中主要是針對低阻抗的短路故障,對高阻抗的電路故障不適用,而在實際鐵路電力系統故障中,高阻抗的電阻故障占多數,所以電橋法的使用受到很大的限制,推廣性不是很好。
3.2 脈沖電壓法
脈沖電壓法在電纜故障定位工作中有著獨特的優勢,在電纜發生故障時,只需將故障點附近進行脈沖擊穿,通過記錄脈沖在測量點和電纜端口傳播的時間就能夠確定電纜的故障點。脈沖電壓法不僅可以針對低阻抗電路故障進行定位,還可以對高阻抗的電路故障進行定位,具有很廣泛的使用性。但是,由于脈沖電壓的發生器是通過耦合電壓將普通的電壓信號進行轉換,最終形成一個脈沖信號,發生器的使用具有很大的局限性,如果操作不當很可能發生電壓信號錯誤,甚至是發生器的損壞,更甚者還會威脅工作人員的人身安全,所以脈沖電壓法的安全性能較差。
3.3 跨步電壓法
跨步電壓法確定鐵路電力系統故障的方法比較簡單,也很實用??绮诫妷悍ㄖ饕昧穗娎|垂直方向的會產生一次遞減的“跨步電壓”的電壓脈沖,借助這個電壓脈沖,就可以追蹤到電纜故障的故障點具體位置。根據實際的故障處理經驗可知,電纜故障 90%以上的電纜故障點的防護層也會出現破損,所以在故障定位工作中巧妙的利用電纜防護層破損問題進行故障定位,這就給電纜的查找帶來很大的便利。
4.總結
鐵路電力系統承擔著整個鐵路系統的電力供應功能,對鐵路運輸和國民經濟的正常運行有著至關重要的作用。本文對鐵路電力系統常見的電纜故障問題進行了分析研究,并總結了幾種故障的查找方法,對鐵路電力系統的穩定運行有一定的參考價值。




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