提高铁路供电电缆应急处理能力的关键环节浅析

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前言

    2012年全局供电工作的总体思路是：坚持"以人为本"和科学发展、安全发展的理念，牢固树立"三点共识"，把握好"三个重中之重"，紧紧抓住发展的历史机遇，以确保安全供电为核心，突出高铁安全风险控制，全面深化基础建设，扎实推进供电管理，快速提高技术装备和管理水平，大力提升职工业务素质，全力打造安全、优质、高效的供电网，努力开创铁路供电事业新局面。同时提出：针对电气化铁路尤其是高铁区间跨度大、班组管辖范围长、抢修通道受环境条件限制及旅客对服务要求高的供电抢修新环境，牵引供电、变配电、电力等专业引用了大量的新设备和新材料，急需与之配套的检测设备和检测手段，要严格按照"细分供电单元、缩小供电范围、准确判断故障、压缩故障延时" 的原则。做好配套设备改造，完善故障应急预案，加强应急演练，探索、创新故障抢修组织模式，最大限度地压缩故障延时，减少对运输秩序的影响。

    现结合我们的具体工作和现状，谈一下铁路供电电缆应急处理对"压缩故障延时"的影响。

一、铁路供电系统分析

    由于铁路生产力布局调整，新乡铁路供电段于2011年11月22日成立，现有10kV配电所17座、低压配电所336个，电力线路3104.59公里，其中10kV电源电缆（含10kV自闭贯通电缆）1245条共计402.029公里，低压电力电缆8668条共计755.927公里，电缆线路占电力线路总数的三分之一强。我段担负着京广线、新月线、新菏线、太焦线、侯日线、焦柳线共计75个站点的供电保障任务。随着高速铁路的建设和发展，我们又即将担负起石武高铁郑州局黄河以北段的供电保障任务。站内设备的管理、维护保养、故障排查及检修可以按计划、按程序有条不紊的进行，即使设备发生故障，也能保证短时间内排除。而最不可控、最为头疼、最难解决的就是户外埋设的、跨距比较大的供电电缆的维护及故障排查。

    目前存在的现实是"铁路区间跨度大，班组管辖范围长，抢修通道受环境限制"，以及电缆故障不可预计、抢修时间不可控。这是直接影响"压缩故障延时"、提高供电应急处理能力的瓶颈所在。

二、电缆运行现状

1、既有线

    随着城市的扩建，铁路线的改造，电缆埋设地段附近经常有施工，电缆迁改或直接被埋压在道路、建筑物下成为常态，无形中增加了电缆的隐患，再加电缆使用年限长，基本都处于故障高发期等原因，使得故障抢修次数逐年增多，维护工作量增大。

2、客运专线（高铁）

    近年飞速发展的高速铁路，又新增了大量地埋电缆；尤其是新敷设的27.5kV和10kV的单芯同轴电缆，给我们的维护工作带来了新的课题。第一，高铁的供电要求远远高于既有线；第二，单芯同轴电缆不仅要保证主绝缘的良好还要保证外护层的绝缘良好；第三，施工单位未完全吃透单芯同轴电缆的施工要求，施工过程中造成很多隐患。

三、电缆应急处理设备

1、电缆故障测试设备应用分析

    铁路供电电缆既有高压多芯电缆又有低压多芯电缆，还有高铁专用单芯电缆。这本身就造成了测试的复杂性；加之不同的电缆应采取不同的测试方法，有时同一种电缆会由于不同性质的故障也需选取不同的方法测试。因此选择合适的测试方法尤为重要。

1.1 主绝缘测试设备

    电缆主绝缘故障是电力电缆发生最频繁的故障。约占所发生故障的90%以上，主绝缘故障一般包括以下几种：

(1)低阻、短路及开路故障：解决方式低压脉冲测距；音频法寻径；声磁同步定点

(2)高阻闪络性故障：解决方式为闪络法或三级脉冲测距；音频法寻径；声磁同步定点

(3)高阻泄漏性故障：高压电桥测距；音频法寻径；跨步电压法定点

(4)高阻接头故障：高压电桥法测距；音频法寻径；烧穿器烧穿后声磁同步定点

① 电缆故障测距仪测距单元：可用【低压脉冲法】【高压闪络法】【三级脉冲法】测出短路、开路以及能被高压击穿的各类高阻故障距离；再配以高压电桥或电缆烧穿器，即可测试所有电缆故障的距离，使得这一配置的测距单元测试无盲区。尤其是有了【三级脉冲法】实现了高阻故障的燃弧短路低压脉冲采样，实现了高阻高阻的自动判距。三级多次脉冲的应用，使得测距快速准确，提高了排查故障的效率。

三级脉冲法采用蓄能燃弧技术，图一是三级脉冲法接线框图。

三级脉冲法
从图中可以看出，三级脉冲的测试是将"有源的中央控制单元"串接在"直流高压源"和"故障电缆"之间，构成三级脉冲测试系统。

    高压击穿故障点后，电容器C1上所储能量P1施加至故障点；这是第一极脉冲。紧接着，中央控制单元的储能装置C2的能量P2也加至故障点；这是第二次脉冲。燃弧稳定后，控制系统发送测量脉冲采样；这是第三极脉冲。脉冲发送的顺序及时刻，均由中央控制单元自动控制完成，与操作人员无关。

② 地下电缆路径仪路径单元：以全数字、智能化、多天线、多功能的电缆故障综合探测仪取代了模拟型、单天线、单一功能的简易路径仪，使得路径探测不受电缆条件的限制，而且电缆埋深直接读出；同时具有电缆识别、跨步电压定位故障的功能。尤其是在铁路旁接触网下，不受强磁场、强电场的干扰，极大方便了铁路供电部门查找电缆路径。

③ 电缆故障定位仪定点单元：应用数字电路，一改传统的声、磁同步、噪声全频段放大的模拟处理方式；实现了声、磁数字量化、噪声选频放大数字滤波的智能化处理，使得定点过程，可以选择滤除某些频段的噪声，减少了环境的影响；放电声音强弱，可以通过人耳监听、可存储的数字显示共同确定，减少了人的经验因素；可以连续记录电磁强弱，有助定点时监测电缆路径。

1.2 外护套破损测试设备

    高速铁路的飞速发展，必然带来27.5kV和10kV单芯同轴电缆的大量应用，这类电缆运行，不仅要保证主绝缘的完好，保证电通车跑；同时还要保证外护套的绝缘良好，排除电缆故障隐患，减少故障发生几率。所以外护套破损测试设备的选择、应用是不容忽视的。

交联电缆外护套故障测试仪成套的外护套测试设备包含了：路径测试及识别、破损点粗测距、破损点精定位、护套耐压试验四部分。

①路径测试及识别：用电缆综合探测仪完成

②破损点粗测距：用15kV的高压电桥完成。

③破损点精定位：用外护套测试仪的跨步电压法完成。

④护套耐压试验：用外护套测试仪的耐压试验功能完成。

2、充分发挥电缆故障测试设备作用的思路

    电缆故障测试是比较偏门、又非常专业，而且需一定经验的一项工作；就其使用的测试设备而言，同样是专业性极强、又不像常用的必备应急抢修设备；如果设立专门的部门人从事此项工作，是养兵千日用兵一时之举，在现有的机制下是不现实的；目前只能以相关专业的人员兼做这项工作。兼职人员要达到专业测试电缆故障的专业水平会有一定难度，但是，选用先进的测试设备，把人的经验因素降到最低，是可行方案，即使这样，复杂的、疑难的故障还得靠生产厂家专业技术人员的现场支持。有了好的设备，有了可靠的技术支持，发挥电缆故障测试设备的作用就有了保障，电缆故障的解决在时间上即可实现操控，为实现"压缩故障延时"提供保障。

四、结束语

    本文从路局提出的"做好配套设备改造，完善故障应急预案，加强应急演练，探索、创新故障抢修组织模式"入手，分析了铁路供电电力事故"压缩故障延时"的瓶颈在于电缆故障的查找和处理，尤其是对高铁供电的要求更高，从而得出：发挥先进的电缆故障测试设备的作用和设备厂家技术支持是快速解决电缆故障的可行之举！

【参考文献】 《中国铁路》2012年第2期

《电气设备交接试验标准》GB50150—2006

《电力工程电缆设计规范》GB50217—2007

《KC-900三级脉冲电缆快测系统》西安华傲通讯技术有限责任公司

《电缆外护套测试技术》西安华傲通讯技术有限责任公司

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