應(yīng)用故障測(cè)距快速判斷10KV鐵路電力線路故障的調(diào)查研究

呂國(guó)民

摘 要：本文主要是通過(guò)鐵路10KV電力線路運(yùn)行及維護(hù)的現(xiàn)狀，提出目前影響安全的電力線路故障處理問(wèn)題。介紹了鐵路系統(tǒng)10KV電力線路故障產(chǎn)生的原因，分析如何快速查找、快速處理電力線路故障，最大限度縮短停電時(shí)間，及時(shí)恢復(fù)供電，減少對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)的干擾。主要是結(jié)合10KV電力線路故障處置的發(fā)展現(xiàn)狀分析故障測(cè)距在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：10KV電力線路 故障處理 故障測(cè)距

10KV電力線路是鐵路電力系統(tǒng)的重要組成部分，是鐵路信號(hào)供電的重要保證。由于電力線路有架空線路以及電纜組成，點(diǎn)多線長(zhǎng)，路徑復(fù)雜，設(shè)備受環(huán)境以及氣候影響較大，出現(xiàn)故障幾率較大，并且存在不可預(yù)見(jiàn)性?，F(xiàn)階段在故障區(qū)段的切除、故障的查找上都是靠人工來(lái)完成的，需要大量的人力、物力，在故障點(diǎn)的查找上時(shí)間較慢，造成故障處理的延時(shí)?？焖偬幚黼娏€路故障一直是需要解決的鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。

一、10KV電力線路故障對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)挠绊?/p>

10KV電力系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的主要能源，10KV電力線路的主要功能就是給信號(hào)設(shè)備提供高質(zhì)量和高可靠性的電能。信號(hào)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是確保列車正常準(zhǔn)點(diǎn)、安全運(yùn)行的重要保證，因此電力線路的可靠供電就顯得尤為重要，為了確保電力線路的可靠供電必須持續(xù)穩(wěn)定供電。

（一）、存在的主要問(wèn)題

現(xiàn)階段，10KV電力線路的故障率受外界環(huán)境以及本身特點(diǎn)的影響一直居高不下。雖然我們采取較多的措施控制故障的發(fā)生，但線路本身點(diǎn)多線長(zhǎng)，受外界影響較大，外界侵害不可預(yù)知。怎樣縮短故障停電時(shí)間，快速的處理故障，是確保鐵路運(yùn)輸安全的重要手段。在設(shè)備更新改造的基礎(chǔ)上，故障率雖然降低，但是我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)際中故障點(diǎn)的準(zhǔn)確判斷仍然是一個(gè)主要面臨的難點(diǎn)。

（二）、造成10KV電力線路故障的主觀因素

通過(guò)對(duì)近年來(lái)，本單位發(fā)生的故障進(jìn)行匯總分析，簡(jiǎn)單總結(jié)，10KV電力設(shè)備的故障發(fā)生的主要原因有一下幾個(gè)方面。

1、雷擊瓷瓶擊穿、避雷器擊穿或引線搭接在金具上。

2、外力原因造成倒桿、斷線、電纜損壞。

3、設(shè)備原因造成故障，如連接線夾斷裂造成缺相、導(dǎo)線接頭工藝不達(dá)標(biāo)造成接地或短路故障、線路老化造成絕緣擊穿等。

4、氣候因素造成故障，如大風(fēng)造成倒樹(shù)壓在線路上，天氣驟升或驟降造成的混線或斷線。

5、設(shè)備缺陷處理不及時(shí)造成故障。

6、外界異物搭落在線路上造成接地或短路，如：風(fēng)箏、鳥(niǎo)巢、鐵構(gòu)件等異物。

（三）、造成10KV電力線路故障的客觀因素

現(xiàn)階段，大部分供電段多以牽引供電為主，由于10KV電力線路運(yùn)行存在備用電源，相對(duì)不會(huì)發(fā)生較大故障，多年來(lái)管理模式存在重牽引輕電力的情況，對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)投入力度不大，線路狀態(tài)不良，積年累月，設(shè)備故障有井噴發(fā)生的可能性。另外，職工業(yè)務(wù)素質(zhì)不能滿足日益精進(jìn)的設(shè)備運(yùn)行要求，職工存在吃老本、憑經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象，隨著大量新設(shè)備的投運(yùn)，職工素質(zhì)不能滿足設(shè)備運(yùn)行要求，設(shè)備日常維修養(yǎng)護(hù)不到位，造成帶病運(yùn)行，存在安全隱患。

二、現(xiàn)階段針對(duì)線路故障處置采取的主要手段

為確保鐵路運(yùn)輸安全可靠，近年來(lái)在10KV電力設(shè)備的整治上投入上逐漸加大，尤其是配電室微機(jī)保護(hù)改造、遠(yuǎn)動(dòng)箱變的投入，都使故障判斷的時(shí)間比以前有了大幅度的減少。10KV電力線路故障率雖成下降趨勢(shì)，但是，設(shè)備故障還是大量存在，設(shè)備的更新、改造，并不能避免外界侵害以及設(shè)備自身老化造成的各類故障。

（一）、配電室微機(jī)保護(hù)改造以及作用分析

近年來(lái)，隨著設(shè)備的更新改造，微機(jī)保護(hù)裝置在10KV電力系統(tǒng)中得到了廣泛的運(yùn)用。和常規(guī)保護(hù)相比，微機(jī)保護(hù)具有先進(jìn)的原理及結(jié)構(gòu)，可靠性更高，有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力，自動(dòng)地識(shí)別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動(dòng)作。對(duì)于線路保護(hù)，還可以提供故障點(diǎn)的位置（即滿足故障測(cè)距的要求），這將有助于運(yùn)行部門對(duì)事故的分析和處理。雖然，微機(jī)保護(hù)存在大量的優(yōu)點(diǎn)，但是，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，大部分利用的還只是其表面的功能，對(duì)于其深層次的功能還沒(méi)有進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用。并且，值班員對(duì)微機(jī)保護(hù)的實(shí)際功能不夠了解，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)基本都要靠廠家或是專業(yè)檢修人員進(jìn)行處理。

（二）、遠(yuǎn)動(dòng)箱變投運(yùn)以及作用分析

電力遠(yuǎn)動(dòng)箱變的投入運(yùn)行，對(duì)于10KV電力線路運(yùn)行可靠性提供更有效的保證。箱變就是一個(gè)簡(jiǎn)單的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，本身能實(shí)現(xiàn)“三搖”的功能。與以前的設(shè)備相比所用的設(shè)備都是最新型的設(shè)備，穩(wěn)定性增強(qiáng)，故障處理的時(shí)間大大減少。由于箱變內(nèi)的高壓斷路器（ISM）以及低壓開(kāi)關(guān)都可以進(jìn)行遙控操作，調(diào)度可以遙控操作對(duì)線路故障進(jìn)行切除。但是，遠(yuǎn)動(dòng)箱變的投運(yùn)增加了大量的電纜等蔭蔽工程以及隔離開(kāi)關(guān)等接點(diǎn)設(shè)備，出現(xiàn)故障的幾率增加，若箱變本身以及電纜線路發(fā)生故障等，處理起來(lái)的復(fù)雜程度比架空線故障要困難。另外，箱變不能實(shí)現(xiàn)遙調(diào)功能，出現(xiàn)問(wèn)題是必須到現(xiàn)場(chǎng)去解決問(wèn)題。最后，由于在故障自動(dòng)切除裝置工作時(shí)，ISM斷路器會(huì)出現(xiàn)故障閉鎖，必須在故障排除后，進(jìn)行人工復(fù)位，方可恢復(fù)正常運(yùn)行，并且斷路器頻繁操作存在不安全因素，因此，遠(yuǎn)動(dòng)箱變的自動(dòng)隔離10kV故障區(qū)間以及非故障段的自動(dòng)快速恢復(fù)功能實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中一直不能應(yīng)用。

（三）、線路改造以及作用分析

近些年，為了減少10KV電力線路故障率，確保設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定，對(duì)線路改造力度逐年加大，尤其是對(duì)老化設(shè)備進(jìn)行更新、樹(shù)木侵界區(qū)段進(jìn)行更換絕緣導(dǎo)線等改造，都取得了顯著的效果。但是，另一方面，隨著設(shè)備周圍外界環(huán)境的變化，設(shè)備的改造也越來(lái)越多，架空線路改電纜，線路遷移改造，使得線路環(huán)境不斷變化，尤其是大量電纜的投入運(yùn)行，進(jìn)一步加大了故障發(fā)生的幾率。電纜線路屬于隱蔽工程，受破壞的幾率較高，并且電纜故障判斷困難、處置不變，都給故障處置提高了難度。

三、故障測(cè)距應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的可行性分析

雖然通過(guò)近年來(lái)的各種有效措施，10KV電力線路故障率成下降趨勢(shì)，但是在故障點(diǎn)判斷、查找上還是存在一定提升空間。

（一）、存在的主要問(wèn)題以及解決措施

現(xiàn)階段，雖然10KV電力線路故障率逐年下降，多發(fā)故障主要集中在外界環(huán)境影響上，但是在故障區(qū)段的切除、故障的查找上還是主要依靠人員來(lái)完成，尤其是在故障點(diǎn)的判斷上效率較低。為了保證10KV電力線路供電可靠性，保證高質(zhì)量的持續(xù)供電，必須在故障點(diǎn)準(zhǔn)確判斷以及時(shí)間上下功夫。隨著鐵路運(yùn)輸對(duì)信號(hào)供電可靠性、穩(wěn)定性越來(lái)越高，要求10KV供電質(zhì)量以及可靠性也越來(lái)越高。雖然箱變的投入使故障點(diǎn)判斷的時(shí)間比以前有了大幅度的減少，但是，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)在線路首端安裝故障測(cè)距裝置來(lái)對(duì)全線路故障進(jìn)行監(jiān)控。在采取故障測(cè)距裝置后能夠使故障點(diǎn)縮小到更小的范圍，使人工查找故障時(shí)間大為縮短，是有效的、可靠的方法。

（二）、國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史

現(xiàn)階段，針對(duì)鐵路10KV電力線路故障處理，在國(guó)內(nèi)外多建議采用故障測(cè)距裝置對(duì)線路故障點(diǎn)進(jìn)行判斷，以此來(lái)確?？焖倥袛唷⑻幚砉收?。在國(guó)外，早在1935年故障指示器就已經(jīng)利用于34.5KV和230KV的輸電線路中，故障指示器作為故障測(cè)距裝置的前身，但對(duì)測(cè)定故障點(diǎn)位置有較大幫助。二戰(zhàn)以后，美、法、日等國(guó)都取得不少的進(jìn)步，提出了許多新的故障測(cè)距原理，并且故障測(cè)距裝置已經(jīng)投入運(yùn)行。七十年代中期以來(lái)，隨著微機(jī)保護(hù)裝置的開(kāi)發(fā)和投運(yùn)，給電力線路故障測(cè)距的研究提供了新的平臺(tái)，加速了故障測(cè)距裝置的發(fā)展。在現(xiàn)階段，已經(jīng)比較成熟的電力線路故障測(cè)距的方法主要有阻抗法、行波法、故障分析法等幾種方法。

（三）、可行性分析

在國(guó)內(nèi)外，故障測(cè)距裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種等級(jí)電力線路上，在鐵路供電領(lǐng)域，牽引供電故障測(cè)距裝置已得到廣泛的應(yīng)用，并在故障點(diǎn)的判斷上起著積極有效的作用。對(duì)于10KV電力線路，提出故障測(cè)距基于在故障發(fā)生后能夠快速準(zhǔn)確定位故障距離，從而減少人工查找故障點(diǎn)的時(shí)間，減少故障停時(shí)，有效的保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。此外，故障測(cè)距裝置在鐵路牽引供電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用，并且取得了良好的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在現(xiàn)階段，10KV電力線路的故障點(diǎn)判斷還主要集中在人工巡視上面，有了接觸網(wǎng)故障測(cè)距裝置多年可靠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，完全有可能將故障測(cè)距裝置應(yīng)用于10KV電力線路故障點(diǎn)的判斷上。

配電室微機(jī)保護(hù)為線路保護(hù)提供可靠的技術(shù)支持，并且能夠滿足故障測(cè)距的要求?，F(xiàn)階段，電力線路故障測(cè)距的方法主要有阻抗法、行波法、故障分析法，對(duì)于鐵路10KV電力線路來(lái)說(shuō)，由于多數(shù)為架空線路及電纜組成，阻抗法以及故障分析法在實(shí)現(xiàn)起來(lái)都是比較困難的。行波法故障測(cè)距不受運(yùn)行方式、系統(tǒng)參數(shù)等因素的影響，構(gòu)成簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)。只是通過(guò)檢測(cè)行波在故障點(diǎn)及檢測(cè)端之間往返一次的時(shí)間或利用故障點(diǎn)行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間差來(lái)計(jì)算故障距離，具有測(cè)距速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。行波法在理論上有許多獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，因此在鐵路10KV電力線路故障判斷有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 葛耀中.新型繼電保護(hù)與故障測(cè)距原理與技術(shù)[M].成都：西安交通大學(xué)出版社， 1996

[2] 唐華生，梁海斌.10kV電力貫通線故障與測(cè)距方法[J].電氣時(shí)代，2007（04）

[3] 趙翔，何曉瓊.鐵路自閉貫通線路故障定位方法的研究[J].電氣化鐵道，2008（02）