既有線信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)接地故障查找

姚海明

0 概況

鐵路信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的高可靠性、高安全性要求信號(hào)設(shè)備必須有良好的電氣絕緣性能，但是設(shè)備使用過(guò)程中很難保持信號(hào)設(shè)備電氣絕緣性能永久良好。設(shè)備自然老化和改造施工等都是導(dǎo)致信號(hào)設(shè)備電氣絕緣下降，甚至導(dǎo)致接地的重要因素。而且信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電路制式繁多，呈現(xiàn)點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣的局面，一旦發(fā)生接地故障，很難查找故障點(diǎn)。

既有線正在使用中的信號(hào)設(shè)備發(fā)生接地故障，處理時(shí)既要保證行車安全，又要遵守嚴(yán)格的規(guī)章制度，這給故障排查增加了難度，如故障不能及時(shí)排除，將會(huì)威脅安全生產(chǎn)。本文主要就信號(hào)設(shè)備發(fā)生接地故障后的查找處理方法進(jìn)行比較分析，以提高現(xiàn)場(chǎng)接地故障查找效率。

1 故障現(xiàn)象分析

控制電源DC 24 V 在信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)電路中使用最為廣泛，電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備繁多，一旦發(fā)生接地故障，影響最嚴(yán)重，查找也最困難，下面以查找DC 24 V 電源接地故障為例加以分析。圖1 為信號(hào)自動(dòng)控制回路示意圖。

（1）當(dāng)控制回路中A 處發(fā)生接地故障，則導(dǎo)致DC 24 V 電源接地，此時(shí)控制電路暫時(shí)不會(huì)失去控制，但是由此埋下隱患。

（2）當(dāng)繼續(xù)在C 處發(fā)生接地故障后，則A、C 對(duì)DC 24 V 構(gòu)成短路，控制電路對(duì)繼電器失去控制。

（3）當(dāng)A、B 接地或A、D 接地（C、B 或C、D 同理）后，控制電路邏輯混亂，聯(lián)鎖失效。

圖1 信號(hào)自動(dòng)控制回路示意圖

2 故障查找方法比較

2.1 二分之一斷線法

假定電路中發(fā)生一處或多處接地故障，在發(fā)生接地故障控制電路的中間部位斷開(kāi)，如圖1 中以粗豎線為界分開(kāi)，用對(duì)地絕緣測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，判斷接地點(diǎn)接地故障的方向，如果圖1 豎線左邊對(duì)地絕緣為0 Ω，豎線右邊對(duì)地絕緣為+∞，則鎖定豎線左邊部位繼續(xù)使用二分之一斷線法逐段開(kāi)路查找，以此類推，直到找到真正的接地點(diǎn)為止。

該故障查找方案的缺點(diǎn)：當(dāng)接地故障發(fā)生在既有線正在使用中的電務(wù)設(shè)備時(shí)，如果用二分之一斷線法查找接地故障，就要改變電路結(jié)構(gòu)，中斷供電網(wǎng)路，改變電路原理，往往會(huì)查找很久才能解決，有時(shí)甚至不能處理故障，留下長(zhǎng)期隱患。

2.2 疊加電源法

疊加電源法可較快查找控制回路故障點(diǎn)。該方法假定電路中發(fā)生DC +24 V 電源接地或者其他電源接地，采用一個(gè)不同頻率的交流電源通過(guò)變壓器變成低壓后形成測(cè)試電源，一端接地，一端經(jīng)過(guò)滑動(dòng)變阻器與發(fā)生接地故障的DC +24 V 電源并聯(lián)。利用鉗形表對(duì)測(cè)試電源的電流進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)調(diào)整滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)接地電流至合適大小（1 A 左右），對(duì)該電源的所有分路的電流進(jìn)行測(cè)試，若有電流，則說(shuō)明該分路內(nèi)有接地點(diǎn)，則繼續(xù)查找該分路下的下級(jí)分路，直至找到該分路接地點(diǎn)為止；處理完接地故障后繼續(xù)測(cè)試其他分路，以此類推，可找出該電源的所有接地點(diǎn)。

圖2 疊加電源法可較快查找控制回路故障點(diǎn)原理示意圖

如圖2 所示，該查找方法的工作原理：維修天窗點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，在發(fā)生接地故障點(diǎn)所屬的電路中疊加一組不同頻率的外接電源，外接電源的一極（假定為DC +24 V）接入故障電路，外接電源另外一極（假定為DC -24 V）接入信號(hào)機(jī)械室綜合防雷接地極，這樣外接電路通過(guò)部分故障電路網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)綜合接地系統(tǒng)形成閉合回路，用鉗形電流表逐級(jí)測(cè)試這個(gè)故障閉合回路產(chǎn)生的電流值，即可判斷出具體的接地故障點(diǎn)。

2.3 確定最佳方案

對(duì)比上述2 種方法，“疊加電源法”不改變既有設(shè)備電路結(jié)構(gòu)、不斷開(kāi)既有電路、在電務(wù)維修天窗點(diǎn)內(nèi)查找處理接地故障對(duì)既有設(shè)備電路無(wú)副作用，可以把對(duì)行車安全和設(shè)備安全的影響減少到最小程度，查找接地故障時(shí)間迅速。因此確定“疊加電源法”查找接地故障方案為最佳方案。

3 實(shí)施方案（以DC 24 V 電源接地為例）

3.1 接地故障的判斷

用接地兆歐表對(duì)信號(hào)專用電源和傳輸通道進(jìn)行對(duì)地絕緣測(cè)試，即可判斷是否發(fā)生接地故障，然后用萬(wàn)用表分別對(duì)DC +24 V和DC -24 V測(cè)試對(duì)地電壓，記錄測(cè)試結(jié)果并比對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)，如果DC +24 V 對(duì)地電壓為+24 V 左右，則判斷為DC -24 V接地；如果DC -24 V 對(duì)地為-24 V 左右，則判斷為DC +24 V 接地。

3.2 故障查找詳細(xì)步驟

圖3 中粗線為疊加的外接電路，細(xì)線為既有信號(hào)設(shè)備電路網(wǎng)絡(luò)。圖3 中將RX接入DC +24 V 電源接線端子，燈泡另外一端接入室內(nèi)綜合防雷接地端子系統(tǒng)接地極。用鉗形電流表依次測(cè)試控制系統(tǒng)DC +24 V 供電支路。

圖3 故障查找原理圖

第1 步：主干供電分支判斷。

即用鉗形電流表測(cè)試11、12、13、14…..架單個(gè)組合柜直流斷路器RD1 是否有25 Hz（50 Hz）交流電流，如果有，則能確定該組合柜接地，每個(gè)組合柜都進(jìn)行測(cè)試，就能夠確定具體某個(gè)或者某幾個(gè)組合柜接地。將所有的有接地點(diǎn)的主干供電分支查找出來(lái)。

第2 步：次級(jí)供電分支判斷。

每個(gè)組合柜有10 層組合，用鉗形電流表分別測(cè)試每層組合內(nèi)部06-1/2 端子電源線是否有25 Hz（50 Hz）交流電流，就能夠確定具體某個(gè)組合是否接地。如果有，則能確定該組合接地，對(duì)該組合柜每個(gè)組合都進(jìn)行測(cè)試，就能夠確定具體某個(gè)或者某幾個(gè)組合柜接地。將所有的有接地點(diǎn)的次級(jí)供電分支查找出來(lái)。

……

第N 步：末端供電支路判斷。

按照上述方法以此類推，順藤摸瓜，很容易找到真正的故障接地點(diǎn)。

第N+1 步：驗(yàn)證。

改變可調(diào)電阻RX數(shù)值，觀測(cè)電流數(shù)值是否隨電阻的改變而變化。

用移頻表測(cè)試電流的頻率，是否為25 Hz（50 Hz）。

比較第1 步和第N 步的測(cè)試電流數(shù)據(jù)，如果數(shù)值相差不大，即證明接地故障查找完畢；如果數(shù)值相差很大，則說(shuō)明其他點(diǎn)還存在接地故障或者其他點(diǎn)還存在對(duì)地絕緣不良，按照上面所述方法繼續(xù)排查。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，確認(rèn)使用“疊加電源法”在電務(wù)維修天窗點(diǎn)內(nèi)查找接地故障可以不改變控制電路結(jié)構(gòu)，無(wú)副作用，能夠迅速排除接地故障，而且可以把對(duì)行車的影響減少到最小程度。

如發(fā)生其他控制電源接地故障時(shí)，也可以使用“疊加電源法”進(jìn)行查找；如果發(fā)生混電故障，借鑒該方法，會(huì)起到事半功倍的效果。