信號電纜燒損事故的分析和思考

朱華金 上海鐵路局電務處

由于客專、高鐵等新線均采用綜合接地系統，各專業設備共用貫通地線，動車運行時貫通地線及其分支連接線中的牽引回流對信號設備的影響不容忽視。下面，就從一起典型事故的調查分析入手，探索其中規律。

1 事故概況

2012年8月8 日11：33開始，客專線某站控制臺先后出現信號機復示器閃光（X、XF、D3、D1），軌道電路紅光帶（站內 3-9DG、IIAG、7-11DG、IAG、1-5DG）、7#道岔失去表示等故障現象。

工作人員現場處理故障時發現該站東部站臺外側100m附近電纜槽內，一根橫在信號電纜下面約0.9m長的連接線（該連接線為45#電桿基礎與貫通地線分支連接線）已經嚴重燒熔斷，與該分支連接線直接接觸的11根信號電纜也受傷嚴重、出現燒損。

2 現場調查

為查明地線分支連接線燒熔和電纜受損具體原因，對該站進行了現場調查和測試。

（1）調查電纜燒損點基本情況。檢查電纜燒損處的45#電桿基礎與貫通地線連接分支線發現，該分支線線徑為35 mm2線，該線一頭做成線鼻子被電桿基礎螺栓可靠壓接，另一頭通過冷壓接頭與地線分支線相連接，冷壓接頭銹蝕已經較為嚴重，其與電桿基礎間的三分之二連線已經熔斷，冷壓接頭與綜合地線端子間無發熱和燒損痕跡。受損電纜全部是與貫通地線連接分支線直接接觸、同溝的電纜。

（2）調查雷擊導致事故的可能性。通過現場儀表測試發現，與地線分支線直接相連的電力電桿基礎螺絲與電桿鋼柱是直接連通的。甩開電桿下部各連接線，直接測試45#電桿以及附近42#電桿對地電阻都是15Ω。如果發生雷擊擊中45#電桿，大部分瞬間強電流就會通過電桿以及對地電阻更小的貫通地線流向大地、而不是具有較大對地電阻的電桿基礎鋼筋。通過與電力部門查證發現事故發生時該電力分相區內并沒有發生跳閘現象。車站值班人員和應急值守人員回憶事故發生時天氣晴好、并無雷聲。查看當天該地天氣預報無雷雨預報。夜間上道檢查也未發現電桿被雷擊中痕跡。由此基本排除雷擊導致地線分支線燒融的可能性。

（3）調查該站東部扼流變等設備連接情況。現場核實牽引變電所在該站西頭，該站側線股道的扼流變斷點全部設置在東部。該站東部下行正線靠近SI出發信號機30m處設一空扼流變，其中心端子有兩根連接線，調查發現其中一根接地（對地電阻為零），另一根應為IG與IIG扼流變之間的橫向連接線，但現場測試兩扼流變間沒有連線直接相通，但該線與42號電桿下部基礎連接螺絲直接相連。IIG扼流變中心連接板上有三根塑封線，調查發現其中一根線接地、第二根與45號接觸網桿塔鋼柱直接相連、第三根應為I、IIG之間橫向連接線，但是不通（見圖 1）。

圖1 該站東部扼流變等設備連接圖

（4）調查該站東部吸上線設置情況。查看該站設計圖紙發現該站站內東西兩頭各設置了一處吸上線。該站東部的吸上線位于SII出發信號機處，該吸上線一頭接到IIG扼流變中心連接板上，另一頭接到45#電桿基礎螺絲上、與電桿直接連通。該吸上線與電桿基礎螺絲相連后應該再通過電桿鋼柱直接與PW安全線進行連接，形成牽引電流回流通道。但是現場調查發現42#、45#電桿均為硬橫梁式鋼柱，鋼柱頂部PW安全線與鋼柱之間并不相通（有單旋式絕緣子進行隔離）。可見該處吸上線與PW安全線實際是假連接（見圖1）。

（5）該站東部牽引電流測試情況。利用麥科信ME2000A型不平衡電流測試儀測試了7趟動車組通過時，該站東部上行線側貫通地線電流，發現當D3302次通過時電流最高達到38A，電流持續時間為118s左右；測試了8趟動車組通過時，該站42#電桿與貫通地線連接分支線電流，發現當D3302次4G停開時該地線分支線電流最高達到68A，電流持續時間為126s左右；測試了7趟動車組通過時，該站東部SII出發信號機處扼流變中心連接板與貫通地線的連接線電流，發現D3102次列車通過IIG時，SII出發信號機處扼流變中心連接板與貫通地線的連接線電流最高達到203 A，電流持續時間為126s左右，而下行列車通過時分支線電流都在70A以下、持續時間也相對較短；測試了6趟動車組通過時，該站繼電器室電纜引入口處電纜匯流排與貫通地線連接線電流，發現當D3204次4G停開時電流最高達到48A，電流持續時間為137s左右。

3 原因分析

（1）正常情況下，鋼軌上的大部分牽引電流主要通過吸上線引至PW安全線（回流線）再送回牽引變電所，但45#號電桿處吸上線與PW安全線并未真正連通。

（2）由于吸上線勾通了S行正線鋼軌和45#電桿地線分支線的牽引回流分流通道，（45#電桿基礎鋼筋對地又有15 Ω對地電阻）反而直接把動車通過時鋼軌上的大部分牽引電流引到地線分支線上。

（3）前后方的吸上線距離SII出發信號機至少1.5km之外，動車通過SII信號機附近時鋼軌牽引電流要通過遠處吸上線流回變電所要受到一定鋼軌阻抗的阻礙。

（4）45#電桿地線分支線施工工藝存在嚴重缺陷，綜合接地端子應固定在電纜槽道外側，地線分支線與電纜同溝敷設、沒有進行物理隔離。

（5）45#電桿地線分支線中間采用冷壓接頭，而冷壓接頭銹蝕已經較為嚴重，在事故前一天暴雨侵蝕下地線分支線電阻進一步增大。

在上述不利因素的共同作用下，事故當天上午11點左右，當D3302次動車組運行至45#電桿附近時，高達68A的牽引電流通過45#電桿基礎下部（存在較高電阻的）地線分支線流向貫通地線，致使地線分支線發生過熱燒熔，不久與其接觸的電纜槽內電纜也被徹底燒壞，導致事故發生。

4 思考及建議

（1）測試發現在沒有列車運行情況下，電化區段貫通地線內部幾乎沒有電流流過，只有在有列車附近通過時，貫通地線才有短時間的電流流過；在動車組通過附近時，貫通地線電流時間一般不超過1min；如果動車組進站停開，附近貫通地線上電流持續時間一般不超過3 min。

（2）在橫向連接線可靠連接情況下，有動車組通過附近時，上下行側貫通地線均有短時間的牽引電流流過，列車運行側貫通地線電流明顯大于另一側貫通地線流過的電流。也可以看出，扼流變橫向連接線對動車組牽引回流的分流起到非常重要的作用；甚至在鋼軌回流不暢時，可以將本鋼軌通道上大電流引至另外鋼軌通道分流。因此，該站東側I、IIG之間橫向連接線需要連通，以防牽引回流不暢。

（3）電力電桿基礎鋼筋并不完全是可靠接地，測試發現不少電桿鋼柱對地有15Ω左右電阻，在發生雷擊電桿鋼柱時絕大部分強電流還是要通過電桿與貫通地線的分支連接線向貫通地線進行泄流。同時，與吸上線直接相連的電桿與貫通地線連接分支線，在列車通過附近時電流較大，如該站42#電桿處電流峰值達到68A，只要地線分支線接觸電阻稍大一些，很容易使分支線過熱燒損。因此，強電設備的接地引接線必須要與電纜等信號設備完全分開。

（4）調查時發現，該站部分正線扼流變中心連接板與貫通地線直接進行了相連，由于這些線在列車通過時電流非常大，有的甚至超過200A，這些地線連接線施工時如果與我們的信號分支電纜同溝，對分支電纜的威脅就會非常大，因此建議拆除這些非吸上線設置點的地線連接線。

（5）室外吸上線設置需要加強檢查，防止假連接。該站的45#電桿處，雖然通過吸上線扼流變與電桿鋼柱已經連接，但由于鋼柱頂部PW安全線與鋼柱之間有單旋式絕緣子進行了隔離，實際電路并未連通。更為重要的是吸上線把扼流變的大電流通過電桿下部地線分支線直接引到貫通地線上，導致貫通地線及其分支連接線上面的電流增大，分支線容易過熱燒融，因此，在后續的高鐵、客專線路驗收中應該注意檢查吸上線的連接是否可靠。

（6）室外貫通地線不宜與繼電器室內電纜成端匯流排直接相連，而是應該按照施工規范直接與信號樓建筑物綜合地網相連。這樣貫通地線上面的電流可以直接流向綜合地網，從而可以大幅減少電纜鋼帶和鋁護套上面的電流。

（7）在雙端接地情況下該站在動車經過時電纜屏蔽層電流高達48A，貫通地線上面的部分電流經過電纜鋼帶和鋁護套向牽引變電所方向流動，導致電纜屏蔽層電流較大，如果該站發生鋼軌回流不暢，大部分牽引回流就可能會通過電纜鋼帶和鋁護套進行流動，電纜面臨被燒損的風險。因此，建議將該站電纜雙端接地改為單端接地。

（8）由于工程開通后再整治的工作量過大，按照施工規范要求，將貫通地線、室外扼流變地線分支線、電桿下部的地線分支線全部納入施工驗收范圍，進行重點驗收,提前卡控。