應用故障測距快速判斷10KV鐵路電力線路故障的調查研究

呂國民

摘 要：本文主要是通過鐵路10KV電力線路運行及維護的現(xiàn)狀，提出目前影響安全的電力線路故障處理問題。介紹了鐵路系統(tǒng)10KV電力線路故障產生的原因，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間，及時恢復供電，減少對運輸生產的干擾。主要是結合10KV電力線路故障處置的發(fā)展現(xiàn)狀分析故障測距在實際生產中的應用。

關鍵詞：10KV電力線路 故障處理 故障測距

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，點多線長，路徑復雜，設備受環(huán)境以及氣候影響較大，出現(xiàn)故障幾率較大，并且存在不可預見性。現(xiàn)階段在故障區(qū)段的切除、故障的查找上都是靠人工來完成的，需要大量的人力、物力，在故障點的查找上時間較慢，造成故障處理的延時。快速處理電力線路故障一直是需要解決的鐵路運輸生產實際問題。

一、10KV電力線路故障對鐵路運輸?shù)挠绊?/p>

10KV電力系統(tǒng)是鐵路運輸生產的主要能源，10KV電力線路的主要功能就是給信號設備提供高質量和高可靠性的電能。信號設備的正常運轉是確保列車正常準點、安全運行的重要保證，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，但線路本身點多線長，受外界影響較大，外界侵害不可預知。怎樣縮短故障停電時間，快速的處理故障，是確保鐵路運輸安全的重要手段。在設備更新改造的基礎上，故障率雖然降低，但是我們在生產實際中故障點的準確判斷仍然是一個主要面臨的難點。

（二）、造成10KV電力線路故障的主觀因素

通過對近年來，本單位發(fā)生的故障進行匯總分析，簡單總結，10KV電力設備的故障發(fā)生的主要原因有一下幾個方面。

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、設備原因造成故障，如連接線夾斷裂造成缺相、導線接頭工藝不達標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，如大風造成倒樹壓在線路上，天氣驟升或驟降造成的混線或斷線。

5、設備缺陷處理不及時造成故障。

6、外界異物搭落在線路上造成接地或短路，如：風箏、鳥巢、鐵構件等異物。

（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電力線路運行存在備用電源，相對不會發(fā)生較大故障，多年來管理模式存在重牽引輕電力的情況，對電力設備運行維護投入力度不大，線路狀態(tài)不良，積年累月，設備故障有井噴發(fā)生的可能性。另外，職工業(yè)務素質不能滿足日益精進的設備運行要求，職工存在吃老本、憑經(jīng)驗的現(xiàn)象，隨著大量新設備的投運，職工素質不能滿足設備運行要求，設備日常維修養(yǎng)護不到位，造成帶病運行，存在安全隱患。

二、現(xiàn)階段針對線路故障處置采取的主要手段

為確保鐵路運輸安全可靠，近年來在10KV電力設備的整治上投入上逐漸加大，尤其是配電室微機保護改造、遠動箱變的投入，都使故障判斷的時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，但是，設備故障還是大量存在，設備的更新、改造，并不能避免外界侵害以及設備自身老化造成的各類故障。

（一）、配電室微機保護改造以及作用分析

近年來，隨著設備的更新改造，微機保護裝置在10KV電力系統(tǒng)中得到了廣泛的運用。和常規(guī)保護相比，微機保護具有先進的原理及結構，可靠性更高，有極強的綜合分析和判斷能力，自動地識別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動作。對于線路保護，還可以提供故障點的位置（即滿足故障測距的要求），這將有助于運行部門對事故的分析和處理。雖然，微機保護存在大量的優(yōu)點，但是，我們在實際應用的過程中，大部分利用的還只是其表面的功能，對于其深層次的功能還沒有進行有效的開發(fā)以及應用。并且，值班員對微機保護的實際功能不夠了解，出現(xiàn)問題時基本都要靠廠家或是專業(yè)檢修人員進行處理。

（二）、遠動箱變投運以及作用分析

電力遠動箱變的投入運行，對于10KV電力線路運行可靠性提供更有效的保證。箱變就是一個簡單的綜合自動化系統(tǒng)，本身能實現(xiàn)“三搖”的功能。與以前的設備相比所用的設備都是最新型的設備，穩(wěn)定性增強，故障處理的時間大大減少。由于箱變內的高壓斷路器（ISM）以及低壓開關都可以進行遙控操作，調度可以遙控操作對線路故障進行切除。但是，遠動箱變的投運增加了大量的電纜等蔭蔽工程以及隔離開關等接點設備，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，處理起來的復雜程度比架空線故障要困難。另外，箱變不能實現(xiàn)遙調功能，出現(xiàn)問題是必須到現(xiàn)場去解決問題。最后，由于在故障自動切除裝置工作時，ISM斷路器會出現(xiàn)故障閉鎖，必須在故障排除后，進行人工復位，方可恢復正常運行，并且斷路器頻繁操作存在不安全因素，因此，遠動箱變的自動隔離10kV故障區(qū)間以及非故障段的自動快速恢復功能實際運行過程中一直不能應用。

（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，確保設備運行安全穩(wěn)定，對線路改造力度逐年加大，尤其是對老化設備進行更新、樹木侵界區(qū)段進行更換絕緣導線等改造，都取得了顯著的效果。但是，另一方面，隨著設備周圍外界環(huán)境的變化，設備的改造也越來越多，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行，進一步加大了故障發(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、故障測距應用于生產實際的可行性分析

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

（一）、存在的主要問題以及解決措施

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完成，尤其是在故障點的判斷上效率較低。為了保證10KV電力線路供電可靠性，保證高質量的持續(xù)供電，必須在故障點準確判斷以及時間上下功夫。隨著鐵路運輸對信號供電可靠性、穩(wěn)定性越來越高，要求10KV供電質量以及可靠性也越來越高。雖然箱變的投入使故障點判斷的時間比以前有了大幅度的減少，但是，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，可以通過在線路首端安裝故障測距裝置來對全線路故障進行監(jiān)控。在采取故障測距裝置后能夠使故障點縮小到更小的范圍，使人工查找故障時間大為縮短，是有效的、可靠的方法。

（二）、國內外發(fā)展歷史

現(xiàn)階段，針對鐵路10KV電力線路故障處理，在國內外多建議采用故障測距裝置對線路故障點進行判斷，以此來確保快速判斷、處理故障。在國外，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距裝置的前身，但對測定故障點位置有較大幫助。二戰(zhàn)以后，美、法、日等國都取得不少的進步，提出了許多新的故障測距原理，并且故障測距裝置已經(jīng)投入運行。七十年代中期以來，隨著微機保護裝置的開發(fā)和投運，給電力線路故障測距的研究提供了新的平臺，加速了故障測距裝置的發(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

在國內外，故障測距裝置已經(jīng)廣泛應用于各種等級電力線路上，在鐵路供電領域，牽引供電故障測距裝置已得到廣泛的應用，并在故障點的判斷上起著積極有效的作用。對于10KV電力線路，提出故障測距基于在故障發(fā)生后能夠快速準確定位故障距離，從而減少人工查找故障點的時間，減少故障停時，有效的保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。此外，故障測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行經(jīng)驗。在現(xiàn)階段，10KV電力線路的故障點判斷還主要集中在人工巡視上面，有了接觸網(wǎng)故障測距裝置多年可靠的運行經(jīng)驗，完全有可能將故障測距裝置應用于10KV電力線路故障點的判斷上。

配電室微機保護為線路保護提供可靠的技術支持，并且能夠滿足故障測距的要求。現(xiàn)階段，電力線路故障測距的方法主要有阻抗法、行波法、故障分析法，對于鐵路10KV電力線路來說，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現(xiàn)起來都是比較困難的。行波法故障測距不受運行方式、系統(tǒng)參數(shù)等因素的影響，構成簡單、容易實現(xiàn)。只是通過檢測行波在故障點及檢測端之間往返一次的時間或利用故障點行波到達線路兩端的時間差來計算故障距離，具有測距速度快、精度高的優(yōu)點。行波法在理論上有許多獨到的優(yōu)點，因此在鐵路10KV電力線路故障判斷有著非常廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 葛耀中.新型繼電保護與故障測距原理與技術[M].成都：西安交通大學出版社， 1996

[2] 唐華生，梁海斌.10kV電力貫通線故障與測距方法[J].電氣時代，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）