大西高鐵電力專業常見故障及預防措施

李國東

摘? 要：大西高鐵電力設備主要由電源線（架空+電纜）、區間一級、綜合貫通電纜線路、箱變、電抗器組成，電源線引自供電公司變電站，經配電室調壓后，由區間電纜輸送至箱變，箱變10/0.4kV調壓后給行車設備負荷供電。該文對大西高鐵2014年開通至今筆者單位管內發生的電力設備故障進行梳理、分析，探討如何提高電力專業維管水平。

關鍵詞：大西高鐵? 電力? 故障? 電纜? 干式變壓器? 預防措施? 局放試驗? 直阻測試

中圖分類號：U22 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（b）-0029-02

1? 電力設備故障統計

大西高鐵2014年7月開通至2019年5月間，筆者所在供電段管內共發生電力跳閘69件。

1.1 按故障類型分

供電局故障26件;電源線電纜故障12件;架空電源線故障4件;區間電纜故障9件;站饋電纜故障1件;變壓器故障6件;異物入侵（老鼠）2件;其他原因（電務）8件;RTU板故障1件。

（1）26件供電公司故障中，小豐、龍馬線各5件，李曹線4件，南段、北關線各3件，郭東線2件，馬和、祁縣、雙林、九汲線各1件。

（2）12件電源線電纜故障中，外界施工挖斷電纜10件、電纜本體故障2件。

（3）4件架空電源線故障中，倒樹2件、倒桿1件、外界施工影響1件。

1.2 按故障年份分

2014年5件、2015年5件、2016年9件、2017年20件、2018年25件、2019年5件。其中區間電纜故障，2014—2019年分別為1件、0件、0件、4件、3件、1件;變壓器故障2014—2019年分別為0件、0件、1件、1件、2件、2件。

2? 數據分析

（1）由故障類型件數可知，供電公司故障是影響大西高鐵安全運行最主要因素。筆者所在供電段現有電源線25條，有10條電源線因供電公司故障停電26件，其中小豐、龍馬、李曹、南段、北關、郭東6條電源線供電可靠性最差。經調查，此6條電源線上級全部為35kV變電站，且26件故障中，上級電源為35kV變電站占23件，占比88.5%，110kV變電站占3件，占比11.5%。110kV變電站電源穩定性遠高于35kV變電站。

（2）電源線電纜、架空電源線受外界施工、環境因素影響較大。

（3）由年份統計數據可知，2016年以來，電力設備故障數量明顯增加，除電務因素外（外單位責任），區間電纜故障、變壓器故障問題日益突出。

3? 預防性措施及難點

（1）針對供電公司故障問題，對上級變電站發生故障較頻繁的電源線，及時與供電部門對接、發函，保證供電可靠性;對有條件的電源線，可將上級電源從35kV變電站倒接至110kV變電站（筆者單位2018年將馬和電源線上級變電站從35kV倒接至110kV，供電可靠性明顯提高），同時可將電源線回路從上級變電站改造為專線專柜饋出，杜絕因供電公司同母帶其他線路故障影響高鐵線路供電，提高電源穩定性。

（2）針對電源線受外界施工、環境影響問題。按要求做好周期巡線，除對電力線路外觀檢查外，還要加大外部環境檢查力度，檢查車輛來往密集易碰撞電力支柱、電力線路周邊有無廢棄電桿等隱患;檢查電纜徑路有無開挖取土、附近有無施工等問題。另通過對架空電源線電桿粘貼“高壓危險”警示標志、侵限樹木嚴重區段安裝“嚴禁私自砍伐”警示牌，電源線電纜路徑制作安裝電纜保護警示牌、加裝電纜標樁，可大大降低外界因素對架空電源線及電源線電纜運行影響。

（3）針對區間電纜故障問題。依據《高速鐵路電力管理規則》，一是每半年進行一件設備巡視，重點對中間頭、終端插拔頭處所及電纜運行狀態外觀檢查;二是每年一件檢修作業，重點對電纜絕緣電阻進行搖測。

難點：因區間一級、綜合貫通電纜分別敷設于高鐵線路兩側溝槽蓋板下，天窗點掀蓋板外觀檢查時間短、作業難度大，同時外觀檢查、絕緣電阻測試無法發現電纜本體及電纜中間頭內部缺陷，電纜長期運行發生故障隱患較大。

（4）針對變壓器故障問題，依據《高速鐵路電力管理規則》，一是每月一件設備巡視，重點檢查變壓器各部連接端子有無虛接放電、變壓器運行有無異響，各溫濕度、電壓、電流等儀表顯示有無異常;二是每年一件檢修作業，重點對變壓器絕緣電阻進行搖測。

難點：變壓器絕緣電阻測試無法發現變壓器本體內部匝間缺陷，變壓器長期運行發生故障隱患較大。

4? 難點探索

4.1 區間電纜故障

電力電纜常用的絕緣預防性試驗有絕緣特性試驗和耐壓試驗，其中絕緣特性試驗主要包括絕緣電阻測試、泄露電流及介質損耗角正切值測試;耐壓試驗包括直流耐壓試驗和交流耐壓試驗。幾種試驗方法比較：（1）絕緣電阻測試只能對絕緣結構的總體絕緣水平進行判斷，無法判斷具體隱患處所;（2）電纜直流耐壓試驗后，試驗電纜設備重新投入運行時，工頻交流電壓正極性輸出時將導致在電纜缺陷和其周圍的負極性剩余空間電荷之間形成非常大的電壓梯度，因而會對電纜絕緣造成破壞;（3）交流耐壓試驗優點是試驗頻率等于電力電纜運行工況，缺點是同為破壞性試驗，且電纜是容性負載，其巨大的無功損耗導致需要極大的設備容量。超重的設備重量使工頻試驗方法不能用于現場，常用于電纜制造廠的出廠試驗。實踐中耐壓試驗主要用于對存在缺陷的電纜進行絕緣擊穿，以便充分暴露故障點，方便故障查找處理。

綜上，絕緣電阻測試不能滿足電纜內部絕緣性能檢測要求，耐壓試驗具有一定的破壞性，且儀器現場使用不便，相比較，電纜局放試驗可解決以上問題。

局放試驗主要是依靠電纜自身的電容與系統內置的電感線閥產生LC震蕩，因沒有外界高電壓參與，在對電纜進行檢測的同時，不會對電纜本體絕緣造成傷害，同時其對系統容量要求小，設備體積小，便于攜帶應用。局放試驗不僅能反映電纜絕緣電阻情況，還能對包括泄露電流、介質損耗角正切值等參數反映的絕緣老化狀態進行檢測，主要可以發現以下隱患。

（1）電纜的主絕緣局部存在氣隙缺陷或雜質。

（2）施工遺留缺陷：如電纜頭制作工藝不合格、電纜附件內有雜質、電纜彎曲半徑過小、拉傷、砸傷造成的主絕緣受傷等。

（3）電纜局部存在電樹枝。

4.2 干式變壓器故障

分別對侯馬西站BX3箱變、臨汾西站通信信號變電所燒損的變壓器深度分析。發現故障主要原因有：（1）若變壓器絕緣繞組有薄弱點，變壓器在承受空載沖擊合閘時，沖擊合閘瞬間高壓可能使線圈匝間絕緣、層間絕緣擊穿，造成變壓器線圈燒損;（2）若變壓器高壓線圈匝間或層間絕緣薄弱，長期運行過程中，在電場和磁場的作用下會加快絕緣老化，無法滿足實際工況要求，最終出線匝間、層間短路，造成變壓器線圈燒損。

針對匝間、層間絕緣擊穿問題，通過直阻測試，并對歷年測試數據積累、對比，可以發現變壓器內部線圈匝間參數變化，進而發現缺陷隱患。

5? 補強預防性措施

（1）每年對電力電纜進行局放試驗檢測，可對運行中電纜內部絕緣性能進行評估，及時發現潛在的隱患點，以便超前防范，提高電纜運行可靠性。

（2）每年對變壓器各相高、低壓繞組進行一件整體、分段直阻測試，通過歷年數據對比，可掌握變壓器內部結構運行狀態變化，及時發現并整治變壓器內部缺陷，提高變壓器供電可靠性。

6? 結語

通過對大西高鐵2014年開通以來本段管內電力設備故障分析，逐項制定針對性卡控措施，可大大提高電力設備運行可靠性，同時此文可為高鐵新線開通提供電力維管經驗。

參考文獻

[1] 朱康，李建明.高壓電氣設備試驗方法[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] 譚立成，高楠楠.高壓電氣試驗基礎知識[M].北京：中國電力出版社，2013.

[3] TG/GD109-2015，高速鐵路電力管理規則[S].北京：鐵總運（[2015]49號），2015.