信號電纜備用貫通芯線間增加整流元件的探討

歐陽征

(廣州局集團有限公司職培部株洲職工培訓基地，湖南株洲 412000)

信號電纜備用貫通芯線是信號設備電纜傳輸通道發生故障時，為壓縮故障處理時間，提高信號工應急處理能力，將各種類型的信號設備（道岔、軌道電路、信號機）主干電纜兩根備用芯線從分線盤開始，在經過的方向電纜盒內逐段進行串聯，貫通至最遠端方向電纜盒的電纜通道。筆者2019 年到某電務段某信號工區下現場學習，正值該信號工區開展信號電纜備用貫通芯線間綜合絕緣測試重點工作。在天窗時間內，隨同工區作業人員對區間信號電纜備用貫通芯線間綜合絕緣進行了測試。發現測試電纜備用貫通芯線間綜合絕緣必須要到貫通芯線最末端方向電纜盒，斷開電纜芯線連接處才能測試，從確認，到測試，再恢復，工作時間不超過5 min，而到現場最末端方向電纜盒卻要花費大量時間，耗時、耗力，且開方向電纜盒后存在進潮、進灰（隧道內的方向電纜盒蓋子縫隙處加了玻璃膠密封），以及碰觸其他在用電纜芯線造成次生風險的問題。測試電纜備用貫通芯線間綜合絕緣是一項常規性工作，為減少信號職工的勞動強度，提高檢測效率，在貫通芯線最末端方向電纜盒貫通芯線連接處增加一個整流元件，可以實現不開方向電纜盒的情況下，測試電纜備用貫通芯線間綜合絕緣。

1 在貫通芯線最末端方向電纜盒貫通芯線連接處增加一個整流元件

1.1 目前信號電纜貫通芯線連接方式

為便于檢查信號電纜貫通芯線的連通，在貫通芯線最末端方向電纜盒找一個空閑的兩口或四口的萬可端子，將兩根貫通的電纜芯線插入連通端口即完成芯線連接，在室內分線盤使用萬用表電阻檔就可以測試貫通芯線的電阻值，以達到檢查貫通芯線是否連接良好。當要測試貫通芯線間綜合絕緣時，需到貫通芯線最末端方向電纜盒人工斷開其中一根芯線連接端口，再使用ZC25-3 型絕緣電阻表 測試紅色芯線對白色芯線的綜合絕緣電阻值，如圖1 所示。

圖1 貫通芯線連通及線間絕緣測試圖Fig.1 Test diagram of through-core wires connection and interwire insulation

1.2 信號電纜貫通芯線增加整流元件

在貫通芯線最末端方向電纜盒找兩個空閑的兩口或四口萬可端子，將兩根貫通的電纜芯線插入獨立的端口，兩獨立端口再通過整流元件連接，如圖2 所示。信號工區普遍使用ZC25-3 型絕緣電阻表（500 V，0 ～500 MΩ），以1 km 信號電纜芯線測算：環線電纜芯線為23.5×2=47 Ω，測試線間電流為500/47 ≈10.6 A，整流元件可選用ROHM 羅姆半導體FFSH15120A 整流二極管，電氣參數為重復反向電壓1 200 V、正向電流15 A、正向浪涌電流115 A，封裝TO-247-2 以區別普通整流二極管。

圖2 增加整流元件圖Fig.2 Schematic diagram of adding rectifier element

增加整流元件后，測試電纜備用芯線間電阻時，使用萬用表的電阻檔，將黑表筆（正極）接在白色芯線上連通到二極管的陽極，紅表筆（負極）接在紅色芯線上連通到二極管的陰極，可測試出芯線間電阻值（信號電纜芯線每km 換算直流阻值為23.5 Ω），反之電阻值為無窮大，以確定電纜備用芯線貫通良好。

2 在貫通芯線最末端連接整流元件后，芯線絕緣不良時試驗測試情況

2.1 貫通芯線間出現混線問題時

信號電纜貫通芯線出現混線問題時，兩芯電纜間電阻值將極不穩定，使用ZC25-3 型絕緣電阻表（兆歐表）測試紅色芯線對白色芯線，白色芯線對紅色芯線電阻值時，兆歐表指針會來回擺動或小于1 MΩ，如圖3 所示，此時可判斷兩根芯線間綜合絕緣不良。

圖3 貫通芯線線間混線測試圖Fig.3 Mixing line test diagram between through-core wires

2.2 貫通芯線出現斷線問題時

信號電纜貫通芯線出現斷線問題時，使用ZC25-3 型絕緣電阻表（兆歐表）測試紅色芯線對白色芯線、白色芯線對紅色芯線電阻值均將大于500 MΩ，如圖4 所示，此時可判斷兩根芯線之一或兩根芯線均斷線。

圖4 貫通芯線斷線測試圖Fig.4 Disconnection test diagram of through-core wires

2.3 貫通芯線出現單邊接地問題時

信號電纜貫通芯線出現單邊接地問題時，如圖5所示。

圖5 貫通芯線單根接地原理圖Fig.5 Schematic diagram of single wire grounding of through-core wires

使用ZC25-3 型絕緣電阻表（兆歐表）分別測試紅色芯線對地、白色芯線對地電阻值，再測試兩根芯線間綜合絕緣，若紅色芯線對白色芯線間綜合絕緣電阻值大于500 MΩ，而兩根芯線對地電阻值均小于1 MΩ，此時可判斷紅色芯線接地，如圖6 所示。

圖6 貫通紅色芯線接地測試圖Fig.6 Grounding test diagram of red through-core wire

若紅色芯線對白色芯線間綜合絕緣電阻值大于500 MΩ，而紅色芯線對地電阻值大于500 MΩ，白色芯線對地電阻值小于1 MΩ，此時可判斷白色芯線接地，如圖7 所示。

圖7 貫通白色芯線接地測試圖Fig.7 Grounding test diagram of white through-core wire

2.4 貫通芯線間出現混線且單邊接地問題時

圖8 貫通芯線間混線且單邊接地測試圖Fig.8 Test diagram of mixing line between through-core wires and single-side grounding

信號電纜貫通芯線出現混線且單邊接地問題時，使用ZC25-3 型絕緣電阻表（兆歐表）分別測試紅色芯線對地、白色芯線對地電阻值，再測試兩根芯線間電阻值，3 項測試數據均會小于1 MΩ，此時可判斷紅色芯線和白色芯線之一接地，且兩根芯線間存在混線問題，或者紅色芯線和白色芯線均接地，如圖8 所示。

3 結束結

綜上所述，通過在信號電纜備用貫通芯線末端增加整流元件，可以在一定程度上減少信號工檢測備用芯線線間綜合絕緣的勞動強度，提高作業效率。同時本文通過創建4 種絕緣不良的場景，使用實物測試的方法驗證信號電纜貫通芯線增加整流元件這一設想的正確性及實用性，取得了良好效果。考慮到鐵路信號“故障—安全”原則，信號電纜備用貫通芯線末端增加整流元件只適用于軌道電路、信號機，對轉轍機不適用。

測電纜備用芯線對地綜合絕緣時，使用ZC25-3型絕緣電阻表（兆歐表）測試兩次，第一次測試將L 端連接紅色芯線，E 端連接地線，測試的數據是紅色芯線對地綜合絕緣電阻值。第二次測試將L 端連接白色芯線，E 端連接地線，測試的數據是白色和紅色芯線對地綜合絕緣電阻值。若第一次測試的數據大于20 MΩ，第二次測試的數據小于1 MΩ，確定白色芯線綜合絕緣不良需處理；若第一次和第二次測試數據均小于1 MΩ 時，可確定紅色芯線綜合絕緣不良，而白色芯線綜合絕緣也有可能同時不良，需分別判斷處理。

測電纜備用芯線間綜合絕緣時，使用ZC25-3型絕緣電阻表（兆歐表）測試兩次，第一次測試將L 端連接紅色芯線，E 端連接白色芯線，測試的數據是紅色芯線對白色芯線的綜合絕緣電阻值。第二次測試將L 端連接白色芯線，E 端連接紅色芯線，測試的數據是白色和紅色芯線間電阻值。第一次測試數據大于500 MΩ，說明紅色芯線與白色芯線綜合絕緣良好。第二次測試數據為0 MΩ，說明紅色芯線與白色芯線貫通良好。若第一次和第二次測試數據接近，說明紅色芯線與白色芯線間綜合絕緣不良，存在線間混線問題。