廣西沿海高速鐵路電力貫通線瞬時短路故障分析

毛謝華

（廣西沿海鐵路股份有限公司欽州供電段，助理工程師，廣西 欽州）

廣西沿海高速鐵路（以下簡稱“沿海高鐵”）是我國西南地區出海大通道的主要鐵路運輸通道，是北部灣城市的交通大動脈，主要包括邕北高鐵、欽防高鐵。沿海高鐵沿線行車設備均采用一級、綜合全電纜貫通線路供電，該供電方式相較于普鐵架空貫通線路供電穩定性較高，且受外部環境因素影響較小。但自2013 年底沿海高鐵投運以來，高鐵沿線電力貫通線瞬時短路故障頻發。僅2016 年2 月至8 月期間，電力貫通線瞬時短路故障發生就達19 件，嚴重影響了高鐵沿線行車設備供電穩定性。本文對引發沿海高鐵電力貫通線瞬時短路故障因素進行歸納分析，從中找出規律性認識，以便于現場檢維修作業提前發現、整治電力設備潛在的隱患，避免隱患點惡化形成永久性故障造成大范圍停電事故。

1 電力貫通線瞬時短路特點

沿海高鐵電力貫通線電纜選型、高壓柜結構、配電所貫通饋線保護投退設置等均與南寧局集團公司管內其他高鐵線路有很大差異，可供學習參考的高鐵電力貫通線瞬時短路故障處置經驗較少。沿海高鐵配電所貫通饋線主供回路“重合閘”保護設為“退出”，備供回路“備自投”保護設為“投入”。貫通線供電臂長度均為50 kM 左右，由于瞬時短路故障發生后“備自投”立即恢復線路供電，故障點不能直接隔離，形成了該類型故障突發性強，故障點隱蔽性高、排查范圍廣等特點。且高鐵電力貫通線均采用雙回路多方向電源供電，作業安全風險系數較高，排查難度較大。針對此類故障隱患排查，作業人員須嚴格執行安全作業標準，深入現場逐一對電力設備進行摸排、篩選。

2 跳閘案例

為了準確找到故障成因，我們從廣西沿海高速鐵路電力貫通線瞬時短路故障庫中隨機選取3例進行分析，力求從中得出規律性認識，進而有效指導解決此設備使用出現的共性問題。

2.1 案例一2016 年5 月13 日11 h 15 min，天氣：晴。合浦配電所綜合962#斷路器過流II 段保護動作，欽州東配電所綜合961#斷路器備自投成功。合浦配電所綜合962#斷路器動作值Ia=4.46 A、Ib=5.53 A、Ic=1.51 A，流互變比30/5。過流II 段保護整定值為4.2 A，動作時間0.1 S，斷路器屬于正常保護動作。故障原因、故障點位置未能在第一時間查明。

2.2 案例二2016 年6 月8 日4 h 45 min，天氣：陰。欽州東配電所一級951#斷路器過流II 段保護動作，大塘配電所一級952#斷路器備自投成功。欽州東配電所一級951#斷路器動作值

Ia=7.92 A、Ib=39.08 A、Ic=7.21 A，流互變比20/5。過流II段保護整定值8.5 A，動作時間0.2 S，斷路器屬于正常保護動作。故障原因、故障點位置未能在第一時間查明。

2.3 案例三2016 年8 月13 日6 h 27 min，天氣：晴。合浦配電所一級951#斷路器過流II 段保護動作，北海配電所一級952#斷路器備自投成功。合浦配電所一級951#斷路器動作值

Ia=39.28 A、Ib=3.15 A、Ic=2.52 A，流互變比20/5。過流II 段保護整定值5 A，動作時間0.1 S，斷路器屬于正常保護動作。故障原因、故障點位置未能在第一時間查明。

3 原因分析

通過組織有關人員對高鐵電力貫通線瞬時短路故障進行針對性的排查，重點對現場電力設備進行認真細致逐一檢查、測量、試驗、分析和對比，并充分考慮廣西沿海地區高溫、高濕等氣候環境特點與故障的關聯影響，分析判斷引起高鐵電力貫通線瞬時短路故障的因素主要有以下幾個方面：

3.1 凝露引起爬電和閃絡沿海高鐵沿線基站、直放站、中繼站箱變及電力遠動間高壓柜均配置全密封SF6 氣體柜，共計154 臺。占全線高壓柜總數量81%。該類型高壓柜電纜進出線插拔頭底座套管（柜內側）、柜內母線及高壓斷路器均密封于氣室內。沿線紅外、綜合工區、綜合探測機房箱變均配置普通非密封高壓柜，共計37臺。占全線高壓柜總數量19%。相較于全密封SF6 氣體柜，該類型高壓柜易受凝露爬電、異物侵入等因素影響。

廣西沿海地區屬于亞熱帶季風型海洋氣候，沿線箱變都是安裝于室外，設備常年處于高溫、高濕環境下運行。加之，沿海地區突發性降雨較多，降雨量較大，部分箱變基礎內電纜預留井受地理環境、地表水位、排水速度等多方面因素影響，雨季井內積水嚴重，致使箱變內部空氣濕度過大，電氣材料、元件絕緣降低，極易成為產生故障的因數。

此外，高鐵沿線箱變內加熱器一般設置于低壓室，部分箱變高壓柜為非密封式普通高壓柜，在相對封閉的高壓柜內部并未安裝加熱器。電纜終端頭及柜內母排、線纜、絕緣底座、絕緣套管表面易出現凝露現象，引起絕緣層表面爬電、閃絡。圖1為高壓柜內絕緣線表面凝露現象示意圖，圖2 為凝露導致電纜頭爬電燒損示意圖

圖1 高壓柜內絕緣線表面凝露現象

圖2 凝露導致電纜頭爬電燒損示意圖

3.2 高壓柜存在設計缺陷部分廠家為減小高壓柜體積、降低設備制造成本，高壓柜內母排使用單芯絕緣線代替。相較于母排，高壓柜生產廠家對絕緣線與柜體距離、絕緣線線間距離未做任何要求，部分絕緣線相互交叉觸碰。未考慮高壓柜內絕緣線線耳裸露導體沿絕緣線表面爬電至最近短路點爬距是否滿足規范要求。當絕緣線表面積塵臟污或凝露到一定程度時，絕緣層表面形成爬電、閃絡引起瞬時短路。圖3 為高壓柜內因絕緣線相互接觸、凝露爬電形成短路燒損絕緣線的示意圖。

圖3 高壓柜內因短路燒損絕緣線示意圖

3.3 異物侵入非密封式普通高壓柜高壓電纜接線端雖已采用絕緣插拔頭安裝，但插拔頭安裝底座另一端采用普通母排或絕緣線連接，致使接線端子導體外漏。由于高壓柜接地線母排進入柜體處存在較大縫隙，箱變封堵有漏洞時，小動物進入高壓柜內引起瞬時短路故障。

箱變變壓器高壓接線端子裸露未設置絕緣防護措施，箱變封堵有漏洞時，小動物進入變壓器室接近、觸碰變壓器高壓接線端子，引起瞬時短路故障。

4 預防措施

4.1 加強防凝露裝置運行管理高鐵沿線箱變、遠動間均設置有排風機、加熱器等防凝露裝置，要加強檢查、調試并按要求設置裝置啟停參數，確保防凝露裝置可靠運行。通過對通風量及箱變內部溫度的控制，加快柜內外空氣交換，減小柜內外溫度及濕度差，從而減少凝露發生。針對高鐵沿線箱變非密封式普通高壓柜，可優化凝露傳感器、加熱器設置位置，以防止局部區域的防控漏洞。

4.2 調整空氣間隙及增加爬電距離調整高壓柜內單芯絕緣線線耳安裝角度，增大絕緣線對柜體、絕緣線相間空氣間隙，避免防凝露裝置故障失效發生凝露時因絕緣距離不夠引起爬電、閃絡。調整后空氣間隙仍不滿足要求處所可增設絕緣支撐構件，增加爬電距離，防止閃絡發生。

圖4 調整絕緣線間距增加絕緣構件

4.3 防異物侵入為防止小動物接近、觸碰高壓柜內母線或變壓器高壓接線端子造成放電、短路，箱變電纜進出口、高壓開關柜纜線通道及柜體縫隙要完全封堵。電纜預留進出口等較大通道要設置防止老鼠破壞封堵物的措施。在變壓器接線端子增設絕緣護套，增加防范措施，以確保電力設備安全穩定運行。

4.4 嚴格執行電力設備定期保養制度要定期對電力設備進行檢查、測量、清掃，調整、更換易損易耗原件，及時發現設備隱患，確保設備工作狀態良好。避免因凝露傳感器積塵影響靈敏度、濕度控制器損壞導致防凝露裝置失效和絕緣積塵受潮、臟污發霉引起爬電閃絡等隱患持續發展惡化，引發電力設備故障造成停電事故。

4.5 落實設備故障及隱患調查分析制度高鐵電力設備搶修應遵循“快速隔離故障區段，恢復非故障區段供電，先通后復，保證行車通暢”的原則。搶修過程中要注意保存現場故障、隱患設備的影像、數據參數、故障部件等原始資料及物件，以現場實際情況為依據，結合后臺監測數據，及時分析確定導致故障、隱患形成的因素。建立電力設備故障、隱患問題庫，實時更新、分析、對比，抓好故障、隱患源頭把控。提前發現、整治電力設備潛在的隱患，避免隱患點惡化形成永久性故障造成大范圍停電事故。

5 結束語

經過對沿海高鐵電力貫通線瞬時短路故障進行排查整治，對存在缺陷的設備進行改造，現該類型故障已經基本消除，高鐵電力設備供電穩定性得到了大幅度提升。隨著高鐵電力設備供電質量、安全性、可靠性等要求的不斷提高，電力貫通線故障處理、應急處置也越發需要緊迫高效。此文對沿海高鐵電力貫通線瞬時短路故障進行分析總結、提出預防措施，供現場作業人員交流經驗、借鑒參考。