既有線信號自動控制系統接地故障查找

姚海明

0 概況

鐵路信號自動控制系統的高可靠性、高安全性要求信號設備必須有良好的電氣絕緣性能，但是設備使用過程中很難保持信號設備電氣絕緣性能永久良好。設備自然老化和改造施工等都是導致信號設備電氣絕緣下降，甚至導致接地的重要因素。而且信號系統設備結構復雜、電路制式繁多，呈現點多、線長、面廣的局面，一旦發生接地故障，很難查找故障點。

既有線正在使用中的信號設備發生接地故障，處理時既要保證行車安全，又要遵守嚴格的規章制度，這給故障排查增加了難度，如故障不能及時排除，將會威脅安全生產。本文主要就信號設備發生接地故障后的查找處理方法進行比較分析，以提高現場接地故障查找效率。

1 故障現象分析

控制電源DC 24 V 在信號自動控制系統電路中使用最為廣泛，電路網絡結構復雜、設備繁多，一旦發生接地故障，影響最嚴重，查找也最困難，下面以查找DC 24 V 電源接地故障為例加以分析。圖1 為信號自動控制回路示意圖。

（1）當控制回路中A 處發生接地故障，則導致DC 24 V 電源接地，此時控制電路暫時不會失去控制，但是由此埋下隱患。

（2）當繼續在C 處發生接地故障后，則A、C 對DC 24 V 構成短路，控制電路對繼電器失去控制。

（3）當A、B 接地或A、D 接地（C、B 或C、D 同理）后，控制電路邏輯混亂，聯鎖失效。

圖1 信號自動控制回路示意圖

2 故障查找方法比較

2.1 二分之一斷線法

假定電路中發生一處或多處接地故障，在發生接地故障控制電路的中間部位斷開，如圖1 中以粗豎線為界分開，用對地絕緣測試儀進行測試，判斷接地點接地故障的方向，如果圖1 豎線左邊對地絕緣為0 Ω，豎線右邊對地絕緣為+∞，則鎖定豎線左邊部位繼續使用二分之一斷線法逐段開路查找，以此類推，直到找到真正的接地點為止。

該故障查找方案的缺點：當接地故障發生在既有線正在使用中的電務設備時，如果用二分之一斷線法查找接地故障，就要改變電路結構，中斷供電網路，改變電路原理，往往會查找很久才能解決，有時甚至不能處理故障，留下長期隱患。

2.2 疊加電源法

疊加電源法可較快查找控制回路故障點。該方法假定電路中發生DC +24 V 電源接地或者其他電源接地，采用一個不同頻率的交流電源通過變壓器變成低壓后形成測試電源，一端接地，一端經過滑動變阻器與發生接地故障的DC +24 V 電源并聯。利用鉗形表對測試電源的電流進行測試，通過調整滑動變阻器調節接地電流至合適大小（1 A 左右），對該電源的所有分路的電流進行測試，若有電流，則說明該分路內有接地點，則繼續查找該分路下的下級分路，直至找到該分路接地點為止；處理完接地故障后繼續測試其他分路，以此類推，可找出該電源的所有接地點。

圖2 疊加電源法可較快查找控制回路故障點原理示意圖

如圖2 所示，該查找方法的工作原理：維修天窗點時間內，在發生接地故障點所屬的電路中疊加一組不同頻率的外接電源，外接電源的一極（假定為DC +24 V）接入故障電路，外接電源另外一極（假定為DC -24 V）接入信號機械室綜合防雷接地極，這樣外接電路通過部分故障電路網絡、信號綜合接地系統形成閉合回路，用鉗形電流表逐級測試這個故障閉合回路產生的電流值，即可判斷出具體的接地故障點。

2.3 確定最佳方案

對比上述2 種方法，“疊加電源法”不改變既有設備電路結構、不斷開既有電路、在電務維修天窗點內查找處理接地故障對既有設備電路無副作用，可以把對行車安全和設備安全的影響減少到最小程度，查找接地故障時間迅速。因此確定“疊加電源法”查找接地故障方案為最佳方案。

3 實施方案（以DC 24 V 電源接地為例）

3.1 接地故障的判斷

用接地兆歐表對信號專用電源和傳輸通道進行對地絕緣測試，即可判斷是否發生接地故障，然后用萬用表分別對DC +24 V和DC -24 V測試對地電壓，記錄測試結果并比對測試數據，如果DC +24 V 對地電壓為+24 V 左右，則判斷為DC -24 V接地；如果DC -24 V 對地為-24 V 左右，則判斷為DC +24 V 接地。

3.2 故障查找詳細步驟

圖3 中粗線為疊加的外接電路，細線為既有信號設備電路網絡。圖3 中將RX接入DC +24 V 電源接線端子，燈泡另外一端接入室內綜合防雷接地端子系統接地極。用鉗形電流表依次測試控制系統DC +24 V 供電支路。

圖3 故障查找原理圖

第1 步：主干供電分支判斷。

即用鉗形電流表測試11、12、13、14…..架單個組合柜直流斷路器RD1 是否有25 Hz（50 Hz）交流電流，如果有，則能確定該組合柜接地，每個組合柜都進行測試，就能夠確定具體某個或者某幾個組合柜接地。將所有的有接地點的主干供電分支查找出來。

第2 步：次級供電分支判斷。

每個組合柜有10 層組合，用鉗形電流表分別測試每層組合內部06-1/2 端子電源線是否有25 Hz（50 Hz）交流電流，就能夠確定具體某個組合是否接地。如果有，則能確定該組合接地，對該組合柜每個組合都進行測試，就能夠確定具體某個或者某幾個組合柜接地。將所有的有接地點的次級供電分支查找出來。

……

第N 步：末端供電支路判斷。

按照上述方法以此類推，順藤摸瓜，很容易找到真正的故障接地點。

第N+1 步：驗證。

改變可調電阻RX數值，觀測電流數值是否隨電阻的改變而變化。

用移頻表測試電流的頻率，是否為25 Hz（50 Hz）。

比較第1 步和第N 步的測試電流數據，如果數值相差不大，即證明接地故障查找完畢；如果數值相差很大，則說明其他點還存在接地故障或者其他點還存在對地絕緣不良，按照上面所述方法繼續排查。

4 結束語

通過現場驗證，確認使用“疊加電源法”在電務維修天窗點內查找接地故障可以不改變控制電路結構，無副作用，能夠迅速排除接地故障，而且可以把對行車的影響減少到最小程度。

如發生其他控制電源接地故障時，也可以使用“疊加電源法”進行查找；如果發生混電故障，借鑒該方法，會起到事半功倍的效果。