機場助航燈光電纜主回路故障診斷與排除

胡義柱

（寧夏回族自治區銀川河東機場供電站，銀川 750009）

1 引言

在助航燈光供電系統中，燈光電纜作為傳輸電能的主要設施會因種種原因出現故障，給飛行安全帶來隱患和威脅，輕則造成航班復飛，重則導致機場關閉。本人結合自己的實際工作經驗，就關于燈光電纜故障的診斷與排除做一些論述。

2 機場助航燈光回路簡介

2.1 燈光回路的構成

機場助航燈光電纜回路由主電纜、隔離變壓器、隔離變壓器一次連接器、二次連接器、燈具及燈泡六個部分組成。其中，主電纜、隔離變壓器及隔離變壓器一次連接器構成燈光供電的主回路。因主回路電源電壓一般為5kV左右的高壓，這一部分出現的故障稱為主回路故障或高壓回路故障。隔離變壓器二次連接線、燈具和燈泡工作在隔離變壓器的二次端，工作電壓最高不超過 40V，這一部分故障稱為二次端故障或低壓故障。本文只討論燈光主回路故障的診斷與排除。

圖1 助航燈光電纜回路示意圖

由圖1可以看出，助航燈光電纜回路是典型的串聯電路，運用串聯電路的優點是回路中流過各個隔離變壓器的電流值是相同的，所有燈泡都以相同電流運行，因而光強也是相同的；整個電路可以使用同一芯線截面和同一額定電壓的電芯電纜，當回路中有接地故障點時容易查找。

但是串聯電路最大的缺點是若有任何一點開路將使整個電路都不能正常工作。又由于電纜通常分布在數平方公里的范圍內，尋找故障點也比較困難。

2.2 主回路故障類型

助航燈光電纜主回路的常見故障可分為電纜開路故障，電纜對地絕緣降低故障及同時含有此兩種故障的復合型故障。

開路故障一般是電纜斷裂所致，回路直流電阻大于正常數值或為無窮大（當電纜完全斷開時直流電阻為無窮大；而電纜的芯線或金屬屏蔽層某處似連非連，接頭部分芯線或屏蔽線處理不好則會顯示一定數值的電阻。）

開路故障確切定義為：電纜的導體損傷導致導體斷開或似斷非斷的情況，導體包括電纜的芯線和金屬屏蔽層。斷線故障是開路故障的一個特例。

斷點完全斷開時回路中電流為 0，燈光熄滅；未完全斷開似連非連時電流微弱，燈光很暗。

絕緣降低故障通常稱之為接地故障，故障時電纜的對地絕緣電阻為0，直流電阻小于100?（圖2）。

復合型故障則最復雜，故障電纜直流電阻高于正常值，絕緣電阻幾乎為0。

圖2 開路故障

圖3 接地故障示意圖

從故障的影響范圍來看，開路故障直接影響助航燈光的照明，嚴重時會導致機場關閉。接地故障只有一個接地點時不會影響燈光工作，若出現兩個以上的故障點，會使燈光有一段不亮或變暗（圖3）。復合型故障隨時會引起助航燈光的關閉，是飛行安全最大隱患。

2.3 助航燈光電纜構成

為了更好地排除燈光電纜故障，有必要了解助航燈光主回路電纜的構造。

機場助航燈光電纜是根據我國民航機場建設的現狀和實際使用要求而研制開發的高新技術產品。它是應用工業電子加速器所產生的電子射線對高分子材料進行改性而獲得的具有高機械強度、耐老化性能和優良電性能的絕緣材料。實現了產品的耐電壓等級高、機械強度高，可以滿足機場惡劣的環境條件，使用壽命長達30年以上，很大程度上確保了目視助航燈光的安全運行。

銀川機場現使用的是 YJYD-3.6/6kV-1×6輻照交聯機場助航燈光電纜。主要由五部分組成：導體芯線、絕緣層、半導電層、金屬屏蔽層、外護套層。這五部分中的任何一部分出現問題都可以認為是電纜有故障。

主電纜是助航燈光能量傳輸的通路，一般采用三同軸電纜。

2）拓寬培訓途徑，開展多樣式安全培訓。可以將現場教學答疑、創新培訓內容、專題專項講座、播放操作視頻、明確違規誤區、實地應急演練、網絡學習考核等方式有機結合，采取多種多樣的安全培訓模式，豐富培訓內容，積極調動參訓者學習興趣，從而提升安全培訓效果，降低由實驗人員能力不足所引發的實驗室安全風險。

圖4 燈光電纜結構示意圖

（1）護套：起機械保護作用和防潮。

（2）外屏蔽：為一定尺寸的軟銅帶以不小于20%重疊繞制而成，用以抑制其內外側電磁場的作用。

（3）半導電層：為半導電丁基橡膠。使電纜芯線附近的電場不會太集中，提高了起始電暈電壓。（由于助航燈光供電電源是大功率可控硅調節輸出的電壓，具有很高的直流脈沖，因而在電暈電壓、屏蔽性能上有較高的要求。）

（4）絕緣：材料為聚氯乙烯，其工頻耐壓試驗為11kV，15min不擊穿。

（5）電纜線芯：為6mm2多芯銅導線。

正常狀態下試運行期間的主電纜絕緣電阻應不低于1000M?，直流電阻在20～50?之間。

3 故障實例

3.1 故障經過

2008年4月18日16 :40，試運行中的銀川河東機場C、D聯絡道中線燈發生故障，造成聯絡道大部分中線燈不亮。經機場公司值班領導同意，發航行通告，并與寧夏空管分局協商用引導車引導飛機。

當日航班結束后，對聯絡道中線燈回路電纜L1、L2端用2500V兆歐表遙測對地電阻約為0，用萬用表測直流電阻約為 82?，據此可斷定是主回路電纜出現故障導致燈光熄滅。

3.2 故障診斷

因為主回路測得的直流電阻 82?，對地絕緣電阻 0，可以明確回路中肯定有接地故障點。由于不知道除了接地點之外是否還有其他故障，我們拿該段電纜未出故障時測得的直流電阻 36?比較后發現，電纜故障時的直流電阻高于正常值。故依據經驗判斷，此段電纜很可能還有開路故障，即該回路的故障為復合型故障。

判斷燈光電纜開路故障的具體方法：對于燈光電纜，在電源端LA將芯線與金屬屏蔽層短接，在測試端A用萬用表測量線芯到屏蔽層的電阻值，正常情況下RA應稍大于正常時電纜直流電阻值RO。若RA為無窮大，為斷路故障；若RA遠大于R0（RO的2倍以上）為似斷非斷故障。）

圖5 電纜開路測試圖

3.3 復合型故障查找與排除

（1）開路故障的排除

將聯絡道中線燈電纜的 L1電源端芯線與地線短接，L2端接通電源，觀察燈具的工作狀態。發現 B兩點至D聯絡道之間的燈具發光，其余燈具光線非常暗，B點對應的是亮燈段的最后一個燈具。從圖3所示原理可知，查找處于B點與不亮燈交匯處的兩燈箱即可找到接地點。依據附圖和現場實際情況，此燈箱位于距 14#標記牌不遠處，內部放有為標記牌內照明燈具供電的隔離變壓器。開啟燈箱蓋后我們看到，里面有一個隔離變壓器與主電纜（為舊電纜）的連接頭已燒斷，表皮嚴重碳化，可以聞到未散發盡的焦糊味，隔離變壓器本體擊穿鼓包，這是內部嚴重短路發熱所致。接頭燒壞處的主電纜側芯線與電纜外屏蔽層銅皮相接，形成電纜芯線通過屏蔽層對地放電；隔離變壓器側壓接銅管與鑄鐵箱接觸，形成隔離變壓器側電纜芯線通過鑄鐵箱對地放電，如圖6所示。

圖6 燈箱內部接線示意圖

重做隔離變壓器與電纜的接頭并拆除接地恢復回路。此時測量燈光主回路直流電阻 35?，對地絕緣電阻為0，說明回路內還有故障點未被找到。開啟主回路電源，觀察發現聯絡道中線燈此時全部發光，并沒有明顯發暗的燈具。結合這兩點可以判斷主回路內仍有一處接地點，回路故障此時已轉化為單點接地故障。

（2）單點接地故障的排除

再將主回路L1電源端接地，L2端接通電源，觀察燈具的工作狀態。發現從C號燈開始至D聯絡道的所有燈具明顯發暗，不能正常發光，其余燈光正常。故接地點應該在正常發光的C燈與D燈的交匯處的二燈箱內或者它們之間的電纜上。根據現場的實際情況，11#標記牌處于兩燈的交匯處。打開盛放11#標記牌隔離變壓器的燈箱，發現主電纜與隔離變壓器的連接正常，這說明故障點不在接頭處。排除了電纜接頭的故障，只能將故障范圍鎖定在C號燈箱主電纜了。值得注意的是，通過細致觀察發現，D號燈發光正常，但是標記牌內的燈具與C號燈都明顯發暗，說明接地點應該在D燈箱與標記牌燈箱之間的電纜上。現場實際目測估計兩燈箱之間的距離不到10m，故決定采用人工開挖的方式將此段電纜全部挖出，找了段新電纜重新做頭更換之。恢復回路，測量回路直流電阻約為43?，對地絕緣電阻約為850M?，說明接地點已被排除。給 L2端接通電源，此時所有燈具均正常發光。全部工作于當晚24：05分結束，未造成不安全影響。

4 二次故障的排除

4.1 故障經過

2008年4月27日22 ：15分，試運行中的C、D聯絡道中線燈又一次故障，中線燈全部熄滅，現場指揮中心決定采取應急措施，用地面引導車和C、D聯絡道邊線安裝的反光棒保證飛機滑行。

4.2 故障診斷與排除

當日航班結束后，首先斷開 L1、L2端與電源的連接，用萬用表測量主電纜芯線的直流電阻為無窮大，說明主回路發生斷路。維修人員將L1和L2端分別與地線短接，打開位于E點的燈箱，拆開主電纜與隔離變壓器的接頭，測量L1至E的芯線對地線的電阻約為122?，L2至E的芯線對地線的電阻約為 22?。以往對燈光電纜主回路直流電阻值的測試數據從未超過45?，而L1至E段的電阻明顯大于經驗數據，所以故障點應該在此段內。

鑒于前后兩次維修工作反映出電纜施工的問題較多，尤其電纜的接頭部位是薄弱環節，而且E點至F點間燈箱不是很多，故將 EF段內的每個燈箱都依次開啟檢查，發現有連接質量不好的地方立即處理。最后發現2#標記牌燈箱內有一隔離變壓器燒毀，主電纜與隔離變壓器連接處嚴重燒焦，芯線燒斷，疑是隔離變壓器一次側與主電纜未連接緊固所致。更換隔離變壓器并重新做頭，測得L1至E點的直流電阻變為 24?，再將 L1、L2兩點接地拆除恢復回路，遙測整條主回路絕緣電阻值為1500M?，開啟回路電源，所有燈具正常發光，運行穩定。

5 結論

從實用的角度講，對燈光電纜的故障類型進行分析診斷，主要目的還是爭取能夠快速地找出問題故障點并排除之。這要求每個參與作業的人員必須以不茍的態度和嚴謹的作風為基礎，全面分析燈光電纜故障，更好地保障助航燈光安全運行。