民用機場助航燈光電纜主回路故障診斷與排除

胡義柱

(西部機場集團銀川河東機場，寧夏銀川750009)

0 引言

在民用機場助航燈光供電系統中，燈光電纜作為傳輸電能的主要設施，會隨著使用時間的推移，物理、化學性因素的破壞出現故障。引發的后果，輕則造成航班復飛，重則導致機場關閉。而燈光電纜的敷設長度動輒過萬米，敷設范圍數十平方公里，也給故障的排查帶來很大不便。本文結合自己的實際工作經驗，就燈光電纜主回路故障的診斷與排除做一些論述。

1 機場助航燈光回路簡介

1.1 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(見圖1)。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5 kV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40 V，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，其電源(L1、L2為電源接線端子)引自民航專用恒流調光器，保障整個串聯回路的電流值相同且恒定。

需要特別說明的是，隔離變壓器是一種經特殊工藝制造的特種變壓器，兼有電壓互感器和電流互感器的優點，可以使流過一次側和二次側的電流值保持相同，且能較長時間耐受二次側開路和短路故障。

采用串聯電路的優點是，電纜回路中各處電流值相同，整個電路可以使用同一芯線截面和同一額定電壓的單芯電纜，容易排查電纜接地故障;但存在的缺點是，若有任何一點開路將使整個電路都不能正常工作，又由于電纜的分布范圍很廣，尋找故障點也比較困難。

1.2 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。

如圖2所示，電纜開路故障特征是:電纜完全斷開時導體(包括電纜芯線和金屬屏蔽層)的直流電阻為無窮大;若故障處的電纜芯線似連非連，或接頭部分芯線接觸不好，電阻會顯示大于正常數值，完全斷線故障是開路故障的特例。

圖2 開路故障

電纜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 Ω(圖3)。

圖3 接地故障示意圖

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。

從故障的影響范圍來看，開路故障會使整個回路的燈光熄滅，嚴重時導致機場關閉;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;復合型故障隨時會引起助航燈光的關閉，是最大的安全隱患。

1.3 助航燈光電纜構成

為了較好地排除助航燈光電纜故障，有必要了解這種電纜的特性。

銀川機場現使用的是YJYD-3.6/6 kV-1×6輻照交聯機場助航燈光電纜。它是根據我國民航機場建設的要求應用工業電子加速器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、優良電性能的絕緣材料，可以滿足機場惡劣的環境條件。

從行業特點來看，單回路助航燈光電纜最長時接近20 km，最短也為2 km左右;南方潮濕地區電纜的全年平均絕緣電阻值普遍低于北方少雨干旱地帶的電纜。總結國內數十個民用機場十幾年的運行經驗可知:正常狀態下試運行期間的助航燈光主電纜對地絕緣電阻應不低于1 000 MΩ，電纜線芯直流電阻在20～50 Ω之間。

2 故障實例

2.1 故障經過

如圖4所示(以下關于故障分析的部分全部依照此圖論述)，2008年4月18日下午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，相關部門立即啟動應急預案。當日航班結束后，對聯絡道中線燈回路電纜L1、L2接線端用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 Ω，據此可斷定是主回路電纜出現故障導致燈光熄滅。

圖4 銀川機場飛行區C、D聯絡道燈光電纜示意圖

2.2 故障診斷

如圖5所示，判斷燈光電纜開路故障的常用方法:在電源端用銅線將線芯與金屬屏蔽層短接，在測試端用萬用表測量線芯到屏蔽層的電阻值。測量值若為無窮大，為斷路故障;測量值若大于導體正常直流阻值的2倍以上，則為似斷非斷故障。

圖5 電纜開路測試圖

因為主回路測得的直流電阻82 Ω，對地絕緣電阻0，可知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，我們與電纜未出故障時測得的直流電阻36 Ω比較，發現故障時的直流電阻高于正常值。故依據經驗判斷，此段電纜除了有接地故障點外，很可能還存在開路故障。

2.3 復合型故障查找與排除

2.3.1 開路故障的排除

依據圖4，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。依據圖4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(見圖6)，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(注:隔離變壓器一二次接頭全為標準插接件)。

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 Ω，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。

2.3.2 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?，F場實際目測估計兩燈箱之間的距離不到10 m，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?；謴突芈?，測量回路直流電阻約為43 Ω，對地絕緣電阻約為850 MΩ，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12:05分結束，未造成不安全影響。

3 二次故障的排除

3.1 故障經過

2008年4月27日晚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。機場方面再次采取緊急措施予以應對。

3.2 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 Ω，L2至E的芯線對地線的電阻約為22 Ω。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 Ω，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 Ω，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1 500 MΩ，開啟回路電源，所有燈具正常發光，運行穩定。

4 結束語

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。

［1］MH/T 6049—2008機場助航燈光回路用埋地電纜［S］.

［2］MH/T 6008—1999助航燈光隔離變壓器［S］.

［3］MH/T 6010—1999恒流調光器［S］.

［4］MH/T 6011—1999滑行引導標記牌［S］.

［5］MH/T 6009—1999助航燈光電纜插頭和插座［S］.

［6］民用機場助航燈光系統維護規程(AP-140-CA-2009-1)［S］.