大秦線區間信號電纜燒損原因分析及整改措施探討

王保松

(太原鐵路局大同電務段，山西大同 037000)

大秦線區間信號電纜燒損原因分析及整改措施探討

王保松

(太原鐵路局大同電務段，山西大同 037000)

大秦線是我國第一條重載電氣化鐵路，自開通以來多次發生較大范圍的信號電纜燒損故障。結合歷次電纜燒損案例，分析電纜燒損原因，并提出電纜防護整改措施。

鐵路信號電纜；燒損；重載；橋隧

1 故障概述

大秦線是我國第一條雙線重載電氣化運煤專線,同時大秦鐵路多山區地帶,橋隧道累計總長126.3 km。由于地形條件復雜,自2005年開通以來,共發生過6次較大范圍的信號電纜燒損故障,極大影響了運輸效率。歷次故障案例如下。

案例一:2007年冬,大秦線鐵爐村管內K283+232—K285+211間2843BG、2843CG調諧區西20 m處橋頭電纜槽內地纜燒損,并將同槽相鄰近電纜燒損;

案例二: 2008年2月11日22:34,大秦線鐵爐村管內K283+232—K285+211間2843BG、2843CG調諧區處,CGFS端調諧單元、匹配變壓器、防雷單元、地線嚴重燒損,并且燒損4芯電纜50 m。

案例三:2008年2月6日02:55,翠屏山—薊縣西間4126#信號機滅燈、4143#信號機點紅燈。原因為:周河大橋上東端100 m處電纜槽道內大電流侵入地纜放電,3條信號電纜外皮燒裂露出鋼帶,鋁護套完整,內部芯線粘連。

案例四:2013年5月26日,大秦線鐵爐村管內K283+232—K285+211間2843BG、2843CG調諧區空心線圈處防雷燒損,空心線圈中心抽頭經防雷至貫通地的接地線在防雷接線處燒損; K283+830 m處有一供電分相,機車帶電過分相,導致接觸網跳閘,擊穿2763BG空芯線圈防雷元件,將站聯電纜燒壞,貫通地線燒斷,進入機械室將方向繼電器打落。

案例五:2013年7月4日,大秦線鐵爐村管內K283+850處橋上外露的站間貫通地纜燒損約2 m, 2843BGJS與2843CGFS間空心線圈對地防雷燒損。現場作業人員反映K283+780m空車線線路外側有火球產生,后經信號工到該處核查發現:重新敷設的貫通地線(綁扎在大橋鐵塔上)被強電流燒斷。后經調查08:55供電接觸網曾跳閘。

案例六:2013年8月17日22:43,遵化北—玉田北重車線16架信號機滅燈,空車線465中繼站—平安城中繼站3架信號機滅燈,6個區段出現紅光帶。原因為強電流侵入大橋上鐵質電纜槽道造成3條信號電纜燒斷。

2 問題分析

2.1 現場調查

由于大秦線鐵爐村管內發生4次強電流侵入燒損電纜故障,2013年7月4日故障后,進行了現場調查,情況如下。

1)2843 CG發送端空芯線圈處縱向的防雷元件(385×2)燒毀炭化。

2)現場橋梁處貫通地線懸掛于橋梁金屬護欄外方,貫通地線燒損部位處有明顯灼燒痕跡。

3)現場橋上電纜槽道為金屬材質,貫通地線為導電塑料外皮型貫通地線。

4)外界設備存在異常:K284+032處線路兩側均有吸上線(CPW),其中重車線側吸上線機車通過時無電流,處于斷路狀態。

2.2 原因分析

1)防雷元件燒損的直接原因:2843BG接收與2843CG發送間空心線圈正處于供電臂分相的正下方,故障當日8:50有電機牽引列車未降弓通過該分相,機車放電、供電設備跳閘,牽引電流侵入信號設備直接導致防雷元件燒損。

2)貫通地線存在如下問題

a.現場所運用貫通地線為導電塑料外皮型貫通地線,該貫通地線“閃燃點”很低,在未掩埋、隔離條件下,與金屬體接觸易引燃,易損燒信號電纜。

在滿足正常載流特性的條件下,在空氣中,導電塑料外皮型貫通地線具有較強的“閃燃”特性,如:當該型貫通地線芯線與外護層電位差為20 V時,以芯線為一電極,用另一電極觸及導電塑料外皮立即引發導電塑料外皮的強烈燃燒且持續時間長。

b.貫通地線放置于金屬制電纜槽內,未采取掩埋、隔絕空氣等措施,因貫通地線與金屬電纜槽放電,易引發電纜燒損。

c.在橋梁上與電纜同槽,因貫通地線與電纜鋼帶放電(電纜外護套破損情況下),易發生燒損電纜故障。

3)地理位置情況:延慶至鐵爐區間共23 km長,橋隧長12.241 km,約占總長的50%,就是說貫通地纜有50%以上沒有入地,加上山間多為石質地帶,貫通地纜接地條件極為不利。被燒損的地纜點與橋上供電鐵塔綁扎,接地較好,就成為大電流的放電通道,加之地纜外皮為易燃非絕緣的高分子材料,導致地纜起火燒損。

4)電務設備地線規格存在問題:2843BGJS與2843CGFS間空心線圈中心抽頭至地纜間使用連接線規格小于25 mm2,不符合標準;與2843BGJS與2843CGFS間空心線圈在同一坐標的重車線的2828BGJS與2828AGFS間空心線圈中心抽頭至貫通地纜間的連接線斷線。

5)匹配單元和防雷模塊擊穿原因分析

經調查鐵爐村區間鋼軌對地無直接接地,為懸浮狀態,如圖1所示。

大秦線屬于重載線路,牽引電流較大,鋼軌懸浮狀態下易對地形成較高電位,電壓足夠高時,會擊穿空芯線圈處縱向防雷元件或匹配單元等ZPW-2000A軌旁設備。

圖1 鐵爐村區間軌道電路接地原理示意圖

鋼軌完全橫向連接全線經防雷單元接貫通地線,造成鋼軌與地不等電位。牽引回流大時,對維護人員不安全,同時易損壞ZPW-2000A軌旁設備,如:匹配變壓器、空芯線圈中防雷單元等。

3 采取措施

1)聯系供電部門處理K284+032處重車線吸上線無牽引回流的問題。

2)對軍都山隧道東口至鐵爐村中繼站間的地纜選取和既有信號電纜異側的敷設方案重新制定并敷設,將橋上、隧道內的貫通地纜更換為帶絕緣外皮的貫通地纜,在橋隧部分每隔200 m做一個綜合接地體,與貫通地纜相連,確保地線作用良好。截止到8月23日,共異側壁掛敷設絕緣外皮貫通地纜3.1 km,地下埋設非絕緣地纜1.4 km,埋設與貫通地纜相連的綜合接地體3處,埋設石墨地線85根、降阻劑約2 500 kg。

3)將K283+850處供電臂分相下方的軌道電路調諧區向大同方向移設,避開供電分相處所,防止電力機車過分相時不降弓導致強電流燒損信號設備。其中重車線2828AG、2828BG調諧區向大同方向移165 m,空車線2843BG、2843CG調諧區向大同方向移141 m。

4)按標準線徑更換2843BG接收與2843CG發送間空心線圈中心抽頭至地纜間連接線。

5)按照運電高信函［2012］359號文要求,計劃將管內區間與信號電纜同溝的貫通地纜重新敷設,實現隔離,將橋上鐵質電纜槽道更新為復合材質槽道,同步將橋上貫通地線更換為帶絕緣皮的貫通地纜,消除放電問題。

4 結束語

以上為重載鐵路牽引電流對信號設備影響的初步探討,也許解決方案還不成熟,今后將繼續關注這一課題,為鐵路信號設備安全獻計獻策。

Da-Qin line is the first heavy haul electric railway in our country. Signal cables burning faults occurred many times. Combined with previous cable burning cases, the paper analyzes the reasons of cable burning and puts forward cable protection measures.

railway signal cable; burning; heavy haul; bridge and tunnel

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.028

2014-05-05）