朔黃鐵路長大區間信號電纜接地查處案例分析

蘇有斌

1 案例介紹

朔黃鐵路區間信號設備為UM71無絕緣移頻自動閉塞，站間距離均在20km左右，區間設備均由室內統一供電，使用電纜較多 （一般車站均有34根電纜），且設備已開通使用滿10年，電纜故障發生頻率較高。2014年3月北大牛站至龍宮站的一根12芯備用3芯長11．2km的區間電纜有4芯接地，接地電阻在0．5M～6MΩ之間變化。由于電纜較長且無地上接續，現場多次查找均沒能得到解決，對設備安全使用造成較大威脅。2014年5月改用先進的工具、儀表進行探查，終于確定了這起2處地下電纜接頭進潮氣造成的電纜故障。

2 解決方法與步驟

首先用備用芯線替換絕緣性能不良芯線并校核確認，然后將替換下來的不良芯線通過地線進行有效放電。

1．使用電纜故障閃測儀 （簡稱閃測儀）測試、確定電纜總長度。具體方法：取電纜中2根備用芯線，一端分別與閃測儀的紅黑測試線連接，另一端兩線開路，選擇波速后測試獲得開路數據；再把兩線另一端短路，測試獲得短路數據；開路數據、短路數據一致，即為正確數值。本案例測得該電纜長度為11．2km。

2．使用高阻電纜故障定位儀 （簡稱定位儀），測試確定電纜故障點的距離。具體方法：取電纜中絕緣性能良好的芯線 （簡稱好線），與替換下來的不良芯線 （簡稱故障線）在另一端連接短路；定位儀外部輸出端口通過信號轉換器與接地混線故障查找儀信號發生器的輸出線對應連接，信號發生器處于工作狀態；定位儀開機，進入調平衡測試狀態，按確認鍵測試，測試完畢輸入電纜總長度、接地故障點距測試端的距離和遠端至接地點的距離。此項測試需多次進行，并再到電纜另一端做相同的測試，兩端測試數據基本吻合即可確定故障點。本案例測得兩綠色芯線接地點位于站外至站內距離為880～898m，紅、藍芯線接地點位于站外至站內距離為8342．3～8261．5m。

3．故障點的開挖和電纜識別確認。具體方法：將好芯線另一端接大地，信號發生器處于高阻模式，在測試端向好芯線和大地之間發送信號，在先前測試確認出的電纜故障點附近進行 “走徑路”并挖出電纜，使用接收器感應鉗在高阻模式下，卡整根電纜，有信號且方向指示正確的，就是要確定識別的故障電纜了。

4．在“天窗”點開挖故障電纜，打開電纜接續熱縮管，芯線附近有微量潮濕，晾曬后對地絕緣電阻值恢復正常，說明電纜接地故障是由電纜接頭密封不良進潮氣造成，重新接續電纜接頭后，絕緣全部恢復正常。

3 電纜故障查找定位的實用法則

通過對北大牛站至龍宮站11．2km長大區間疑難電纜高阻接地故障的成功處理，總結出以下電纜查找定位實用法則，在實際應用中靈活運用，就能達到快速準確查找電纜故障的目的。

3．1 電纜故障查找準備工作

首先，利用 “天窗”點測試確定電纜接地的最小范圍，兩個方向盒之間；然后，使用2根備用電纜芯線作為測試線，并分別替換對地絕緣最差的和對地絕緣最好的2根芯線，同時確認該電纜連接貫通地的地線要能隨時斷開；然后，準備好數字萬用表、探針、備用導線及電纜開挖和接續工具；最后要詳細判斷、確定故障性質，如接地、混線、高阻、低阻以及電纜總長度等，此項工作做的越細對后面的故障查找工作越有利。

3．2 測試定位電纜故障點

取電纜中性能良好的一根芯線，在另一端與故障芯線短路，在測試端將定位儀對應連接好芯線、故障芯線和地線，經調零、測試確認后即可自動顯示出接地故障點距測試端的距離和遠端至接地點的距離。再到電纜另一端做相同的測試，兩端測試數據基本吻合，則測試數據正確可信，也就確定了故障點。之后，可以根據具體情況按以下方法處理故障了。

3．3 電纜破損和電纜外護套接地故障點定位

查找這類故障需要使用信號發生器和信號接收器，其原理是由信號發生器輸出特定電流信號注入故障電纜與大地之間，通過接地故障點構成特定人為故障電流信號回路，再利用信號接收器沿該回路接收該特定人為故障電流信號，當發現信號突變點時確定為故障點。此類故障一般有低阻故障和高阻故障之分，查找方法也有所不同，具體如下。

1．對于低阻故障，一般是將故障電纜芯線一端接信號發生器輸出一端，信號發生器輸出另一端接大地，這樣信號發生器輸出通過故障電纜和大地構成回路，產生人為接地故障信號，電纜接頭定位傳感器連接信號接收器，使用電纜接頭定位傳感器接收該人為接地故障信號，根據信號接收強度指示進行橫向 （接收最大信號）沿電纜徑路進行接收，信號接收強度由大到小的突變點處，即為電纜接地故障點。

2．對于高阻故障，應將故障電纜芯線一端接信號發生器輸出一端，信號發生器輸出另一端接大地，同樣信號發生器輸出通過故障電纜和大地構成回路，產生人為接地故障信號。信號接收器分別接收挖出的各個電纜測試點，根據接收器接收的電流指示方向及大小的有無，不斷縮小范圍，即可確定電纜接地故障所處位置。

只要能單獨卡住芯線，無論高、低阻接地故障，都能準確測得故障點前后位置。

3．查找電纜破損和電纜外護套單點高阻接地故障點簡要說明：如圖1所示，I是人為接地故障電流，它通過故障電纜和接地故障點與大地構成了人為接地故障電流回路，使用信號接收器在測量點1和測量點2分別測量，測量點1處有信號指示，測量點2處無信號指示，說明故障點在這2個測量點之間，其接地電阻R＝V／I，其中V為信號發送器輸出的電壓。

圖1 查找電纜破損和電纜外護套單點高阻接地故障點

4．查找電纜破損和電纜外護套多點高阻接地故障點簡要說明 （以2點高阻接地故障為例）：如圖2所示，I是人為接地故障電流，它通過故障電纜和兩接地故障點與大地構成了人為接地故障電流回路，使用信號接收器在測量點1、測量點2和測量點3分別測量；測量點1處有信號指示，人為接地故障電流為I1，測量點2處有信號指示，人為接地故障電流為I2，I2＜I1說明測量點1與測量點2之間有一處接地故障點，如忽略導線電阻不計，則此故障點處接地電阻R1＝V／（I1－I2），接地電流ID1＝I1－I2，其中V為信號發送器輸出的電壓；測量點3處無信號指示，說明測量點2與測量點3之間也有一處接地故障點，同理，此故障點處接地電阻R2＝V／I2，接地電流ID2＝I2，那么，此電纜的總接地電阻應該為R ＝R1＊R2／（R1＋R2）＝V／I。

圖2 查找電纜破損和電纜外護套多點高阻接地故障點

3．4 探測電纜走向

任取電纜中一根芯線，將其一端接信號發生器輸出一端，信號發生器輸出另一端接地，電纜的另一端人為接大地，這樣信號發生器的輸出通過全程電纜和大地構成回路，產生人為電纜走向探測信號；信號發生器設置為快捷連續或斷續發送狀態，電纜接頭定位傳感器連接信號接收器，使用電纜接頭定位傳感器接收此人為電纜走向探測信號，根據信號接收強度指示進行豎向 （接收器在電纜正上方信號最小，左右偏移信號增大、方向相反），或橫向 （接收器在電纜正上方信號最大，左右偏移信號減小、方向相反）接收，即可準確探測電纜走向。

3．5 電纜識別

電纜中任取一根芯線，一端接信號發生器輸出一端，另一端人為接大地，信號發生器輸出另一端也接大地，這樣信號發生器的輸出通過全程電纜和大地構成回路，產生人為電纜識別信號，信號接收器與感應鉗連接并卡住電纜進行接收此人為電纜識別信號，根據信號電流的方向和大小即可準確識別該故障電纜。

電纜識別簡要說明：如圖3所示，I是人為電纜識別信號電流，它通過待識別電纜與大地構成了人為電纜識別信號電流回路；使用信號接收器在各測量點處進行測量，每處測試電流的方向都是從接信號發生器輸出的一端指向電纜芯線人為接地的一端，且測試電流的大小都是與信號發送器輸出的電流I相同；對被測電纜逐條進行測試，唯一符合上述測試結果的就是我們要識別確定的電纜。

圖3 電纜識別圖示說明

4 電纜接續存在問題的改進

北大牛站至龍宮站11．2km長大區間電纜高阻接地問題的成功解決，使我們認識到電纜接續質量和工藝的重要性。

1．早期的電纜接續使用熱縮管，施工工藝簡單、壽命短，需改進。

2．電纜接續時要使用新型電纜接續盒，只有嚴格按照工藝標準施工，才能確保電纜接續盒長期在惡劣的地下環境中穩定運行，保障信號電纜和設備安全。

3．施工后的地下電纜接續盒，應及時設置現場地上電纜接續標樁和修改施工圖紙。

［1］ 新疆威爾電子科技有限公司．接地混線故障查找儀使用說明書［S］．2014，2．