鐵路10kV供電系統接地短路故障分析和對策

司拴拴

摘 要：作為鐵路建設的迅速發展，得益于各個方面的精益求精。比如：在鐵路的供電系統里面，鐵路10kV供電系統接地短路是一個經常出現的問題。如何對其進行精確的故障分析并采取相應的措施來解決這一問題是不斷要思考和解決的問題。本文意在從鐵路10kV供電系統接地短路經常出現的故障分析，研究和討論針對其要采取的相應對策。

關鍵詞：鐵路10kV供電系統 接地短路 故障分析 對策

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0044-02

鐵路是當前國家經濟發展的重要推動力量，鐵路能否正常安全的發展和建設在某種程度上會直接影響社會經濟的發展。因此，保障鐵路系統的正常工作至關重要。因此，對于鐵路10kV供電系統接地短路故障進行重點分析，將具有十分重要的積極作用。

1 鐵路10kV供電系統接地短路故障

對鐵路10kV供電系統接地短路故障進行分析和研究，有利于最大程度的減少故障的出現，切實保證鐵路的正常運行和社會經濟的迅速發展。作為鐵路10kV供電系統接地短路故障主要是由于電力電纜出現的故障，究其原因可以有很多種。

1.1 電纜頭制作工藝的問題

電纜頭的擊穿爆炸是擊穿電纜事故的常見原因，也是導致接地短路故障的原因之一，電纜頭在制作工藝的好壞直接影響材料的質量好壞和鐵路線路能否正常運行。然而在現實生活中，在電纜頭制作的過程中也存在著各種問題，比如：銅屏蔽網直接纏繞未按工藝要求套在冷縮附件上，電纜線芯對接處未使用支撐架，絕緣端部處理（俗稱鉛筆頭）的兩端明顯不對稱而不能達到工藝要求，電纜外護套纏繞防水密封膠處表面未做毛化處理而導致冷縮附件密封不嚴等，這一系列的問題都會嚴重導致電纜線路發生故障，致使鐵路10kV供電系統接地短路故障。

1.2 電纜線路的老化以及受潮導致相關線路的絕緣性能差

眾所周知，線路的絕緣性能的好壞是直接影響線路能否正常工作的因素。絕緣性能較差的電纜線路非常容易導致接地線路的短路現象的發生。然而，在現實生活中，很多企業由于制造工藝的欠佳導致電纜線路的保護層發生破裂，終端頭封閉不良，這很可能導致相關的電纜線路在使用過程中絕緣性能不能充分發揮，進而造成線路故障。再加上很多時候在使用時對于電纜線路的絕緣性能不加注意，不能很好地進行保護，加速了電纜線路絕緣性能的老化。同時，天氣以及人為等各種因素也會導致線路受潮嚴重，這些都嚴重影響著線路的絕緣性能的發揮，都可能會導致接地線路發生短路。

1.3 外力的破壞也是造成接地短路的主要原因之一

作為鐵路10kV供電系統是由多個部門和方面構成，它們之間相互聯系、相互影響。而在生活中，很多外力的因素都會對他們產生影響，進而致使電纜線路的絕緣性能較差，出現接地短路，嚴重的也將造成大面積的停電，同時也會對電纜造成不同程度的損害，最終會使鐵路系統遭受嚴重的損失和無法估量的傷害。

電纜線路的故障是導致接地線路發生故障的主要原因之一，如果不對這一故障加以分析和解決，將會嚴重影響鐵路供電系統的正常運行，損害鐵路系統的利益。因此，針對其出現故障的原因，尋找解決這一故障問題的有效途徑成為重中之重。

2 鐵路10kV供電系統接地線路的故障排除措施

作為鐵路10kV供電系統的接地短路故障可以主要分為兩個方面的內容：接地故障和短路故障。在解決這一故障的同時需要我們根據具體的障礙類型提出具體的有針對性的應對措施。

2.1 短路故障問題的解決

在鐵路10kV供電系統中，最常出現的故障類型之一就是短路故障。供電系統的短路故障主要是指由于受某種原因的影響，導致電纜線路的電流急劇增大，而電壓急劇降低，致使相關的電氣設備嚴重損壞的相與相、相與地之間的短接。要真正解決可能帶來的短路故障，減少短路故障帶來的損失，必須準確測量相關的線路是否處于短路故障的狀態。

故障區段定位方法是我們常用的排除故障的方法。由于在發生短路故障以后，該處的電流急劇增大，而電壓卻迅速降低，因此，對于該發生故障的區域非常容易進行相應的檢測和定位。對于進行的區段定位所采用的原理基本上與“過電流”保護的原理相同。它需要借助饋線終端裝置（即FTU）或故障指示器定位故障區段。如圖1所示的高手拉手環網饋線自動化（FA）系統為例，一旦當線路出現短路故障時，FTU則就會對過此的電流進行檢測并上報至相應的主控制站，即FA。之后，由主控制站對相關的信息進行分析檢測，確定出現故障的相應區域段落。當變電所故障保護動作跳開故障的相應路線后，遙控分段開關隔離故障，進而使非故障的區域正常進行供電。

故障測距法也是在鐵路系統中經常使用的排除接地故障的方法之一。這樣的方法既可以有效降低成本，同時也可以減少尋線負擔。在鐵路系統中，最常用的故障測距法主要有阻抗法、電流對比法等。作為阻抗法，主要是利用故障時測到的電流和電壓的數值求取故障電路回路的阻抗，同時因為故障回路與故障所出現的距離成正比的關系，因此，可以對故障的距離能夠準確進行定位。在該方法進行使用時，一般要結合“S注入法”計算故障距離或配合行波法來確定故障的距離。在某些國家，可以利用標準的電力系統的軟件進行離線短路的分析和計算，當故障發生的時候，遠端繼電器測量故障電抗并上報主站，并將其與測得的故障距離進行對比分析，既能節省時間，又可以更加精準地找到故障的原因和區域，效果十分理想。而作為電流對比法來講，它在某種程度上克服了阻抗法的不足，更加具有實用性和精確性。它在計算時主要添加了對于負荷電流的采集，通過電流對比進行故障的定位。它采用SCADA/EMS/DMS/D-SCADA等計算各條線路的故障電流并與各點測量上報的電流等數據進行分析對比，進而對于故障出現的區域路段進行判斷。

2.2 接地故障的地位方法及相應的措施

接地故障主要是指中性點非有效的接地系統發生的但相對地短接，也被稱之為“小電流故障”。其本身會導致電流微弱，故障的電弧不穩定，這在某種程度上也會影響鐵路正供電系統的正常工作和運行。因此，及時尋找有效的方法來解決接地故障尤為重要。

故障區段定位法也是鐵路10kV供電系統在進行接地故障判斷經常采用的方法，具體措施包括“S”注入法、零序電流法、中電阻法、零序功率方向法、相關法等一系列的方法和措施。以“S”注入法為例，它是利用故障時暫時“閑置”的接地相電壓互感器注入一個特殊的信號電源，通過該特殊的信號電源裝置的信號來實現故障的選線和定位。作為“S”注入法的原理相對較為先進，不受消弧線圈的影響，但該方法在使用的過程中需要附加較強的信號的注入設備，因此也具有其自身的局限性。

故障測距也是在鐵路10kV供電系統接地故障時常用的方法。具體措施也包括：“S”注入法、微分方程法、行波法以及參數辨識法等。以行波法為例，它主要是根據行波理論進行的分析，其基本原理是：通過測量故障產生的行波在故障點與母線之間往返一次的時間（單端法）或利用故障行波到達兩端的時間差（雙端法）來計算相應的故障距離。當輸電線路輸電距離長，利用GPS同步則可以準確地計算出故障的距離，因此，這在鐵路10kV供電系統接地故障排除中具有十分重要的積極作用。

3 結語

電力作為重要的資源能源，在當今社會的各個行業、各個領域都起著非常重要的作用。如果一旦供電系統出現問題，將會給社會各部門帶來無法估量的重大損失。對鐵路10kV供電系統接地短路故障分析和對策進行分析和研究，也將對整個鐵路行業的發展具有十分重要的積極作用。相信，隨著對鐵路10kV供電系統接地短路故障分析和對策研究的不斷深入，故障的排除必然會取得巨大的成就。

參考文獻

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