地鐵區間直流電纜短路故障現場處理方案

李 偉

(天津軌道交通運營集團有限公司調度指揮中心，300392，天津//工程師)

地鐵區間的電力直流電纜短路故障是非常嚴重的電力故障。由于接觸軌(網)系統不存在降級備用模式，一旦停電就會直接中斷運營，因此必須快速處理直流牽引電纜短路故障。

1 區間電力直流電纜故障原因

地鐵牽引供電系統結構示意圖見圖1。地鐵區間電力直流電纜主要為直流開關柜至隔離開關電纜、隔離開關柜至接觸軌(網)電纜、接觸軌(網)連接纜，以及回流纜(包括鋼軌至均回流箱回流纜、均回流箱至負極柜回流纜、鋼軌絕緣節連接電纜)。

當電纜外皮磨損、對地絕緣下降時，會發生電纜對地短路故障，從而造成接觸軌(網)永久性短路，中斷供電。

圖1 地鐵牽引供電系統結構示意圖

2 故障處理方案

2.1 故障點初判及處理原則

除回流纜故障外，其他地鐵直流電纜故障的表現均為直流饋線斷路器跳閘。應急處理此類故障時，應優先使用倒閘法確定故障范圍。首先，可假定直流開關柜至隔離開關電纜發生故障，則應分斷故障電纜所連接的直流饋線斷路器和直流隔離開關，降級為單邊供電繼續維持運營，并將電纜故障留到停運后處理。如果這樣處理后仍處于故障狀態，則可斷定故障點不在直流開關柜至隔離開關電纜，而在隔離開關柜至接觸軌(網)電纜或接觸軌(網)連接纜。此時，解決故障的最快途徑是拆除故障電纜，采用大雙邊供電，合上故障所越區隔離開關，并將2個牽引所的直流饋線斷路器隔開。因電纜已被拆除，實際此時仍為單邊供電。

回流纜故障一般不會直接影響運營。當回流不暢導致打火時，需要將回流所鋼軌電位限制裝置合閘。如遇電纜起火，可直接滅火或拆除，并不會影響運營。

2.2 搶修作業前的準備工作

搶修人員到達現場后，先穿戴安全防護用品，并根據指揮中心指令辦理下路軌進行搶修作業手續，然后停電、驗電、封掛地線。

區間直流電纜故障現場處理所需工具物資見表1。物資可根據實際情況分批到達，并根據需要選用。

表1 區間直流電纜故障搶修物資清單

2.3 故障搶修人員安排

電力維修調度員接到地鐵直流電纜故障報修后，首先應與故障區段的值班點聯系，并調配4名搶修人員分別到故障區段涉及的2個牽引變電所下路軌，排查故障點或檢查所內設備，并指定現場處理指揮負責人員；然后，調配搶修車，裝載搶修物資趕赴現場；之后，再從臨近值班點調配4人到故障區段中間的降壓變電所，根據指揮中心要求，下路軌排查故障點；最后，調配后續支援力量(至少4人)至故障牽引變電所，負責所內留守和操作。

2.4 故障應急處理程序

(1) 電力維修調度員確認區間接觸軌(網)發生失電故障后，將故障的基本情況，包括故障發生地點、影響、單邊試送情況、SCADA(監控和數據采集)報警信息、有無冒煙起火等，告知現場應急指揮人員。

(2) 若電力調度單邊試送電成功，則通知現場人員到達變電所查看直流開關柜及隔離開關分合閘狀態，并按照故障缺陷處理原則處理；若電力調度單邊試送電不成功，則負責啟動區間接觸軌(網)失電故障現場處理方案。

(3) 電力維修調度首先聯系就近工區值班人員攜帶搶修工具趕赴事件現場，然后聯系現場負責人組織兼職搶修隊人員趕赴現場，協助值班人員進行搶修。

(4) 搶修人員達到現場后，立即到設備故障變電所所在車站車控室或現場指揮處報到，并按照規定的流程申請搶修作業，說明所到人數及攜帶工器具。

(5) 現場人員向指揮中心申請辦理下路軌搶修作業。下軌作業前，聯系電力維修調度員再次確認停電范圍。現場人員下到路軌區域后，如發現電纜仍有明火應先滅火。滅火過程中現場人員應做好自身防護確保人身安全。

(6) 搶修人員進行區間排查工作前，要進行接觸軌(網)驗電及接觸軌(網)絕緣測試工作。應根據現場人員到場順序，由首先到達的人員進行絕緣測試工作。

(7) 搶修人員查找到故障點位置后，需先在故障點前后來電方向各封掛1組地線，(具體應在兩段接觸軌/網的電纜連接處外側各封掛1組地線)，然后再進行故障處理工作。

(8) 故障處理完成后，向電力維修調度員上報故障處理情況。現場清點人員及工器具后，到達就近車站注銷作業票。

(9) 作業票注銷完畢后，搶修人員向現場指揮回復故障處理完畢并申請送電。送電成功后，人員向電力維修調度上報故障處理完成結果，然后撤離。

相關注意事項為：

(1) 現場所有人員聽從現場指揮合理的工作安排，展開搶修工作。

(2) 專業指揮負責搶修作業的全局安排和決策指揮。

(3) 應急處置完成后，搶修人員應及時向電力維修調度回復，并及時向電力專業負責人匯報情況。

2.5 故障點查找及現場處置

故障點查找應從故障供電區段兩端向中間部分排查。找到故障點后，應第一時間向電力維修調度員和現場指揮上報。在查找過程中，應重點關注過人防門和過軌的直流電纜。發現故障點后，應采取隔離故障點恢復送電的原則進行搶修。

2.5.1 直接短路或低阻短路

當發生直接短路或者低阻短路時，故障點附近一般會伴有電纜表面燒焦的情況，現場會有黑煙和刺激性的膠皮燃燒味。此時，排查人員應直接去燒焦部分查看短路情況，確定電纜切割范圍。

2.5.2 高阻短路

若搶險人員排查完整個故障區間后，未發現明顯故障點，則可判斷應為高阻短路故障。處理高阻短路故障，應使用二分法縮小故障范圍。圖2為某發生高阻短路故障的區間電路示意圖。二分法確定故障點的具體步驟如下：

(1) 拆除接觸軌(網)連接電纜B，測量電纜B左右側接觸軌(網)對地絕緣值。如右側阻值較低，則說明故障點在電纜B右側；否則，故障點在左側。

(2) 如確定故障點在電纜B右側，則拆除接觸軌(網)連接電纜C，測量電纜C左右側接觸軌(網)對地絕緣值。如右側阻值較低，說明故障點在電纜C右側；否則，故障點在左側。

圖2 排查高阻短路故障電路示意圖

(3) 如確定故障點在電纜C右側，則拆除接觸軌(網)連接電纜D。測量電纜D左右側接觸軌(網)對地絕緣值，如右側阻值較低，說明故障點在電纜D右側；否則，故障點在左側。余此類推。

2.5.3 故障點隔離

(1) 拆除上網電纜時，應首先拆除電纜連接板防護罩。

(2) 防護罩拆卸完畢后，拆除上網電纜。如電纜已經燒熔，無法使用扳手拆除，則應直接切斷電纜。電纜切斷后，應使用絕緣膠帶和自粘帶包扎，并置于區間不影響行車的位置。

(3) 使用扳手拆除直流電纜。如果電纜已經燒熔，無法使用扳手拆除，則應直接切斷電纜，并將電纜帶出區間，或則置于不影響行車的位置。

(4) 應先拆除地線，之后再使用絕緣搖表及萬用表測試故障電纜所在接觸軌絕緣性。絕緣電阻應在1 MΩ以上。惡劣情況下，電阻值在100 kΩ以上時可試送電一次。

2.6 恢復運營

搶險結束后，現場指揮應監督所有人員和工具出清，并向車站辦理下路軌注銷手續，以確保下一步送電和運營安全。

3 結語

隨著城市軌道交通運營里程的增加，電纜會出現老化磨損。而區間電纜的老化，不易被發現，一旦在運營期間發生區間電力電纜短路，必然中斷運營，甚至有可能區間滯留乘客，造成嚴重后果。通過每日檢查，盡早發現區間電纜老化，可盡早排除故障隱患。本文提出的直流電纜短路故障處理方案，可在發生電纜短路故障時，有效找到故障點，并可最快地排除該故障，恢復列車運營。