地鐵區(qū)間直流電纜短路故障現(xiàn)場處理方案

李 偉

(天津軌道交通運營集團有限公司調(diào)度指揮中心，300392，天津//工程師)

地鐵區(qū)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(wǎng))系統(tǒng)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(qū)間電力直流電纜故障原因

地鐵牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。地鐵區(qū)間電力直流電纜主要為直流開關(guān)柜至隔離開關(guān)電纜、隔離開關(guān)柜至接觸軌(網(wǎng))電纜、接觸軌(網(wǎng))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(jié)連接電纜)。

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

圖1 地鐵牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xiàn)均為直流饋線斷路器跳閘。應急處理此類故障時，應優(yōu)先使用倒閘法確定故障范圍。首先，可假定直流開關(guān)柜至隔離開關(guān)電纜發(fā)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(guān)，降級為單邊供電繼續(xù)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(tài)，則可斷定故障點不在直流開關(guān)柜至隔離開關(guān)電纜，而在隔離開關(guān)柜至接觸軌(網(wǎng))電纜或接觸軌(網(wǎng))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(qū)隔離開關(guān)，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(yè)前的準備工作

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

區(qū)間直流電纜故障現(xiàn)場處理所需工具物資見表1。物資可根據(jù)實際情況分批到達，并根據(jù)需要選用。

表1 區(qū)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(diào)度員接到地鐵直流電纜故障報修后，首先應與故障區(qū)段的值班點聯(lián)系，并調(diào)配4名搶修人員分別到故障區(qū)段涉及的2個牽引變電所下路軌，排查故障點或檢查所內(nèi)設(shè)備，并指定現(xiàn)場處理指揮負責人員；然后，調(diào)配搶修車，裝載搶修物資趕赴現(xiàn)場；之后，再從臨近值班點調(diào)配4人到故障區(qū)段中間的降壓變電所，根據(jù)指揮中心要求，下路軌排查故障點；最后，調(diào)配后續(xù)支援力量(至少4人)至故障牽引變電所，負責所內(nèi)留守和操作。

2.4 故障應急處理程序

(1) 電力維修調(diào)度員確認區(qū)間接觸軌(網(wǎng))發(fā)生失電故障后，將故障的基本情況，包括故障發(fā)生地點、影響、單邊試送情況、SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)報警信息、有無冒煙起火等，告知現(xiàn)場應急指揮人員。

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

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

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

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

(6) 搶修人員進行區(qū)間排查工作前，要進行接觸軌(網(wǎng))驗電及接觸軌(網(wǎng))絕緣測試工作。應根據(jù)現(xiàn)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(wǎng)的電纜連接處外側(cè)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(diào)度員上報故障處理情況。現(xiàn)場清點人員及工器具后，到達就近車站注銷作業(yè)票。

(9) 作業(yè)票注銷完畢后，搶修人員向現(xiàn)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(diào)度上報故障處理完成結(jié)果，然后撤離。

相關(guān)注意事項為：

(1) 現(xiàn)場所有人員聽從現(xiàn)場指揮合理的工作安排，展開搶修工作。

(2) 專業(yè)指揮負責搶修作業(yè)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(diào)度回復，并及時向電力專業(yè)負責人匯報情況。

2.5 故障點查找及現(xiàn)場處置

故障點查找應從故障供電區(qū)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(diào)度員和現(xiàn)場指揮上報。在查找過程中，應重點關(guān)注過人防門和過軌的直流電纜。發(fā)現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(qū)間后，未發(fā)現(xiàn)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(fā)生高阻短路故障的區(qū)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(wǎng))連接電纜B，測量電纜B左右側(cè)接觸軌(網(wǎng))對地絕緣值。如右側(cè)阻值較低，則說明故障點在電纜B右側(cè)；否則，故障點在左側(cè)。

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

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

2.5.3 故障點隔離

(1) 拆除上網(wǎng)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(wǎng)電纜。如電纜已經(jīng)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(qū)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(jīng)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(qū)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(jié)束后，現(xiàn)場指揮應監(jiān)督所有人員和工具出清，并向車站辦理下路軌注銷手續(xù)，以確保下一步送電和運營安全。

3 結(jié)語

隨著城市軌道交通運營里程的增加，電纜會出現(xiàn)老化磨損。而區(qū)間電纜的老化，不易被發(fā)現(xiàn)，一旦在運營期間發(fā)生區(qū)間電力電纜短路，必然中斷運營，甚至有可能區(qū)間滯留乘客，造成嚴重后果。通過每日檢查，盡早發(fā)現(xiàn)區(qū)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(fā)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。