25Hz軌道電路電壓波動原因查找與處理

肖君

一、工程概述

京廣線霞凝站貨場擴建工程22道、24道已開通啟用，新開通的22道、24道采用與既有一致的電化97型25Hz相敏軌道電路并疊加二線制電碼化，室內(nèi)采用的是二元二位繼電器(JRJC-70/240型)和HF4-25型防護(hù)盒。但開通后便出現(xiàn)電壓波動（16V～24V）、占用殘壓超標(biāo)的問題，而且軌道電路送端軌道變壓器已調(diào)整到最大的18.48V檔位，已無調(diào)整空間，列車占用丟失的風(fēng)險極大。

故障發(fā)生后利用天窗點，首先斷開發(fā)碼電路，以排除區(qū)段發(fā)碼對測試處理造成的誤導(dǎo)。接著在分線盤測試，送電端電壓220v,受電端甩開電纜線測量,電壓一直在16 V～24V間波動，初步判斷為室外短路或開路。

二、軌道電路電壓波動原因查找及處理

室外故障查找組分為兩組，甲組首先檢查22G軌道箱盒器材及內(nèi)部配線，乙組負(fù)責(zé)倒接22G與相鄰既有區(qū)段20G軌旁設(shè)備。甲組測試室外送電端限流電阻電壓2.6V左右跳動（高于正常值），接著測試軌道變壓器二次側(cè)電壓正常，進(jìn)一步測試送電端軌面電壓0.1V（明顯低于正常值）；

乙組XB箱內(nèi)連線倒接工作完成后，22道軌道設(shè)備連接在相鄰既有20G上一切正常，相鄰既有20G設(shè)備連接在22道鋼軌則故障依舊；綜合以上兩組情況判斷排除軌旁設(shè)備故障。

接下來，分別檢查各種絕緣、各種線的電氣連接以及軌面電壓、軌面電流等情況。

從表1和表2數(shù)據(jù)可以看出，受端參數(shù)在調(diào)整狀態(tài)、受端開路、受端分路狀態(tài)時，數(shù)據(jù)變化不正常，說明有短路點或漏泄點。從表4中也可以看出，當(dāng)受端開路狀態(tài)下，軌面仍有2.99A的電流，說明有短路或泄漏點。

表1 受端開路測試

表2 受端短路測試

表3 鋼軌短路電流測試（受端開路下）

表4 鋼軌電流測試（受端開路下）

但是，從表3和表4的數(shù)據(jù)變化趨勢可以看出，軌面電流變化趨勢均勻，從而說明沒有具體的短路點，判斷為道床泄漏。

通過將軌道電路終端開路以測量出軌道電路始端電壓Uskl、始端電流Iskl及終端電壓Uzkl，然后將終端短路以測量始端電壓Usdl、始端電流Isdl，根據(jù)戴維南定理此時可忽略道砟阻抗的分布電容而將其作為一個純電阻，即道砟電阻從而通過計算得出結(jié)果。故障區(qū)段22G道床電阻為0.5Ω·km，既有區(qū)段6G、20G的道床電阻均大于等于20Ω·km。

經(jīng)測試，電壓變化大的2 2 G 道床電阻常態(tài)下為0.5Ω·km，低于正常狀態(tài)。對電壓穩(wěn)定的區(qū)段進(jìn)行測試，道床電阻均大于20Ω·km。

為進(jìn)一步明確故障點，在現(xiàn)場隨機抽查枕木，對其道釘間絕緣進(jìn)行電壓測試。測試前，需拆除軌枕上道釘螺母，分別在干燥、潮濕狀態(tài)下進(jìn)行測試。測試電壓為30V時,軌枕兩側(cè)螺旋道釘間的絕緣電阻值。測試點隨機選取，測試數(shù)據(jù)如表5：

表5 道釘絕緣測試數(shù)據(jù)

根據(jù)測試，22G軌枕道釘間絕緣電阻存在常態(tài)下最低為0.5kΩ，低于正常狀態(tài)。按1667根/km軌枕，道床電阻不低于0.6Ω·km計算，每根軌枕道釘間的絕緣電阻值應(yīng)不小于1kΩ。其他正常區(qū)段道釘間的絕緣電阻均大于100kΩ。

現(xiàn)場通過使用復(fù)合材料替代鐵質(zhì)軌距擋板的方法，切斷道釘與鋼軌的電氣連接方式進(jìn)行道床電阻整治，故障消失。故障原理分析：

圖1 道砟電阻（軌道電路漏泄電流圖）

由圖1可知，一根鋼軌經(jīng)過軌枕、道砟和大地到另一根鋼軌的漏泄電阻，叫道砟電阻。它的單位是：歐·公里。因為鋼軌敷設(shè)在枕木上，而敷設(shè)在路基上的枕木又是埋在道砟中，所以通過鋼軌電流的一部分要通過枕木、道砟和大地形成漏泄，這種漏泄的情況又很不穩(wěn)定。

這些漏泄電流是沿著軌道線路均勻分布在各個點上的，因此軌道電路在電能傳輸上，屬于均勻傳輸線。

由圖2可以看出，沿線各點的電壓，不是按直線的規(guī)律，而是以雙曲線函數(shù)的規(guī)律下降的。這是因為在每一個單位長度中，都有漏泄電流，所以使軌道電流逐漸減小，電壓也逐漸下降，只有在沒有漏泄的情況下，沿線路各點的電壓才按照直線規(guī)律傳輸。

圖2 軌道電路泄漏電流分布規(guī)律圖

三、總結(jié)

綜上所述，要提高軌道電路工作質(zhì)量，應(yīng)該盡可能地提高最小道砟電阻，例如提高道床的排水能力，定期清篩道砟和更換陳腐的軌枕等。

近年來，我國鐵路已大量采用混凝土軌枕，試驗表明混凝土軌枕的導(dǎo)電率受環(huán)境、溫度、濕度的影響比木枕要大，采用這種軌枕后，鋼軌間的分布靜電容也比較顯著，因此它的最小道砟電阻會有所降低，分布電容也不容忽視，不過通過改進(jìn)軌枕上的扣件和軌枕的聯(lián)接方式和改善絕緣墊板的材質(zhì)，可以在一定程度上提高它的最小電阻值。