应用故障测距快速判断10KV铁路电力线路故障的调查研究

吕国民

摘 要：本文主要是通过铁路10KV电力线路运行及维护的现状，提出目前影响安全的电力线路故障处理问题。介绍了铁路系统10KV电力线路故障产生的原因，分析如何快速查找、快速处理电力线路故障，最大限度缩短停电时间，及时恢复供电，减少对运输生产的干扰。主要是结合10KV电力线路故障处置的发展现状分析故障测距在实际生产中的应用。

关键词：10KV电力线路 故障处理 故障测距

10KV电力线路是铁路电力系统的重要组成部分，是铁路信号供电的重要保證。由于电力线路有架空线路以及电缆组成，点多线长，路径复杂，设备受环境以及气候影响较大，出现故障几率较大，并且存在不可预见性。现阶段在故障区段的切除、故障的查找上都是靠人工来完成的，需要大量的人力、物力，在故障点的查找上时间较慢，造成故障处理的延时。快速处理电力线路故障一直是需要解决的铁路运输生产实际问题。

一、10KV电力线路故障对铁路运输的影响

10KV电力系统是铁路运输生产的主要能源，10KV电力线路的主要功能就是给信号设备提供高质量和高可靠性的电能。信号设备的正常运转是确保列车正常准点、安全运行的重要保证，因此电力线路的可靠供电就显得尤为重要，为了确保电力线路的可靠供电必须持续稳定供电。

（一）、存在的主要问题

现阶段，10KV电力线路的故障率受外界环境以及本身特点的影响一直居高不下。虽然我们采取较多的措施控制故障的发生，但线路本身点多线长，受外界影响较大，外界侵害不可预知。怎样缩短故障停电时间，快速的处理故障，是确保铁路运输安全的重要手段。在设备更新改造的基础上，故障率虽然降低，但是我们在生产实际中故障点的准确判断仍然是一个主要面临的难点。

（二）、造成10KV电力线路故障的主观因素

通过对近年来，本单位发生的故障进行汇总分析，简单总结，10KV电力设备的故障发生的主要原因有一下几个方面。

1、雷击瓷瓶击穿、避雷器击穿或引线搭接在金具上。

2、外力原因造成倒杆、断线、电缆损坏。

3、设备原因造成故障，如连接线夹断裂造成缺相、导线接头工艺不达标造成接地或短路故障、线路老化造成绝缘击穿等。

4、气候因素造成故障，如大风造成倒树压在线路上，天气骤升或骤降造成的混线或断线。

5、设备缺陷处理不及时造成故障。

6、外界异物搭落在线路上造成接地或短路，如：风筝、鸟巢、铁构件等异物。

（三）、造成10KV电力线路故障的客观因素

现阶段，大部分供电段多以牵引供电为主，由于10KV电力线路运行存在备用电源，相对不会发生较大故障，多年来管理模式存在重牵引轻电力的情况，对电力设备运行维护投入力度不大，线路状态不良，积年累月，设备故障有井喷发生的可能性。另外，职工业务素质不能满足日益精进的设备运行要求，职工存在吃老本、凭经验的现象，随着大量新设备的投运，职工素质不能满足设备运行要求，设备日常维修养护不到位，造成带病运行，存在安全隐患。

二、现阶段针对线路故障处置采取的主要手段

为确保铁路运输安全可靠，近年来在10KV电力设备的整治上投入上逐渐加大，尤其是配电室微机保护改造、远动箱变的投入，都使故障判断的时间比以前有了大幅度的减少。10KV电力线路故障率虽成下降趋势，但是，设备故障还是大量存在，设备的更新、改造，并不能避免外界侵害以及设备自身老化造成的各类故障。

（一）、配电室微机保护改造以及作用分析

近年来，随着设备的更新改造，微机保护装置在10KV电力系统中得到了广泛的运用。和常规保护相比，微机保护具有先进的原理及结构，可靠性更高，有极强的综合分析和判断能力，自动地识别和排除干扰，防止由于干扰而造成误动作。对于线路保护，还可以提供故障点的位置（即满足故障测距的要求），这将有助于运行部门对事故的分析和处理。虽然，微机保护存在大量的优点，但是，我们在实际应用的过程中，大部分利用的还只是其表面的功能，对于其深层次的功能还没有进行有效的开发以及应用。并且，值班员对微机保护的实际功能不够了解，出现问题时基本都要靠厂家或是专业检修人员进行处理。

（二）、远动箱变投运以及作用分析

电力远动箱变的投入运行，对于10KV电力线路运行可靠性提供更有效的保证。箱变就是一个简单的综合自动化系统，本身能实现“三摇”的功能。与以前的设备相比所用的设备都是最新型的设备，稳定性增强，故障处理的时间大大减少。由于箱变内的高压断路器（ISM）以及低压开关都可以进行遥控操作，调度可以遥控操作对线路故障进行切除。但是，远动箱变的投运增加了大量的电缆等荫蔽工程以及隔离开关等接点设备，出现故障的几率增加，若箱变本身以及电缆线路发生故障等，处理起来的复杂程度比架空线故障要困难。另外，箱变不能实现遥调功能，出现问题是必须到现场去解决问题。最后，由于在故障自动切除装置工作时，ISM断路器会出现故障闭锁，必须在故障排除后，进行人工复位，方可恢复正常运行，并且断路器频繁操作存在不安全因素，因此，远动箱变的自动隔离10kV故障区间以及非故障段的自动快速恢复功能实际运行过程中一直不能应用。

（三）、线路改造以及作用分析

近些年，为了减少10KV电力线路故障率，确保设备运行安全稳定，对线路改造力度逐年加大，尤其是对老化设备进行更新、树木侵界区段进行更换绝缘导线等改造，都取得了显著的效果。但是，另一方面，随着设备周围外界环境的变化，设备的改造也越来越多，架空线路改电缆，线路迁移改造，使得线路环境不断变化，尤其是大量电缆的投入运行，进一步加大了故障发生的几率。电缆线路属于隐蔽工程，受破坏的几率较高，并且电缆故障判断困难、处置不变，都给故障处置提高了难度。

三、故障测距应用于生产实际的可行性分析

虽然通过近年来的各种有效措施，10KV电力线路故障率成下降趋势，但是在故障点判断、查找上还是存在一定提升空间。

（一）、存在的主要问题以及解决措施

现阶段，虽然10KV电力线路故障率逐年下降，多发故障主要集中在外界环境影响上，但是在故障區段的切除、故障的查找上还是主要依靠人员来完成，尤其是在故障点的判断上效率较低。为了保证10KV电力线路供电可靠性，保证高质量的持续供电，必须在故障点准确判断以及时间上下功夫。随着铁路运输对信号供电可靠性、稳定性越来越高，要求10KV供电质量以及可靠性也越来越高。虽然箱变的投入使故障点判断的时间比以前有了大幅度的减少，但是，根据现场经验，可以通过在线路首端安装故障测距装置来对全线路故障进行监控。在采取故障测距装置后能够使故障点缩小到更小的范围，使人工查找故障时间大为缩短，是有效的、可靠的方法。

（二）、国内外发展历史

现阶段，针对铁路10KV电力线路故障处理，在国内外多建议采用故障测距装置对线路故障点进行判断，以此来确保快速判断、处理故障。在国外，早在1935年故障指示器就已经利用于34.5KV和230KV的输电线路中，故障指示器作为故障测距装置的前身，但对测定故障点位置有较大帮助。二战以后，美、法、日等国都取得不少的进步，提出了许多新的故障测距原理，并且故障测距装置已经投入运行。七十年代中期以来，随着微机保护装置的开发和投运，给电力线路故障测距的研究提供了新的平台，加速了故障测距装置的发展。在现阶段，已经比较成熟的电力线路故障测距的方法主要有阻抗法、行波法、故障分析法等几种方法。

（三）、可行性分析

在国内外，故障测距装置已经广泛应用于各种等级电力线路上，在铁路供电领域，牵引供电故障测距装置已得到广泛的应用，并在故障点的判断上起着积极有效的作用。对于10KV电力线路，提出故障测距基于在故障发生后能够快速准确定位故障距离，从而减少人工查找故障点的时间，减少故障停时，有效的保证系统稳定运行。此外，故障测距装置在铁路牵引供电系统已经广泛使用，并且取得了良好的运行经验。在现阶段，10KV电力线路的故障点判断还主要集中在人工巡视上面，有了接触网故障测距装置多年可靠的运行经验，完全有可能将故障测距装置应用于10KV电力线路故障点的判断上。

配电室微机保护为线路保护提供可靠的技术支持，并且能够满足故障测距的要求。现阶段，电力线路故障测距的方法主要有阻抗法、行波法、故障分析法，对于铁路10KV电力线路来说，由于多数为架空线路及电缆组成，阻抗法以及故障分析法在实现起来都是比较困难的。行波法故障测距不受运行方式、系统参数等因素的影响，构成简单、容易实现。只是通过检测行波在故障点及检测端之间往返一次的时间或利用故障点行波到达线路两端的时间差来计算故障距离，具有测距速度快、精度高的优点。行波法在理论上有许多独到的优点，因此在铁路10KV电力线路故障判断有着非常广阔的应用前景。

参考文献：

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[3] 赵翔，何晓琼.铁路自闭贯通线路故障定位方法的研究[J].电气化铁道，2008（02）