铁路电力贯通线常见故障分析及查找方法

铁路10KV电力贯通（自闭线）线路故障分析判断及查找方法摘 要： 介绍了铁路系统10KV电力贯通线路，单线、复线区段贯通、自闭线路故障类别、产生的原因、分析判断及故障查找方法。讲解如何根据现象判断故障，快速查找、正确处理电力线路故障，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。 关键词：贯通线 自闭线 短路 接地 故障分析 判断 查找方法引言10KV电力贯通线（自闭线）路是铁路电力系统的重要组成部分，线路因点多线长，走径复杂，设备质量参差不齐，受气候、地理环境影响较大，供用电情况复杂，设备故障率居高不下，影响着铁路供电系统的安全运行，直接影响到铁路运输的安全正点。如何正确有效地判断、查找、处理电力线路故障，缩短停电时间，及时恢复供电尤为关键。现将电力设备故障类别，各种现象及分析判断方法进行论述：一、10kV电力贯通(自闭)线常见故障（一）类别：1、短路故障：相间短路（三相和两相短路）； 接地短路（两相短路接地、两点接地短路故障、单相接地短路）。2、接地故障：金属性接地；非金属性接地。（二）造成设备故障的主要原因：1、雷击瓷瓶击穿、避雷器击穿（爆炸）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，如瓷瓶击穿、连接线夹断裂造成缺相、电缆接头工艺不达标造成接地或短路故障等。4、气候因素造成故障，如大风倒树压在线路上。5、设备缺陷处理不及时造成故障。二、10KV电力贯通（自闭）线常见故障分析及处理1、短路故障 贯通（自闭）线跳闸后，重合闸、备自投均不动作或动作均不成功时，首先由变配电所值班员分别调取跳闸、重合闸不成功、备自投不成功时的数据，通过分析初步判断故障性质及位置。根据分析情况，可组织对跳闸线路进行试送电。试送时应注意以下几个方面：（1）正确选择试送电的配电所尽量避免用信号备用电源取自配电所的站馈柜，若试送电引起进线断路器跳闸，则会造成这些站信号主备用电源同时停电。选择故障点远端的变配电所进行强送，且两配电所必须均取消备自投及重合闸。选择进线、母联与馈线断路器整定值级差较大的变配电所进行强送。优先选择35KV等级的变电所，其次是选择配电所贯通线不在主供的变配电所，如果并网条件好的，则需要并网倒电将主供所的贯通线（自闭线）倒为备供，避免强送电时因线路故障未消除，造成越级跳闸，扩大了停电范围。选择地方电源供电质量高、供电可靠的变配电所进行强送。（2）组织试送电线路未装设故障分断装置，可在经过分析跳闸数据后，对跳闸线路组织一次强送电。装设有故障分段装置的贯通（自闭）线跳闸后，根据故障分断装置工作原理，在确认故分装置设备运行正常的情况下，可组织两次强送。第一次强送，可闭锁线路故障点最近的故分装置，切除了故障区段。第二次强送，即恢复线路故障点前端设备供电。近几年来，因故分装置状态不良，设备质量参差不齐，造成动作不可靠，甚至误动作，给故障分段隔离带来诸多隐患。例如2013年4月5日1时30分XX35KV变电所XX柜221QF过流段动作跳闸（Ia=95.64A， Ic=140.76A），重合闸、备自投均不成功。强送电时，除了故障区段故分装置闭锁外，还有XXX故分装置自动分闸（未闭锁）后没有合闸，影响车站无电，因夜间出动不便，加之地形条件复杂，待抢修人员赶到已经快要2小时！无端的延误了送电时间，影响了3趟列车运行，严重打乱了运输秩序。（3）以下情况，不应组织强送电：故障分段装置无电流保护，通过强送电不能自动闭锁装置，不得进行二次强送电。贯通（自闭）线出现故障后，可通过调度主站远动操作故障分断装置，再进行试送电。配电所因进线、母联与馈线断路器整定值级差小，易造成越级跳闸，在有贯通柜主供时不应采用以上配电所组织强送电。线路故障明显，跳闸电流很大，并造成越级跳闸，不得组织本所强送电。发觉故障电流异常大，原则不组织强送电，多为施工机具侵限或路过车辆挂碰电力线路等造成。强送电对人身和设备将造成很大的安全隐患。线路跳闸后，外部信息反映有人触电、线路倒杆、断线，信息确认并采取有效措施前不得组织强送电。线路上、故障线路相邻变配电所有人进行作业时，跳闸后不得组织强送电。经确认作业组作业正常后，方可组织强送。变配电所设备异常，馈线、母联、进线断路器保护动作不良，不得组织强送电。线路故障明确，每次组织试送电前，在区间没有操作分断新一组隔离开关或分断装置断路器前，不得试送电。（4）贯通（自闭）线路永久性故障判断具有远动功能的贯通（自闭）线路发生故障，应根据跳闸数据初步分析故障距离，选择适当的分断装置断路器和拟操作配电所，先远动断开分断装置断路器，再组织配电所试送电。如试送不成功，则故障点在分断装置前端，先从对侧配电所送电，操作断开前一组分断装置，再组织配电所试送电。如试送成功，则故障点在分断装置后端，此时故障点已被切除。未具备远动功能的贯通（自闭）线路发生故障，由配电所打开故障区段检示器电源，经过配电所试送，将线路故分装置闭锁，则试送所至闭锁的故分装置间设备正常，故障区段在闭锁的故分装置至后端相邻站间。 如故障发生在夜间，故障区段已被隔离，并且不影响故障线路上相关各车站行车设备，重要的是确认信号电源供电正常，次日组织巡视查找故障。2、接地故障电力系统中性点接地方式主要有两种：一种是大电流接地系统（直接接地系统），其供电可靠性低，这种系统中发生单相接地故障时，出现了除中性点外的另一个接地点，构成了短路回路，接地相电流很大，为了防止损坏设备，必须迅速切除接地相甚至三相；另一种是小电流接地系统（不接地系统），其供电可靠性高，这种系统发生单相接地故障时，不构成短路回路，接地相电流不大，但非接地相的对地电压上升为线电压。故对电气设备的绝缘要求较高，一般接地后允许带缺陷运行2小时。电力贯通线的接线方式属于小电流接地系统，因此，在线路发生接地时，要迅速隔离故障区段，恢复正常线路供电。（1）单相接地故障现象接地未断线：现象：主供所贯通母互柜线电压正常，相电压一相降低，另外两相升高，3U0大于18V。接地贯通柜可能有一相电流会升高。备供所无明显变化。当出现配电所上报电力线路接地时，应按以下程序处理：电力自闭线、贯通线路发生单相接地时，相关人员能够根据变配电所的继电保护动作情况，及时准确地判断出故障性质，快速准确地查找出单相接地故障点，采取有效措施，迅速消除故障对人身和设备的危胁，确保电力贯通线路安全运行，满足铁路运输生产经营的需要，安全优质地为铁路运输生产服务。接地并断线： 现象：当贯通线（自闭线）单相接地且已断线时，主供配电所母线PT电压异常，线电压正常，接地相相电压降低，其余两相相电压升高，接地相的电流会较正常情况时偏高；备供配电所线路PT电压异常，与断线相相关的线电压均明显降低，与断线相无关的线电压正常。断线未接地：现象：当贯通线（自闭线）线夹断裂时，会出现断线未接地的现象，主供配电所母线PT电压无异常，断线相电流较正常情况时偏低；备供配电所线路PT电压异常，与断线相相关的线电压均明显降低，接近相电压，断线相相电压接近零。应按以下程序处理：核实主供所电压情况，确认除自闭母线段外其它线路段电压正常。经验总结：备供所线电压一相电压降低，一相正常，相电压一相几乎为零，另一相正常。若断线点在靠近备供所，主供所无明显的变化，这种现象，也可能是备供所线路侧压互高压或低压保险熔断；若断线点靠近主供所，则主供所断线相电流较平时小。此时，调度应该询问配电所接地现象，记录相线电压值的变化，记录配电所给的信号显示。再核实备供所监视电压情况，确认线路是否发生断线；同时要求电力工区核实线路中间各站点三相负荷是否有电压异常情况，并通知电力工区做好出动准备。同时要求主备供配电所检查所内设备是否有异常，重点是贯通柜线路压互等设备，若备供所是架空线引出，可要求配电所对各相验电，以便更快更准确的判断出是否为断线故障，此时应充分考虑断线可能带来的引起人畜触电、引发山火等不利因素，立即请示主管领导，是否将贯通线停运。同时要通知电调和电务段调度。果断对故障线路停电，以防止产生较大的危害。例如： 确认贯通线断线时，通知相关电力工区出动，涉及两个电力工区的应同时安排出动。说明故障性质，有利于工区带齐相关工具材料。若贯通线沿线有接触网工区，可提醒车间安排网工区先行分断该站相关隔离开关。电力工区分断隔离开关遵循的原则是：交通方便、就近、分界点，尽量不影响车站信号供电。分断线路中间隔离开关时，应先注意以下问题： 根据停电后可能影响的范围向行调要点，考虑进一步要点可能，填写倒电申请表时次数可充分放宽。 必要时为了防止全站信号无电，影响行车。要与电调或地方等核实信号备用电源是否可靠供电，是否开天窗。 可考虑倒电时适当延长线路停电时间，使车站信号可靠切换至备用，以利于故障处理中进一步倒电。 尽量避免同一贯通线有两个断口就与行调销记，以免信号主备无电。 接地点与断线点可能并不是同一个点。电力工区出动时，应要求尽量多派人手，在赶往分断点隔离开关处时可沿线下人，便于确定故障时较快分合隔离开关。确定故障范围后，应采用逐一排除的方式进行处理。断线后两断头均接地：现象：当导线被汽车刮断、或接地时间较长，线路烧断后两断头接地时，两断头能通过大地构成回路。接地初始主供所、备供所现象与接地现象一致，待两断头通过大地构成回路后接地现象消除，但主供所接地相电流会较平常略为偏高，偏高程度与接地点大地的阻值有关。（2）单相接地故障查找方法基本查找方法a. 自闭、贯通线瞬时断开法：当同一个配电所同时对两个及以上贯通（自闭）柜主供，无法确定是哪条贯通线单相接地时，可逐一将主供所贯通柜断路器断开，由备供所备投，再通过观察两配电所有无报警情况，判断发生单相接地的贯通线路。（也可通过观察各主供贯通柜的电流情况来判断，即电流变大的贯通柜出现了单相接地故障。）b.优选法：断开发生单相接地的相邻的两变配电所中间自闭、贯通线的隔离开关，以确定发生单相接地的区段，从而进一步查找确定单相接地故障点。c.相邻段自闭、贯通馈线单相接地故障点的查找：首先断开两段分界点处隔离开关，以确定故障区段，然后再用“优选法” 查找确定相接地故障点。具体查找方法：a.收到接地信息，要分别询问主、备供变配电所的供电情况及信号显示情况，并做详细记录。根据配电所现象判断出现的是上述哪一种故障情况。b.如果判断为接地并断线或两断头通过大地构成回路时，应详细收集相关信息。若接到危及人身的安全信息，或可能引起山火等造成重大损失的信息时，要及时果断地断开电源。及时组织人员以中间分断法进行查找，隔离故障区段，尽快恢复各车站正常供电。c.如果判断为断线未出现接地时，结合中间分断法和优选法来查找。d.相邻局（站）故障点的查找。首先断开两局（站）分界点处隔离开关，以确定故障区段，然后再用“优选法” 查找确定相接地故障点。e.利用远动装置进行故障查找：当线路出现异常情况时，可利用远动装置进行故障的排查：若贯通线有断线点，则断线点后端的车站信号主用或备用电源电压会存在缺相的情况，这样可通过监测各站信号主有或备用电源的电压情况，判断出现故障的区段，再远动操作线路上的故分装置，将故障点隔离在两故分装置间，恢复正常线路的供电。若贯通线只有接地点，则各车站的信号主用及备用电压无明显变化，可通过远动装置分合线路上的故分装置，由两相邻配电所各对一段线路供电。再根据两配电所的信号显示情况判断故障范围。经过进一步对线路故分装置的远动操作，可将故障点隔离在两故分装置间，恢复正常线路的供电。故障区段隔离后，由相应电力工区对线路进行巡视，隐蔽故障点用线路整体绝缘摇测法查找，即断开故障区段耐张杆过引线，分别摇测两端线路绝缘，故障在绝缘低一侧。找到准确故障点后，再根据故障性质制定相应的处理方案。总之，当电力贯通（自闭）线路出现故障时，要分析故障现象，正确判断故障性质，及时安排抢修人员出巡，确保铁路运输生产秩序。三、外部因素造成电力贯通（自闭）线故障的分析和查找有人故意将贯通、自闭线的隔离开关拉开一半造成接地和弧光短路故障，此类现象较为突出。如2013年3月18时05分报：配电所进线电源波动，进线电流波动(Ia10A至35A)，2#所用异响，母线电压Uab=5.95KV,Ubc=10KV，Uac=5.69KV；Ua=0.6KV, Ub=5.89KV, Uc=6.4KV。判断为进线缺相。电力工区检查是进线018#杆GK锁具被破坏、绑扎铁线被剪断，隔离开关有扳动迹象，边相触头放电。经抢修人员处理后恢复正常。同样是事在2009年8月25日18时16分，配电所监视12#柜线路电压异常，检查结果是389#杆隔离开关被人为拉开一部分，中相正在放电，检查开关无损伤，工区重新闭合开关后恢复正常。施工机械误碰故障大都属于金属性接地,重合闸重合成功的几率决定于误碰体的通流能力。通流能力较小的物体往往被烧断,可以重合成功,通流能力较大的物体往往重合不成功。施工地段此类故障频发，多为挖机挖坏电缆或挂断电力线路后造成接地短路。要求我们在工作中对施工地段要有所了解，要求工区加强日常巡视，发现施工及早提醒制止，与施工方签订相关协议，防止故障发生。因导线挂上异物的故障大都属于高阻接地,线路故障时异物往往被烧毁,重合成功的几率较大。 雷雨天气易出现雷击,大雪无风天气由于导线上积雪过多易断线,雨加雪冰冷天气轻载线路会因覆冰断线,浓雾天气绝缘子有可能污闪,暴风天气耐张杆距离较小的线路易放电,线路负荷过重且存在导线接头接触不良的问题,容易引发接头发热烧断故障。还有故障频发的多为有线路交叉跨越或树木侵限地段。四、电力线路故障查找方法总结故障的查找归根结底还要通过人来完成,必须召集足够合适的人员,应将故障数据、分析定性结果、现场情况及巡视重点向全体人员进行详细的交代,做到每个人都心中有数。要求巡视人员必须到位到责、不能因为难于到位而漏过任何一个可疑点。而且要提醒出动巡视的人员要特别注意人身安全，将故障线路视为带电，巡视发现问题不能私自处理，必须报请值班电力调度员发令后操作。巡线时除了注意线路本身各部件及重点故障相外,还应注意附近环境。如交叉跨越、树木、建筑物和临时的障碍物;杆塔下有无线头木棍、烧伤的鸟兽以及损坏了的绝缘子等物。发现与故障有关的物件和可疑物时,均应收集起来,并将故障点周围情况作好记录和拍照,作为事故分析的依据。 如果排除了全部的可疑点后,在重点地段没有发现故障点,应扩大巡视范围或全线巡视,也可以进行内部交叉巡视。如果还是没有发现故障点,可适当组织重点杆段或全线的登杆检查巡视。登杆检查巡视由于距离较近,可以发现杆塔周围不明显的异常或导线上方、绝缘子上表面等地面巡视的死角,对怀疑为雷击的情况应增加避雷器的悬挂金具、放电间隙和杆塔上部组件的检查。 以上仅是一些常规的故障查找程序,但事故的突发性、不确定性和线路的千差万别,决定了故障查找方法的不尽相同,应根据具体情况具体分析,尽快找到故障点是唯一目的。对距离较短的线路,由于保护及自动装置测量的故障数据精确度不高,稍加分析定性巡线就行;碰上线路保护及自动装置有问题,给出的数据不全、没有数据或越级数据仅有事故特征,也应根据故障分析和定性,尽快组织故障查找。尽管经过精心的组织和检查巡视,总还是有一些故障点不能找到:一方面,有的故障点由于不明显、处在查找方法的死角或故障痕迹很快被掩盖而不能找到;另一方面,故障点不在本单位管辖的范围内,或干脆就没有故障。保护定值计算整定错误、保护误动、越级等原因引起的线路跳闸也是常有的,这些问题应由技术部门一起来解决。