35KV电缆故障快速查找及处理论文.doc

地铁35KV高压电缆故障快速查找与处理陈明忠，王庆友摘要：35KV高压电缆通常是地下铁道供电系统中重要的线路设备，如果发生故障将会严重的影响行车运行。地铁公司推进网络化运营后，允许供电部门夜间轨行区施工作业时间大为缩短，给快速查找处理故障造成较大压力。本文阐述了南京地铁一号线35KV高压电缆故障发生后的现象及处理的方法和流程。通过投入使用相应仪器设备，优化抢修组织方案，有效分解工序，从而大大缩短故障查找处理的时间，确保在收车后短时间内恢复正常供电。关键词：地铁; 供电系统; 电缆; 故障; 高压脉冲 The subway 35KV high voltage cable fault fast lookup and treatmentChen Mingzhong , Wang QingyouAbstract:35KV high voltage cable is an important equipment for underground railway power supply system, if a fault occurs will seriously influence the driving operation. In the subway company promote networking operation, allowing the power supply department night track area construction time is shortened greatly, to quickly find fault caused by high pressure treatment. This article elaborated the Nanjing Metro 1Line 35KV high voltage cable malfunction phenomenon and treatment methods and processes. Through using the corresponding equipment, optimizing repair organization scheme, effective decomposition process, thus greatly reducing trouble shooting and processing time, ensure that the cars after a short period of time to recover the normal power supply.Key words: Subway; power supply system; cable fault; high voltage pulse;1 引言地铁35KV供电系统是地铁供电系统中的重要一部分，其供电方式是：主变电所35KV出线开关柜通过环网电缆向各供电分区的第一级车站变电所提供两路独立的电源，车站变电所将35KV电源转化为400V及DC1500V，向车站机电负荷及接触网供电，同时经过开关分配，再通过35KV电缆向该供电分区的其它变电所进行供电。为保证地铁供电的可靠性，在两个主变电所之间设有联络电缆，这种供电方式称为环网供电。当一个主变电所因故退出供电时，可由环网电缆将另一个主变电所的电源引入，确保整条线路的正常运营。如一号线的新街口和张府园间、二号线的新街口和大行宫间、南延线南京南站和花神庙间均敷设有联络电缆，从中可以看出35KV电缆的重要性，它在整个系统中起着电能输送、联络及桥梁的主干作用。35KV电缆敷设时，由于受制造长度的限制，中间使用若干电缆中间接头进行连接。电缆中间接头在施工建设期间，现场条件比较差，电缆和接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高，而施工现场温度、湿度、灰尘都不好控制。另外电缆施工过程中没有严格按照工艺施工或工艺规定没有考虑到可能出现的问题也会加快电缆接头的老化。基于这些原因，使得电缆中间接头成为环网电缆的最薄弱环节。供电系统运行的实践表明，35KV高压电缆故障中，电缆中间接头故障占了绝大多数。一号线运行以来已发生多次电缆接头击穿的故障，造成电缆回路开关跳闸停电，影响了正常的运行秩序。如08年4月6日，皋珠2#线电缆中间接头故障，造成地铁大厦、珠江路站及新街口站停电。因此，在最短的时间内处理好电缆故障，尽快恢复供电是我们必须要结决的难题。电缆中间接头故障发生后的抢修处理主要分为电缆故障点的查找及电缆头的更换两部分，其中电缆头的更换可参照电缆头厂家的制作工艺进行，时间是可控的。而电缆接头故障点的确定则与电缆的长度、隧道内电缆的敷设方式等有关，因此故障点的查找是一个很大的问题。 在地铁供电系统设计中，为了提高保护装置的灵敏度及限制故障接地电流，35KV系统中性点采用的是小电阻（阻值19.8欧姆）接地系统。当一相电缆头击穿接地后，该相电缆中电流通过小电阻再回到电源变压器的中性点。35KV电缆的主保护是差动保护，其整定值为150A，即当电缆回路的接地电流达到150A时，电缆回路两侧开关瞬时跳闸，将故障线路切除。由于差动保护灵敏及无延时的特点，当电缆击穿后故障点不明显，几公里长的电缆线路上仅有一个很小的击穿放电的迹点，给人工定位故障点带来了很大难度。因此，必须使用专用的仪器设备，结合其它试验方法才能缩短电缆故障的查找时间。2 电缆故障的查找方法电缆差动保护装置可靠、灵敏，误动作的机率很小，所以电缆回路差动保护跳闸后即可认定该回路发生了故障。故一般不采取人工试送电的方法恢复供电，而是改变运行方式，开通相应变电所的母联开关临时供电。曾采用电缆故障仪测距及人工巡线的方法查找故障点，但由于电缆击穿后的现象不尽相同，故障点查找困难。电缆击穿后有的呈高阻状态，有的呈低阻状态，会造成抢修人员对故障波形判断上的差异。 另由于电缆故障仪自身的误差、现场干扰等，往往测出来的故障点离真正的故障点较远，延误了查找时间。即使偶尔故障点测距较准确，但由于故障点太小不明显及隧道内电缆敷设等原因，巡线人员仍不易发现。近年来，通过不断摸索，尝试用电缆故障仪初步测距，同时增加了采用高压脉冲放电法，结合人工巡线的方法来进行故障点定位，每次均能在很短的时间内找到故障点。如09年11月7日20:55，安小1#线电缆故障跳闸，我们在采用上述方法75分钟后找到故障点。又如10年2月17日21:43，得胜1#线电缆故障跳闸，利用同样方法，25分钟后找到故障点。2.1 高压脉冲放电法地铁35KV电缆采用电缆支架在轨行区明敷或电缆沟敷设，所以高压脉冲放电法试验时，试验电压经过芯线只会对电缆支架或电缆自身的屏蔽层放电，不会对区间里巡道等作业人员造成伤害，安全、可靠。以下介绍脉冲放电的基本原理。图中：B1、B2为试验变压器及控制箱。电源电压经调压器调压，试验变压器升压，电阻在此作限流作用，硅堆2整流后向电容器充电，当电容充电到一定电压值时，使放电间隙击穿放电，试验电压便经过放电间隙向电缆放电。由于电缆故障点处绝缘必然较低，故在电缆故障点处产生击穿放电，我们循放电声检查，就可准确地查出了电缆的故障点。元件的参数选择及制作：试验变压器：选用3或的小型油浸试验变，最高电压50KV；限流电阻：0.5水电阻，现场也可以就地取材，临时自制，用一段50CM的青树枝或相近长度的潮湿布条代替水电阻，其作用是限流，不至于使B1、B2过负荷跳闸，同时也是为了使放电间隙不断地产生间断放电；硅堆2：0.03或两根0.015并联使用，反向耐压视电力电缆电压等级而定。我们利用的是试验变压器自带的；电力电容：选用电容量2F即可，电压等级为40KV伏；放电间隙： 放电极选用的套丝铜质螺标，放电极的中间至接线的那一头套满丝，便于接线和调整间隙长度。2.2 设备的操作与使用 按图2接线，L1点接故障电缆的芯线，电缆屏蔽层需要可靠接地。电阻R1及放电间隙必须悬空或放置于干燥绝缘台上。确认接线正确后，才可送电升压。在试验中要注意电容C上所加电压值不得超过电容器的耐压值，防止电容爆裂。 放电间隙宜选用3左右调节，但不可太小，亦不可过大。太小时，放电电压较低，电缆故障点放电声较小不易发现，过大时，放电声增大，但放电周期延长同样不利于现场判断。 在变电所电缆插拔头处试验时应注意安全，一般由二人进行，一人操作，一人监护。 线路上查找故障同样必须有两人以上，并与所内的试验人员保持联系。发现放电点后，立即通知所内人员停止试验，做好放电接地措施后，才能接近故障点。采用上述方法查找电缆故障点步骤总结如下：1、根据保护装置的记录找到故障所处的相别。2、拆除该相的电缆插拔头，用绝缘表进行校验确认。3、电缆故障仪测距进行初步定位。4、高压脉冲放电法试验，巡线人员循声响找出故障点。3 电缆故障点处理中流程的优化本文前面提到，电缆头的更换参照电缆头厂家的制作工艺进行，时间是可控的。但由于电缆敷设时接头处并无预留长度，电缆中间接头击穿后故障点部位必须截断，用一段电缆进行连接。这样必须重新制作两组电缆接头，恢复工作量较大。自地铁网络化运营后，列车回库时间推迟，用于电缆头更换的时间仅有1-2小时。为了优化故障处理时间，改变了故障处理程序。在电缆头制作方面，经过分析并模拟制作，将电缆头制作的工序进行分解。把新增加的一段电缆先进行外护套、主绝缘及半导体层的剥削及打磨，（因为这些工序占了电缆头制作的大部分时间）的工作量提前做完。在进入轨行区后，现场只需对原电缆的两端进行开剥，便可将电缆两端对接。节省了现场制作电缆头近一半的时间。经过对电缆故障查找及电缆头制作流程优化后，抢修步骤如下：1、根据保护模块动作记录确定故障回路相别，并解开该相的插拔式电缆终端头（为缩短抢修时间，一般只拆开电缆的一端，另一端可以不拆）；2、对该电缆进行绝缘测试及故障点测距，初步判断故障点位置。同时，将高压脉冲法试验的相关设备连接好，提报轨行区作业计划；3、在做1、2步的同时，安排人员准备抢修材料及电缆剥削工具、临时照明等：电缆中间接头2组，同规格电缆5-8米（主要是出于抢修时，两组电缆头处便于同时施工考虑），并先将该电缆两端主绝缘及其他部分开剥好，剥好后用塑料保鲜膜包好，防止灰尘进入。此项工序可节约现场时间40分钟左右；4、夜间请点后，分三批人员进入区间，其中两批人员负责人工巡线，分别从电缆敷设区间的两端车站进入区间。抢修负责人带领另一批人员（4人以上，抢修主要力量）带好抢修材料工具，从距“故障点”最近的车站进入区间；5、抢修负责人通知变电所的试验人员开始加电压做脉冲放电试验，区间人员根据电缆走向观察声响。一般在加压试验时，放电间隙的放电周期和声响与区间故障点是一致的，且由于高压放电声响频率较高，具有很强的指向性，所以只要故障电缆有放电发生，在200米左右均能听见，即使电缆在沟槽内敷设，也能发现。一旦找到故障点即可通知所内试验人员停止加压；6、现场确认该处为故障点后，将该处电缆接头切除。因电缆支架上敷设有多路电缆，切割时必须用仪器鉴别确无电压方可，以防触电。切割时要测量好长度，切割长度不得长于已开剥好的电缆长度，否则连接不上，造成抢修失败。亦不可过短，否则电缆连接后比原来长，不易敷设到支架上。一般新电缆长度比故障电缆切割长30-50CM为宜。电缆切割后，需在现场分别对两端进行绝缘测试，检查是否正常，其目的是防止有两处以上的故障点。确认回路无第二处故障点后，可准备电缆抢修后的电气试验及插拔头恢复工作；7、电缆故障点切割后，分两组开始按中间接头制作工艺施工与原电缆对接，全部工序完成后，将电缆放回支架 。此时变电所试验人员可以对已处理过的电缆进行绝缘测试，测试合格后进行耐压试