近年來，我國的鐵路建設獲得了跨越式的發展，為社會的發展注入了強大的運輸動力。電力電纜具有受外部自然環境影響小、安全性好、可靠性高、不影響城區美觀、運行維護費用少等特點，在鐵路電力供電系統中的應用越來越廣泛。但是隨著電力負荷不斷的增加以及運行時間的延續，電力電纜故障頻頻發生。本文介紹了鐵路供電系統的電纜施工、日常運行管理、電纜故障測尋等方面情況，以便及時準確查找到電纜故障點，排除故障，確保電力供電的可靠性。

　　關鍵詞：鐵路;電力系統;電纜;故障;技術

　　鐵路電力系統主要由外電源供電線路、10kV配電所、電力貫通線(普速鐵路一般稱貫通線、自閉線;高速鐵路一般稱綜合負荷貫通線、一級負荷貫通線)、站區電力設備等組成。由于電纜具有受外部自然環境影響小、安全性好、可靠性高、不影響城區美觀、運行維護費用少等特點，外電源、電力貫通線都大量使用不同類型的電力電纜。而高速鐵路和普速鐵路因技術標準的不同，在電纜選型和敷設方式也有明顯的區別。對不同類型電纜線路故障進行快速準確的測尋和定位是鐵路電力部門的一項十分重要的任務。

　　1高速與普速鐵路電力電纜的選型與敷設方式

　　1.1普速鐵路電力電纜及敷設

　　普速鐵路電力貫通線和自閉線一般是電纜與架空混合線路，且以架空線為主。普鐵電纜采用三芯交聯聚乙烯絕緣銅芯電力電纜，導線截面貫通線一般為70mm2，自閉線為50mm2。電纜一般采取埋地敷設，在隧道內采取電纜溝或沿隧道內壁敷設。

　　1.2高鐵電力電纜及敷設

　　高速鐵路電力貫通線為兩路10kV電纜線路，全線采用單芯交聯聚乙烯、非磁性材料鎧裝銅芯電力電纜，導線截面一級負荷貫通線為50mm2-70mm2，綜合負荷電力貫通線為70mm2。高鐵電纜都是在鐵路兩側的電纜溝內敷設。

　　1.3普速與高鐵電力電纜的區別

　　普速與高速鐵路的貫通線電纜是有明顯區別的：一是電纜選型不同;二是敷設方式不同;三是對供電的可靠性要求不同。

　　2電力電纜故障原因及類型

　　2.1電力電纜故障原因分析

　　2.1.1外力損傷：電纜出現外力損傷的原因主要是施工機械(如挖掘機、推土機、載重汽車等)直接損壞電纜，從而造成故障，發生短路跳閘或傷及絕緣而留下事故隱患。由于鐵路正處于快速發展階段，新線建設及改造施工現場比比皆是，尤其是臨近既有線施工很容易發生外力損傷類型的電纜故障或隱患。實際運行顯示，普速鐵路發生外力損傷型電纜故障相對較多。2.1.2電纜的施工質量問題：電纜施工質量問題主要有兩方面：一是外部環境因素，主要包括電纜埋設過淺、彎曲半徑過小、電纜溝內雜物和積水過多、電纜敷設過程中外皮劃損留下隱患等;二是制作技術水平差，主要包括電纜頭附件安裝不符合工藝要求、電纜頭制作沒有達到規定標準。根據運行經驗，高速鐵路因施工質量問題引發的電纜故障較多，尤其是外護套破損(隱患)導致電纜故障更為突出。2.1.3電纜運行問題：用戶過負荷用電會造成電纜絕緣枯干、脆化，使電纜絕緣強度降低、表面溫度過高，從而導致電纜故障，甚至可能引起火災。2.1.4其他問題：電纜本身質量問題和電纜老化也會造成電纜故障。

　　2.2電力電纜故障類型

　　電纜故障的主要分為低電阻故障、高電阻故障、三相短路故障、斷線故障和閃絡性故障這幾種類型。

　　3電力電纜故障測試流程及故障性質判別

　　3.1電纜故障測試流程

　　一般來說，電力電纜故障測尋分為以下三個步驟：第一步進行故障性質判別，確定電纜故障的性質;第二步進行故障測距，明確故障點距電纜一端的距離;第三步進行故障定位，確定故障點的準確位置。

　　3.2電纜故障性質判別

　　電纜故障性質判別是選擇故障測試方法的基礎。電纜故障主要分為導體損壞以及絕緣體損壞兩大類。其中，電纜芯線損壞屬于導體損壞。低阻故障、泄露高阻故障、閃阻高阻故障等屬于絕緣介質故障。對于電纜故障性質的判斷，一般需要通過相關的測量以及參數來確定。

　　4電纜故障測距

　　電力電纜故障測距就是確定故障發生點到電纜任意一端的距離。目前使用的主要測距技術包括行波法和阻抗法。

　　4.1行波測距法

　　行波測距法主要包括以下方法：4.1.1電壓脈沖反射法：在發生故障的電纜中注入低壓脈沖，使其在故障電纜中傳播，當低壓脈沖遇到故障點時會發生反射，記錄脈沖傳播時間以及反射時間，根據兩者之間的差值換算就能測得故障點與測試點間的距離。4.1.2脈沖電壓法：脈沖電壓法就是利用高壓信號直接擊穿故障點，并通過記錄高壓脈沖在測試點與故障點往返一次時間，換算出兩者之間的距離，該方法在電纜閃絡性故障和高阻故障中較為適用。利用高壓脈沖將故障點瞬間擊穿的信號，對故障點不必進行永久性燒傷，采用這種測距方法測試速度快，但由于使用高壓脈沖，安全性能略差。4.1.3脈沖電流法：脈沖電流法與電壓法原理相似，主要利用電流耦合器進行電纜中行波信號的收集，采用高壓將電纜故障點擊穿，并用儀器記錄擊穿時產生的電流行波信號，計算信號在測量點與故障點往返時間。與脈沖電壓法相比，電流法安全性能高，且電流脈沖信號更容易辨別。

　　4.2阻抗測距法

　　阻抗測距法主要包括以下方法：4.2.1直流電橋法：將故障電纜與非故障電纜短接，并將其分別與電橋兩端相連，調節電橋雙臂上電阻器，使電橋保持平衡，通過己知電纜長度以及相應的比例關系就能計算出故障點距測量點距離。這一測距方法原理簡單，精確度高，但是由于高阻故障、閃絡性故障電纜中電阻較大，不容易探取電橋電流，所以不適合此法測距。4.2.2高阻故障法：對帶有高阻故障的電纜施加正弦高壓信號，故障點就會發生閃絡，此時故障點的高阻就變為弧電阻。因電弧呈現電阻性，且流過故障點的電流和故障點兩端的電壓同相位，在采集到線路首端的電壓與電流后，基于分布參數線路理論就可以求出沿線路各點的電壓與電流，從而定位故障點，但該方法還存在一些缺陷。例如，當故障接近測試端時，相量差接近于零，所以相對誤差很大，同時易受干擾、測量精度難以保證。

　　5電纜故障定位

　　電纜故障定位主要采用以下方法：

　　5.1聲測法

　　利用專用的高壓信號發生器，將l0kV直流電壓加入故障電纜中，此時故障點就會被反復擊穿而放電，并且發生機械振動。此時利用靈敏度極高的聲電轉換器，在地面完成電纜振動波向電信號的轉換，并將此信號做放大處理，使用專用儀表測試聲音的強弱，聲音最強處即為故障點。這種故障定位原理簡單，操作簡便，但這種定位方法不適用于低阻故障定位，其原因是低阻故障釋放的電量較小，給信號采集工作增加難度。

　　5.2聲磁同步法

　　聲磁同步法定位原理為：聲音信號與磁信號在同一介質中傳播速度不一樣，用專用的儀器探頭對兩種信號進行檢測，記錄兩種信號從探頭到故障點的時間，聲音傳播時間最短地點即為故障點。這種定位方法主要用于電纜閃絡性故障和高阻故障。

　　5.3音頻感應法

　　在故障電纜短路相芯線之間接通lkHz的音頻電流，音頻電流會發生電磁波，電磁波信號會通過電纜傳播，沿電纜方向利用儀器探頭收集電磁波信號，并將信號送入專用的信號檢測儀器中，音頻信號最強點為故障點。這種故障定位方法主要用于低阻故障，具有操作簡單、使用設備少等優點，但故障定位的精確性略差。

　　6結束語

　　隨著科技的進步，越來越多的先進技術應用到電纜故障測尋中，使故障測試精度、測試環境不斷提高和完善，為我國電力系統運行的安全穩定做出更大的貢獻。同時，我們還要提高施工質量，加強日常電力運行管理，強化對電纜徑路附近施工的防護和監控，最大限度減少電纜故障的發生。一旦發生電纜故障，應充分利用先進的電纜故障探測設備，結合日常積累的方法和經驗，快速找到故障點，及時組織搶修處理，快速恢復送電，確保鐵路運輸暢通。

　　參考文獻：

　　[1]龐久宗.高速鐵路電力電纜施工技術淺析[J].成鐵科技，2016,(2).

　　[2]陶力軍.武廣高速鐵路電力工程設計[J].鐵路技術創新，2010,(4).

　　[3]魏金蓉.電力電纜故障測尋技術及應用研究[J].動力與電氣工程.2012,(4).

　　作者：趙應軍 單位：鄭州局集團公司計劃統計部