摘要：随着高速铁路的发展，铁路电力系统中电缆的采用范围越来越广泛，贯通线路退步采用高压电力电缆来取代架空线路，电缆的施工及故障分析、处理在铁路电力系统中占据的地位也越来越重要。
关键词：铁路电力；电缆故障；问题分析
1、引言
铁路电力系统的安全稳定直接影响着铁路系统的正常运行，同时还肩负着铁路沿线各个站区、车辆段、机务段、电务段等各个基层单位的生活、生产用电。尤其是铁路电力系统中的自闭线路，自闭线路的主要任务是用来为铁路的各个车站和电务等集中的电气装备提供安全、可靠、连续的供电，保障铁路信号系统的正常工作，以及确保列车的安全行驶。所以，在铁路电气化的时代背景下，铁路电力系统对与铁路运输的安全相当重要，铁路电力系统电缆故障问题的查找与分析也有着非常重要的意义。
2、铁路电力系统电缆故障分析
2.1故障分类
铁路电力系统中常见的电缆故障主要有短路故障、接地故障、断线故障、闪络故障和综合类故障。短路故障主要指单相或者多相输电线路之间相互接触而形成的具有破坏性的大电流出现，当电力系统发生短路故障时，大电流能使导体温度迅速升高，破坏输电线路的绝缘性质，导致设备不能正常运行或者损坏。接地故障主要指输电线路不经过绝缘体而直接和大地连接，这也算是短路故障的一种，危害也是比较大的。短线故障也称为断路故障，指的是输电线路被断开，不能够正常的传输电能，这就会直接导致用电设备断电，严重时会使设备损坏或者使某些重要工作被干扰。闪络故障就是电缆在高电压保压过程中，突然被击穿，在此电压下又能继续维持保压的故障。高电压击穿电缆层后会对周围的设备造成一定的影响，严重时还会威胁工作人员的人身安全。综合类故障主要指以上两种或者两种以上的故障同时出现时的故障，这种故障不是很常见，但是危害最大，故障的情况也最为复杂。
2.2故障原因分析
铁路电力系统的故障种类很多，造成故障的原因也很多，通常情况下铁路电力系统电缆故障原因有一下几种：
第一、电缆遭到机械损坏。机械损坏对电缆的影响是比较大的，也是最为常见的，机械损坏通常指的就是电缆遭受外力的冲击，致使电缆不能够正常工作。对电缆造成机械损坏的多数时施工时，在铁路施工时，由于施工人员不仔细查看施工现场，草草了事，导致了参与施工的工程机械对电缆造成一定损坏，或者是电缆的保护措施设置不到位，导致后期很容易被其它机械损伤。另外，在施工过程中电缆的过负荷拉伸也会导致电缆的机械损伤，多度拉伸、折叠、弯曲很可能导致电缆接头或者中间连接线出现故障，这些都是常见的电缆故障。
第二、电缆的绝缘层老化电缆的绝缘层老化直接会使电缆的绝缘能力下降，对电缆的损伤是巨大的。由于电缆经常运行在大电压大电流的环境下，电缆发热是必然的，电缆的过热会对电缆绝缘性能造成一定程度的影响，使电缆的化学性能和物理性能均受到严重影响。另外电缆深埋在底下，常年处在潮湿的环境中，有时候由于化肥或者化学物品的渗透到电缆沟，还会直接对电缆绝缘层造成腐蚀，对电缆的绝缘性能造成直接破坏。另外，随着电缆绝缘性能的降低，电缆的散热性能、抗腐蚀性等均会受到影响，这也就加速了电缆绝缘层的老化，电缆绝缘层老化是一个恶性循环的问题。第三、电缆质量不合格。在电缆的使用过程中难免会出现机械破坏和绝缘层老化的问题，所以电缆的设计时就会考虑到这些潜在的破坏因素，进而将相应的应对办法添加到电缆的设计和加工制作中，增强电缆的使用寿命。但是，生产电缆的厂家有着千差万别，不乏某些厂家偷工减料，在电缆生产过程中，不按照设计图纸执行，或者为了降低成本，将电缆使用的材料进行调整，致使电缆的质量不达标，这就为电缆的使用留下了很大的安全隐患。
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3、故障查找方法
3.1脉冲电流法
该方法安全、可靠、接线简单。它是将电缆故障点用高压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，并根据电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。该方法用互感器将脉冲电流耦合出来，波形较简单，较安全。这种方法包括直闪法及冲闪法两种。与脉冲电压法使用电阻、电容分压器进行电压取样不同，脉冲电流法使用线性电流耦合器平行地放置在低压测地线旁，与高压回路无直接电器连接，对记录仪器与操作人员来说，特别安全和方便，所以一般使用此方法。
3.2脉冲电压法
该方法可用于测量高阻与闪络故障。首先将电缆故障点在直流或脉冲高压信号下击穿，然后通过记录放电脉冲在测量点故障点往返一次所需的时间来测距。脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障点烧穿，直接利用故障点击穿产生的瞬时脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化。但缺点是：仪器通过一个电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号，仪器与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串人，造成仪器损坏，故安全性较差。在利用闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一个电阻或电感以产生电压信号，增加了接线复杂性，使故障点不容易击穿。在故障放电时，特别在冲闪时，分压器耦合的电压波形变化不尖锐，难以分辨。
3.3脉冲回波法
针对低阻与断路类型的故障，利用低压脉冲反射方法来测电缆故障比电桥法简单直接，只需通过观察故障点反射与发射脉冲的时间差来测距。测试时，将一低压脉冲注入电缆，当脉冲传播到故障点时会发生反射，脉冲被反射送回到测量点。利用仪器记录发射和反射脉冲的时间差，只需知道脉冲传播速度就可计算出故障发生点的距离。该方法简单直观，不需知道电缆长度等原始数据，还可根据反射波形识别电缆接头与分支点的位置。
3.4电桥法
电桥法就是用双臂电桥测出电缆芯线的直流电阻值，再准确测量电缆实际长度，按照电缆长度与电阻的正比例关系，计算出故障点。该方法比较简单，但需要事先知道电缆线长度截面等数据，且只适用于低阻及短路故障。但是，在实际运行中，故障常常为高阻及闪络性故障，因故障电阻很高造成电桥电流很小，因此一般灵敏度的仪器很难探测。
3.5跨步电压法
利用脉冲跨步方式对低压电缆故障进行定向与定位。该方法接线简单，操作方便，可对直埋电力电缆故障快速定向，精确定点。它是利用电缆沿线的土壤中或地面产生沿电缆走向依次递减或递增的“跨步”电压脉冲，确定故障点的方向和具体位置。因为根据以往的经验，低压电力电缆故障90％以上故障点的电缆护层都是破损的，这样即可利用在电缆一端施加一个周期的脉冲信号，沿电缆敷设走向快速确定故障点的方向和精确确定故障点的位置。在一般土壤情况下，在距离故障点20—30m，就可以指示故障点方向。在水泥或硬化路面条件下，在距离故障点l0m，就可以指示故障点方向。
结束语
铁路电力系统承担着整个铁路系统的电力供应功能，对铁路运输和国民经济的正常运行有着至关重要的作用。本文对铁路电力系统常见的电缆故障问题进行了分析研究，并总结了几种故障的查找方法，对铁路电力系统的稳定运行有一定的参考价值
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论文作者:张勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：电缆论文; 故障论文; 脉冲论文; 铁路论文; 电力系统论文; 电压论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第1期论文;