摘要：大秦线、北同蒲线隧道漏水严重，冬季结冰存在安全隐患。通过对隧道每年冬季漏水点分布和结冰点清除规律，研究确定采取绝缘挡水板安装的措施降低供电线路正上方漏水结冰情况发生，减少隧道内因漏水结冰造成的绝缘距离不足跳闸或烧断承力索事故的发生，同时进一步探索隧道冰清动静态监控措施，提高了冬季隧道供电设备安全运行可靠性。
关键词：大秦线；隧道；打冰；监测
一、前言
我段管内现有隧道101座，分布在大秦线、北同蒲线、宁岢线、岢瓦线、迁曹线、平朔线、瓦日线。其中大秦线、北同蒲线开通运行时间长，因当年的设计标准和施工工艺低等原因，有55座隧道存在渗漏水现象，特别是冬季北方气温低，漏水点渗水结冰，如不及时清理，极易造成绝缘距离不足放电、甚至烧断承力索的严重后果，为此，每年冬天供电安排隧道除冰作业。由于隧道本体状态不良，冬季漏水结冰情况日益严重，每年在打冰期，近二十个作业组中，每日出动2次以上的近一半，出现极寒天气时，甚至出现作业组一日出动4次的情况。隧道打冰作业一般在4个月到4个半月时间，每日出动打冰，大量占用生产时间，影响正常的设备检修，同时隧道内作业存在极大的人身安全隐患，因此必须采取措施，改善隧道内设备运行环境，降低冬季隧道打冰作业次数的，并通过采取科技手段监控冰清，以保障冬季隧道供电设备安全运营。
二、现状分析
以2012年—2013年度隧道打冰作业情况为例，2012年冬季管内首次冰情出现在11月9日，结束在3月15日，共经历127天，每日冰清监测涉及10个车间、18个班组、66座隧道，通过统计监控结果，有33座隧道出现了威胁供电设备安全的漏水结冰点，共有漏水点1502处，该年度组织监控除冰3968次，日均清除结冰点1801个，漏水点已成为威胁冬季供电设备安全的头号隐患，隧道打冰作业组织压力巨大。
三、原因分析
3.1隧道漏水结冰位置与供电设备距离近
隧道内漏水多位于隧道洞壁和洞顶，当漏水点位置在承力索、附加悬挂上方或侧方时，进入冬季，隧道漏水结冰，如不及时清除，冰柱越来越长，越来越粗，一旦距离不足安全距离，会造成放电，引起跳闸。遇到在线索正上方的漏水点，冰柱足够长的情况下，放电后冰柱融化，经过反复融化再结冰，造成线索局部升温烧伤，如不及时处理，最终烧断线索。
3.2 隧道设备监控只能以徒步巡视为主
打冰作业目前主要有徒步打冰和作业车打冰两种组织方式，但就大秦线、北同蒲线实际情况，因冰情受温度、天气条件影响较大，主要采取天窗点外徒步作业打冰的方式开展。其原因为：
3.2.1每日作业时间点不确定，单日打冰作业次数不确定。
尽管每年11月—次年3月，打冰次数与时间关联呈现规律性分布，但具体每日打冰的时间与当日气温有极大的关联。如天马山隧道打冰作业，在不下雪或温度在-10°以上时，每日除冰1次能满足隧道除冰要求，时间安排在上午，但当天马山隧道下雪后融化时或温度低于-15°时需增加1次除冰，且每日首次除冰必须在10：00点以前完成，否则冰柱长度已接近安全限界值；像打冰任务重的班组，根据漏水结冰情况每日需出动2—4次，若全部采用轨道车打冰作业，需多次提报临时计划，造成频繁出车，不利于作业车的维护保养。天寒地冻，作业车出车本身风险就大，再加上上线计划均为临时计划，作业车出动需同步调整区间列车运行计划，对大秦线的运输秩序干扰极大，大大增加了安全风险。
3.2.2区间停车作业，线路占用率太高。
采用作业车进行打冰作业，必须在打冰区段根据冰情随时停车，待做好防护措施后，打冰人员进行打冰，考虑到大秦线2万吨重载列车停车启动实际困难，为杜绝车辆撞轧风险，打冰区段区间应不得放行其它列车，但需打冰作业隧道呈现分散式分布，若采取此方式组织打冰，大秦线运输任务将极大地受干扰。
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3.2.3作业车打冰耗时长。
由于打冰人员每日5：00就开始做准备工作，且担负着应急值守的任务，因此要求作业时间尽可能短，以保证留给作业人员足够休整时间。以茶坞至延庆区段打冰作业为例，按照平均每日出动3次计算，单次打冰作业时间及返回就需300分钟（运行60分钟、打冰180分钟、返回60分钟），若未能及时安排作业车返回，无法保证下一次打冰作业准备充分，人员休整到位。综上，目前大秦线、北同蒲线打冰主要采取步行巡视打冰。
四、对策探讨
4.1改变隧道漏水点结冰位置
在隧道漏水点处增设引流设备，将漏水引至隧道洞壁等远离供电设备的处所，以延长清理隧道结冰的周期，直至无需再安排清理结冰。按照作用和安装处所要求，引流材料必须满足耐压＞35kV，重量≦10公斤/平方米，厚度≦10mm；拉伸断裂强度＞28MPa，弯曲强度＞30MPa；因此选择了具备自润滑和阻燃性能电绝缘防水挡板进行引流，并对绝缘挡水板进行二次加工，刻上引水槽，安装时与隧道壁之间留有3-8mm间隙，作为排水通道，使用4只带绝缘帽螺栓（规格为M16×40）固定，并使用专用胶将绝缘挡水板接缝处密封。
通过采取加装绝缘的挡水板的方式引流，漏水结冰处所对供电设备安全运行的影响呈下降趋势，目前已在隧道漏水点处共计加装绝缘挡水板2735块，消除供电线路正上方漏水点67处，延长210处侧面有影响漏水点结冰清理周期，通过积极整治对供电有威胁的隧道漏水处所降至1021处（其中接触悬挂正上方315处，侧面有影响的442处，附加线索附近264处）。冰清缓解，有效延长了隧道除冰的作业周期，实际减少出动作业近500次，漏水结冰有影响的隧道从33座减少为28座隧道，彻底消除了5座隧道的打冰作业需求。
4.2优化大秦线隧道冰清监控方式
随着绝缘挡水板的安装，冰清有所缓解，如何采取科技手段代替人员上线巡视检查冰清成为进一步提高隧道设备运营环境必须研究的方向。根据生产需求，主要对移动监控和定点监控分别进行了探索。
4.2.1选择合适的移动监测载体。
要实现移动监控，线路上主要有机车和作业车两种移动设备，机车上装设有3C、作业车上装设有4C。移动视频监控需满足的条件是能对隧道洞顶、洞壁进行拍摄，且安装有补光装置，能清晰拍摄出漏水点状态，并能记录问题，实现对比分析。3C设备仅能拍摄受电弓，方向不能调整，因此选择作业车4C实现移动监测。
在隧道打冰作业期内，每月至少安排一次隧道漏水点转向移动巡视，将作业车4C车顶上安设的10个摄像头的位置提前进行调整，分别拍摄隧道的洞顶和洞壁，分析隧道漏水点和冰清变化情况，重点观测有无新增漏水点，以免因步行巡视视线不佳，观测有遗漏引发问题。
4.2.2开发研究视频装置定点监控。
目前隧道冰清的研判，主要采用经验判断，随近几年视频监控技术的不断发展，隧道内安装视频监控可能性增大。隧道内视频监控装置和其它处所要求相比，一是要求自带补光装置，能自行采取隧道内清晰画面；二是要求具备网络传输功能，能将监控画面反馈至调度指挥中心和相应车间；三是必须具备防尘设施，因隧道内煤尘密布，污染严重，视频采集设备必须自带防尘设施，在不工作的时候防护摄像头，否则需反复清洗摄像头，则不具备全线路推广安装的条件。根据上述条件，通过对比，选择了“隧道内结冰智能监测预警系统”，该系统通过高清相机采集前端隧道内的结冰点图像信息，通过组件无线网络将采集的信息发送到客户端，客户端软件对数据进行分析处理、存储，并通过智能分析判断，根据预设值发出报警，减少经验判定冰清的误差率。从目前试验情况看，定点监控功能满足监测要求，需进一步对大秦线、北同蒲线隧道恶劣环境长期运行后的情况进行测试。
五、结束语
2017年我段在天马山等长大隧道成片漏水点处安装绝缘挡水板外，还安装了一处“隧道内结冰智能监测预警系统”，在保障冬季隧道内供电设备安全运行上取得了一定成果。但从运营情况看，隧道漏水点具有多变性和不可预知性，如2016年多雨，2016年—2017年的隧道打冰周期内栗家湾2#、军都山隧道等隧道内出现多处新漏水结冰点，因此探索保障措施的路还长，需继续研究。
论文作者:李晓旭
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
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