浅析利用故障指示器识别接触网故障

裴晓琼，张 良，刘玉辉

0 引言

1 故障指示器的工作原理

随着电气化铁路的快速发展，接触网设备在铁路运输中的地位日趋重要，由于接触网设备无备用，一旦发生故障，将直接影响行车安全，因此，如何在故障情况下，迅速查找故障点，尽快组织抢修恢复，减小对正常铁路运输秩序的影响显得尤为重要。

故障情况下根据故障电流回路的不同，接触线、承力索、吊弦、隔离开关引线、27.5 kV 高压电缆、电连接线等设备都可能流经故障电流，由于接触网系统中，接触线需直接与电力机车（动车组）受电弓接触，因此不能安装故障指示器，但可以根据需求不同，和易出现设备故障的场所不同，将它们安装于承力索（利用故障情况下承力索对接触线的分流检测故障电流变化）、隔离开关引线，电缆上网点引线等位置，以判断故障范围，查找故障点。

本文就如何根据故障指示器的功能，将其安装在接触网设备的不同位置，以达到其快速判定接触网故障点的方式进行分类研究。

故障指示器是指安装在电力线路上，用于在线检测、指示短路和单相接地故障的智能装置。当线路发生短路或接地故障后，故障电流流经通路上安装的故障指示器均翻牌或闪光指示，而非故障分支和故障后的故障指示器不动作，因此，巡线人员可以借助故障指示器的报警显示，迅速确定故障区段，并查找出故障点。

故障指示器工作原理：根据通过装置的故障电流变化特征，检测短路故障，从而进行翻牌显示。如图1所示，对线路中的圆圈位置安装故障指示器，若故障点在5#故障指示器和6#故障指示器之间，故障电流则会通过1#—5#故障指示器，使其翻牌显示为红色，而6#故障指示器和其他位置的故障指示器则不会进行动作显示，一旦线路发生故障，巡线人员可借助指示器的报警显示，迅速确定故障点在5#故障指示器和6#故障指示器之间，从而排除故障。

根据设定的自动复位时间，故障指示器会翻牌显示一定时间后自动进行复位，在下次故障时再次进行显示动作。

图1 故障指示器工作原理图

2 安装位置及功能应用

（1）安装于单方向供电的单线条线路，用于分区段判定故障所在范围。对于故障情况下，无故测仪指示或故测仪不够精确的单方向供电的长大线路，在接触网承力索上安装故障指示器，将长大区段分割为若干个小单元的区间，如图2所示，故障情况下，抢修（巡视）人员可以沿故障所在线路，通过观察故障指示器的显示情况，确定故障点所在位置，达到快速到达故障区段，查找出故障原因并及时组织恢复的效果。同样，该方式也可运用于高架桥线路（设备故障时无法上桥或上线巡视检查的区段），当接到设备故障通知时，巡视人员可以沿线路步行或乘车（条件允许情况下）检查故障指示器动作情况，从而缩小可能发生故障的区段，有针对性地进行重点排查，发现故障点并进行设备恢复作业。

图2 利用故障指示器分区段查找故障点示意图

（2）安装于单方向供电的分支线路，用于分支判定故障点所在范围。对于同一供电单元单方向供电的分支线路（站场或多条线路汇集和分叉的咽喉区域），若线路发生不明故障造成断路器跳闸，则需对2 支接触网线路同时进行巡视检查，当检查至分支处所，2 支线路分不同方向延伸或者不再处于同一巡视观察范围，巡视人员则需分线进行单独巡视，由于铁路《接触网安全工作规程》（铁运[2007]69 号）第11 条规定：接触网上线巡视至少需要2 名人员，所以为尽快查找出故障点和减少上线巡视人员数，提高巡视作业效率，可以在分支处所接触悬挂承力索上安装故障指示器，故障情况下，根据故障指示器指示，有选择的进行线路巡视检查，如图3所示，若2#故障指示器翻牌显示，1#故障指示器未翻牌指示，则选择巡视B 支线路。

图3 利用故障指示器分支判定故障点示意图

（3）安装于专用线等供电终端线路，用于判定终端线路故障情况。为满足铁路运输需求，许多车站设有单独的车站专用线，用于装卸煤炭、货物等，随着车站电气化范围的扩大，这些专用线成为发生接触网设备跳闸相对集中的地点，频繁的装卸货物和操作隔离开关，极易产生由于人员、机具、货物等距离接触网设备安全距离不够和带负荷操作隔离开关等原因而引起接触网设备的跳闸，该类跳闸多数情况下会重合成功，为有效地在第一时间锁定专用线故障引起的设备跳闸，可以在车站专用线隔离开关来电方向的引线上（或者隔离开关来电方向承力索上）安装跳闸故障指示器（图4）。当车站专用线发生跳闸故障时，巡视人员通过故障指示器的显示来确认或排除专用线的故障情况。

图4 利用故障指示器判定终端线路故障示意图

（4）安装于机务段检修坑，动车段整备库两端，用于判定检修坑（整备库）内故障点位置。近些年，电力机车、电动车组在全路大范围应用，机务段检修坑、动车段整备库的检修工作量也随之急速增长，由于电力机车（动车组）车顶设备故障（受电弓故障、支撑绝缘子脏污闪络或绝缘击穿）等原因以及检修人员误操作（错误接挂地线、误操作隔离开关设备）等人为因素，极易发生检修库内接触网设备跳闸故障，因此，在检修坑（库）各股道两端隔离开关引线或外侧承力索上安装故障指示器（图5），能够准确地确定某股道检修库内接触网设备发生故障，从而在第一时间查找出造成故障的电力机车（动车组）或不规范作业情况，避免二次接地跳闸烧损接触网设备，造成接触网断线事故。

图5 利用带分段及隔离开关判断检修库故障示意图

（5）安装于27.5 kV 高压电缆上网端，用于判定供电电缆故障情况。多数铁路线路由于受建设施工或改造施工径路的限制，都使用了27.5 kV 高压电缆，随着大量高压电缆的投入使用，由于受前期电缆施工工艺，电缆中间头、电缆终端头制作工艺不完备，以及长大电缆接地方式不正确（存在环流）、高压电缆同沟铺设、高压电缆周边施工等因素存在，近年，由于电缆原因发生供电设备故障的比例在逐步上升。但是由于多数高压电缆是通过直埋方式铺设，故障情况下很难判断是否为电缆故障，因此，如图6所示，在电缆两端上网点安装故障指示器，可以更加快捷地排除是否为电缆故障造成的设备跳闸。若1#故障指示器翻牌显示，2#故障指示器未显示，则为故障点在电缆段，若1#、2#故障指示器都显示，则为后端线路故障。从而选择投入备用电缆或将故障电缆退出运行，进行迂回供电方式，尽快恢复供电、缩小事故范围和事故影响。

图6 利用故障指示器辨别高压电缆故障示意图

3 结语

对于无备用的接触网系统，如何在故障情况下迅速进行抢修，恢复正常的铁路运输秩序，显得至关重要，在日常生产中，提高故障查找和故障抢修的方式还有很多，本文仅从利用故障指示器提高故障查找速度的角度进行阐述，在此和广大接触网专业人员进行探讨。当然，还有很多方面可以巧妙利用故障指示器，如在不易巡视检查的长大隧道（高架桥）两端安装，在易发生绝缘闪络的重污区段两端安装、在沿线易引起设备跳闸故障的区段安装等，利用故障指示器可以改变过去盲目巡线，分段合闸送电查找故障的落后做法，极大地提高故障查找及抢修效率。此外，也可以根据巡视抢修人员距离线路设备距离，抢修路况等因素修改故障指示器的自动显示或报警恢复时间，根据具体情况更好地发挥其在接触网设备日常运行维护中的应用，确保牵引供电设备安全运行，为铁路运输稳定提供保障。

[1]《接触网安全工作规程》《接触网运行检修规程》（铁运[2007]69 号）.

[2]《接触网安全工作规程补充细则》《接触网运行检修规程实施细则》（京铁师[2007]233 号）.