信号电缆烧损事故的分析和思考

朱华金 上海铁路局电务处

由于客专、高铁等新线均采用综合接地系统，各专业设备共用贯通地线，动车运行时贯通地线及其分支连接线中的牵引回流对信号设备的影响不容忽视。下面，就从一起典型事故的调查分析入手，探索其中规律。

1 事故概况

2012年8月8 日11：33开始，客专线某站控制台先后出现信号机复示器闪光（X、XF、D3、D1），轨道电路红光带（站内 3-9DG、IIAG、7-11DG、IAG、1-5DG）、7#道岔失去表示等故障现象。

工作人员现场处理故障时发现该站东部站台外侧100m附近电缆槽内，一根横在信号电缆下面约0.9m长的连接线（该连接线为45#电杆基础与贯通地线分支连接线）已经严重烧熔断，与该分支连接线直接接触的11根信号电缆也受伤严重、出现烧损。

2 现场调查

为查明地线分支连接线烧熔和电缆受损具体原因，对该站进行了现场调查和测试。

（1）调查电缆烧损点基本情况。检查电缆烧损处的45#电杆基础与贯通地线连接分支线发现，该分支线线径为35 mm2线，该线一头做成线鼻子被电杆基础螺栓可靠压接，另一头通过冷压接头与地线分支线相连接，冷压接头锈蚀已经较为严重，其与电杆基础间的三分之二连线已经熔断，冷压接头与综合地线端子间无发热和烧损痕迹。受损电缆全部是与贯通地线连接分支线直接接触、同沟的电缆。

（2）调查雷击导致事故的可能性。通过现场仪表测试发现，与地线分支线直接相连的电力电杆基础螺丝与电杆钢柱是直接连通的。甩开电杆下部各连接线，直接测试45#电杆以及附近42#电杆对地电阻都是15Ω。如果发生雷击击中45#电杆，大部分瞬间强电流就会通过电杆以及对地电阻更小的贯通地线流向大地、而不是具有较大对地电阻的电杆基础钢筋。通过与电力部门查证发现事故发生时该电力分相区内并没有发生跳闸现象。车站值班人员和应急值守人员回忆事故发生时天气晴好、并无雷声。查看当天该地天气预报无雷雨预报。夜间上道检查也未发现电杆被雷击中痕迹。由此基本排除雷击导致地线分支线烧融的可能性。

（3）调查该站东部扼流变等设备连接情况。现场核实牵引变电所在该站西头，该站侧线股道的扼流变断点全部设置在东部。该站东部下行正线靠近SI出发信号机30m处设一空扼流变，其中心端子有两根连接线，调查发现其中一根接地（对地电阻为零），另一根应为IG与IIG扼流变之间的横向连接线，但现场测试两扼流变间没有连线直接相通，但该线与42号电杆下部基础连接螺丝直接相连。IIG扼流变中心连接板上有三根塑封线，调查发现其中一根线接地、第二根与45号接触网杆塔钢柱直接相连、第三根应为I、IIG之间横向连接线，但是不通（见图 1）。

图1 该站东部扼流变等设备连接图

（4）调查该站东部吸上线设置情况。查看该站设计图纸发现该站站内东西两头各设置了一处吸上线。该站东部的吸上线位于SII出发信号机处，该吸上线一头接到IIG扼流变中心连接板上，另一头接到45#电杆基础螺丝上、与电杆直接连通。该吸上线与电杆基础螺丝相连后应该再通过电杆钢柱直接与PW安全线进行连接，形成牵引电流回流通道。但是现场调查发现42#、45#电杆均为硬横梁式钢柱，钢柱顶部PW安全线与钢柱之间并不相通（有单旋式绝缘子进行隔离）。可见该处吸上线与PW安全线实际是假连接（见图1）。

（5）该站东部牵引电流测试情况。利用麦科信ME2000A型不平衡电流测试仪测试了7趟动车组通过时，该站东部上行线侧贯通地线电流，发现当D3302次通过时电流最高达到38A，电流持续时间为118s左右；测试了8趟动车组通过时，该站42#电杆与贯通地线连接分支线电流，发现当D3302次4G停开时该地线分支线电流最高达到68A，电流持续时间为126s左右；测试了7趟动车组通过时，该站东部SII出发信号机处扼流变中心连接板与贯通地线的连接线电流，发现D3102次列车通过IIG时，SII出发信号机处扼流变中心连接板与贯通地线的连接线电流最高达到203 A，电流持续时间为126s左右，而下行列车通过时分支线电流都在70A以下、持续时间也相对较短；测试了6趟动车组通过时，该站继电器室电缆引入口处电缆汇流排与贯通地线连接线电流，发现当D3204次4G停开时电流最高达到48A，电流持续时间为137s左右。

3 原因分析

（1）正常情况下，钢轨上的大部分牵引电流主要通过吸上线引至PW安全线（回流线）再送回牵引变电所，但45#号电杆处吸上线与PW安全线并未真正连通。

（2）由于吸上线勾通了S行正线钢轨和45#电杆地线分支线的牵引回流分流通道，（45#电杆基础钢筋对地又有15 Ω对地电阻）反而直接把动车通过时钢轨上的大部分牵引电流引到地线分支线上。

（3）前后方的吸上线距离SII出发信号机至少1.5km之外，动车通过SII信号机附近时钢轨牵引电流要通过远处吸上线流回变电所要受到一定钢轨阻抗的阻碍。

（4）45#电杆地线分支线施工工艺存在严重缺陷，综合接地端子应固定在电缆槽道外侧，地线分支线与电缆同沟敷设、没有进行物理隔离。

（5）45#电杆地线分支线中间采用冷压接头，而冷压接头锈蚀已经较为严重，在事故前一天暴雨侵蚀下地线分支线电阻进一步增大。

在上述不利因素的共同作用下，事故当天上午11点左右，当D3302次动车组运行至45#电杆附近时，高达68A的牵引电流通过45#电杆基础下部（存在较高电阻的）地线分支线流向贯通地线，致使地线分支线发生过热烧熔，不久与其接触的电缆槽内电缆也被彻底烧坏，导致事故发生。

4 思考及建议

（1）测试发现在没有列车运行情况下，电化区段贯通地线内部几乎没有电流流过，只有在有列车附近通过时，贯通地线才有短时间的电流流过；在动车组通过附近时，贯通地线电流时间一般不超过1min；如果动车组进站停开，附近贯通地线上电流持续时间一般不超过3 min。

（2）在横向连接线可靠连接情况下，有动车组通过附近时，上下行侧贯通地线均有短时间的牵引电流流过，列车运行侧贯通地线电流明显大于另一侧贯通地线流过的电流。也可以看出，扼流变横向连接线对动车组牵引回流的分流起到非常重要的作用；甚至在钢轨回流不畅时，可以将本钢轨通道上大电流引至另外钢轨通道分流。因此，该站东侧I、IIG之间横向连接线需要连通，以防牵引回流不畅。

（3）电力电杆基础钢筋并不完全是可靠接地，测试发现不少电杆钢柱对地有15Ω左右电阻，在发生雷击电杆钢柱时绝大部分强电流还是要通过电杆与贯通地线的分支连接线向贯通地线进行泄流。同时，与吸上线直接相连的电杆与贯通地线连接分支线，在列车通过附近时电流较大，如该站42#电杆处电流峰值达到68A，只要地线分支线接触电阻稍大一些，很容易使分支线过热烧损。因此，强电设备的接地引接线必须要与电缆等信号设备完全分开。

（4）调查时发现，该站部分正线扼流变中心连接板与贯通地线直接进行了相连，由于这些线在列车通过时电流非常大，有的甚至超过200A，这些地线连接线施工时如果与我们的信号分支电缆同沟，对分支电缆的威胁就会非常大，因此建议拆除这些非吸上线设置点的地线连接线。

（5）室外吸上线设置需要加强检查，防止假连接。该站的45#电杆处，虽然通过吸上线扼流变与电杆钢柱已经连接，但由于钢柱顶部PW安全线与钢柱之间有单旋式绝缘子进行了隔离，实际电路并未连通。更为重要的是吸上线把扼流变的大电流通过电杆下部地线分支线直接引到贯通地线上，导致贯通地线及其分支连接线上面的电流增大，分支线容易过热烧融，因此，在后续的高铁、客专线路验收中应该注意检查吸上线的连接是否可靠。

（6）室外贯通地线不宜与继电器室内电缆成端汇流排直接相连，而是应该按照施工规范直接与信号楼建筑物综合地网相连。这样贯通地线上面的电流可以直接流向综合地网，从而可以大幅减少电缆钢带和铝护套上面的电流。

（7）在双端接地情况下该站在动车经过时电缆屏蔽层电流高达48A，贯通地线上面的部分电流经过电缆钢带和铝护套向牵引变电所方向流动，导致电缆屏蔽层电流较大，如果该站发生钢轨回流不畅，大部分牵引回流就可能会通过电缆钢带和铝护套进行流动，电缆面临被烧损的风险。因此，建议将该站电缆双端接地改为单端接地。

（8）由于工程开通后再整治的工作量过大，按照施工规范要求，将贯通地线、室外扼流变地线分支线、电杆下部的地线分支线全部纳入施工验收范围，进行重点验收,提前卡控。