铁路10kV电力线路常见故障原因分析及预防措施

2022-11-26中国铁路上海局集团有限公司南京铁路枢纽工程建设指挥部王振宇

电力设备管理 2022年11期

中国铁路上海局集团有限公司南京铁路枢纽工程建设指挥部王振宇

铁路事业良好发展拉动我国经济发展速度，电气化应用进一步提高资源利用率以及铁路维护效率，为其正常运行创设良好的环境。电力工作作为铁路运输重要要素之一，其核心任务为持续性提高供电可靠性，为铁路运输生产需求做以支撑。当下多数铁路线路处于偏远山区、城中村内，其地理部位及气象环境十分复杂，运行条件十分恶劣，同时部分电力设备运行时间周期长、老化现象严重，对铁路供电安全构成严重威胁。10kV电力线路运行中受多方面因素影响，故障频发影响运行可靠性，有必要分析其故障形成因素，有目的性、有针对性采取防护措施，消除各类安全隐患，保证铁路运行可靠性。

1 铁路10kV电力线路常见故障原因分析

铁路10kV电网与日常生活电力系统线路存在着一定的差异性，为了保证铁路系统运行可靠性以及安全性，铁路10kV电网可靠性、安全性要求更高，其电网特征如下：供电线路较长。铁路线路分布范围广，多数铁路输电线路处于崇山峻岭间，部分铁路输电线路供电臂长达70～80km，进一步增加故障定位难度；供电点少，供电负荷较小。铁路10kV电网仅为铁路使用，仅依靠站点才存在接入点，所以其整个线路内介入用户较少，供电线路负荷较小；运行环境十分复杂，维护难度较大，受气候、地质等条件影响较大；接线形式较为简单，各电力系统所沿线基本均匀分布且互相连接，形成手拉手供电方式。

电力工作作为铁路运输重要要素之一，其核心任务目标为持续性提高供电质量和可靠性，吻合铁路运输实际生产需求，为进一步保证电力线路正常运行，第一时间消除和减少10kV电力铁路故障十分关键。铁路10kV电力线路常见故障原因体现在以下方面：

设备自身原因。由于相关管理部门长期投入资金不足，部分地段应用的电力设施为长时间并未养护的产品，此类产品自身性能不佳，技术要求方面偏低且正式运行时间较长，设备内容存在大量零部件老化，处于不良气候下增加故障发生风险。同时设备缺乏匹配度也会产生低压故障出现设备跳闸现象；外部施工干扰。旧城改造力度持续性增加，该背景下基础设施项目建设加多，可能对电力线路工作产生干扰。土方开发对地下电缆进行损伤，施工设备较高对电线杆塔造成损坏[1]；鸟害影响。此类故障多因鸟选择在线路上进行筑巢或休息引发的相间故障，特别针对转角杆、耐张杆、开关杆等区域为小鸟筑巢提供便捷，该区域内鸟儿起飞的频次较高，增加线路故障风险。

树木造成的故障。铁路电力线路自身环境具有一定的复杂性，线路多处于山区和农村穿梭，人员并未正确认识树木对线路产生的影响，对树木清理过程中持有拒绝态度，促使多个树木自身隐患并未及时清除，一定程度影响线路正常运行。同时受外界不良气候的干扰，大风天气下树木被折断落于电缆上方，导致导线压断产生接地事故；雷击造成的故障。铁路架空线路与高层建筑距离较远，处于雷电状况下易遭受雷击，进而产生电力事故；运维管理不到位。铁路10kV电力线路处于长时间运行中，相关运维管理人员并未及时做好检修和养护工作，亦或开展检修和维护工作并未严格依照相关规范实施，人员存在操作不当现象，一定程度影响线路正常运行，增加各类故障风险。

2 铁路10kV电力线路常见故障预防措施

2.1 加大资金投入做好线路改造工作

为保证铁路10kV电力线路正常运行，需积极结合实际状况做好线路改造工作，及时更换陈旧设备，保障电力线路正常运行。相关部门需及时给予资金支持，有序开展相关工作：

电力线路实际改造规划过程中，应结合电网实际发展需求对其进行全方位设计和整体布局。线路改造规划初期，为达到良好的规划改造成效，需按照实际布局状况对改造规划设计方案进行合理化编制，以此增强线路改造规划质量。全面规划设计中需以相关规程技术为核心导向，结合自身实际发展状况，促使电力工程建设中线路改造更具合理性，最大限度提高线路质量及供电水平；线路改造过程中，需不断优化升级自身结构、提高电压等级，以此确保供电质量可靠性，将电网运行中能源耗损降至最低，保证线路运行经济性及可靠性。实际改造规划过程中，均需依照电压自身等级对分层分区城市内线路结构逐步构建完善，促使线路实际运行更具经济性、可靠性。

旧设备改造工作作为现下线路工作核心内容，线路中设备自身性能对我国电能输送效率、稳定性等产生严重影响。若线路中电缆自身性能较低，严重降低线路实际电能输送效率，长周期设备使用可能引发火灾等，影响电网电能耗损量。高效、及时做好线路中设备更新、维护工作，保证设备始终处于良好工作状态，进一步提高线路电能运输成效。同时，引入优质自动化设备可增强抵御外界不良影响，提高线路运行安全性及可靠性，加强旧设备改造十分关键。

现代科学技术高速发展，提高我国线路电能实际运行成效，且可进一步降低电能输送实际耗损，加强线路智能化、自动化建设，可从本质层面解决电能实际输送中功率和兼容性问题引发事故，保证我国电能输送稳定性及可靠性，需做好智能化、自动化线路建设。线路自动化建设过程中，因其自身具有较强的复杂性，需遵循相应的原则：充分应用现有通信资源，完善配电通信基础设施，以免出现重复性建设。吻合现下配电自动化需求基础上，最大限度考量未来业务发展前景，实现统一性规划，逐一进行分步骤实施，适度超前；结合各区域内整体发展、供电可靠性要求，综合性考量线路建设与改造，保证其满足我国相关规程要求；针对通信网络要求较高条件下需建设专项通信专网，要求较高但光缆难以到达区域内，可建议增设无线专网技术作为延伸及补充。

2.2 加大对自然灾害防范力度

应结合实际状况尽量选用绝缘导线，架空绝缘导线因外层存在一定的绝缘层，相较于裸导线而言受氧化腐蚀程度较小，自身具备较强的抗腐蚀能力，可进一步避免外力产生损伤，减少相间短路及接地事故。应最大限度汇总和掌握鸟类筑巢的时间和特征，以此为基础始终遵循因地制宜的基本原则，及时采取针对性解决措施。针对鸟害重点区域段内做好巡视工作，第一时间清理鸟巢并现场销毁筑巢材料，避免树枝等筑巢材料等再次利用。应及时投入资金购买驱鸟器、惊鸟器等相应设备，将其增设于鸟害较为集中区域内进行增设。

应合理选用砍伐、拔苗等处理方式，从本质层面避免树木对电力线路产生的干扰。应进行综合性现场调研，结合调研最终结果制定完善的危树砍伐计划，交由专项人员充分做好砍伐工作，应与地方政府、林业部门做好联动协调，力争获取政策最大限度支持，及时将各类危树清除。应充分结合实际状况，建立专项资金整治制度和管理办法，对其鸟害、危树等资金做好管控，确保专项资金及时到位和最大限度应用[2]。

定期检测接地电阻。应及时检查和整改接地装置，充分以我国规范为导线完成接地电阻测试工作，促使其接地电阻数值满足相关规范和要求；为保证行车过程中不会对杆塔产生损伤，以醒目的油漆做好涂抹，拉线上增设相应的套光反光标志管，为车辆驾驶员做以警示，针对易发生碰撞的杆塔及时增设防撞设施。

铁路10kV电力线路防雷措施。铁路10kV电力线路防雷作为一个复杂的过程，主要因其线路是沿着铁路架设，由架空线和电缆构成且长时间处于自然环境下运行，产生各类雷击概率不尽相同，应充分结合实际状况，选取有效的防雷措施十分关键。防雷措施主要基于原有措施基础上，不断结合实际状况，通过以下三方面实施：对重点电杆选用氧化锌壁器措施做好设备防雷保护，选取氧化锌避雷的基础上需对接地实际状态进行综合性检查，接地电阻应满足相关要求，促使其吻合相关标准；绝缘线路区域内，为实现整个线路防雷目标，应结合实际状况选取相应的绝缘子，且需对前期更换绝缘导线区段建议增加柱式防雷式绝缘子，实现绝缘区段线路防雷保护工作；线路绝缘水平提高也作为防雷重要举措，由于其缺少良好的经济性，当下并未作为重要防雷措施[3]。

2.3 及时有效开展线路排查和检修

为积极确保10kV电力线路处于正常运行中，需及时有效开展线路检修和排查工作，结合实际状况，有针对性制定相应的线路检修和排查计划和方案，体现在以下方面：

为保证式10kV电力线路运行的可靠性及安全性，最为关键的措施为加强春秋两检的检修力度，综合性检查设备第一时间消除相应的缺陷，降低线路实际发生故障；定期巡视设备，及时确定设备存在的缺陷，为检修试验提供强有力的参考依据，及时发现事故隐患，做好检修工作。应积极推广状态检修模式，状态检修主要是结合电力线路运行实际状况，动态化对其做好检修工作，及时将各类隐患遏制于摇篮中，保证电力线路运行可靠性，减少后期产生故障风险。组建状态检修专业小组，结合实际状况制定完善的检修计划，从本质层面确保检修质量可靠性，线路始终处于正常运行状态[4]。

施工过程中应布设专业人员做好检查，确保施工质量可靠性，严格把关施工工艺，严控验收关口；应进一步加大紧急事故处理关，需结合现场故障现象及时对故障性质进行判断，并第一时间做好系统灵活性切换，启用备用电源，进而为铁路运输紧急工作实施做以支撑，随后应抽调专业人员对故障及时做好修复，保证短期内确定故障原因和完成修复工作。

2.4 加强电力设备维护管理

为保证10kV电力线路正常运行，应结合实际状况加强电力设备维护管理，将以下几方面做为切入点：结合线路运行特征和规律，按照现场实际状况出台事故紧急预案，并不定期组织现场演习活动，充分保证发生事故可有序、高效化实施各项操作；做好线路实际管理工作，充分落实工作责任制度，将各类职责落实于个人层面，以精神、物质做好联动，调动人员工作积极性；加强外部用电管理工作。对路外电力用户设备管理应始终严控，不定期检查路外用户实际用电状况，若发现异常状况及时做好现场整改工作，若有必要应及时下发通知书，精准性阐述设备故障对自身带来的危害，改善及优化路外用电设备运行水平。

2.5 项目实践案例分析

某配电室内通过流跳闸，新汶配电室备投成功，显示B相接地，充分通过切割故障，判定故障发生在莱芜配电室南贯通引出口-196杆间，经过线路分段查找和抢修人员进行步行巡视，利用线路巡视和避雷器绝缘摇测，发现该配电室南贯通174杆中相避雷器击穿。对该故障进行分析当天为雷雨天气，跳闸过程中线路为过流跳闸，核心原因在于线路附近落雷、促使避雷器击穿，由于避雷器老化绝缘性能降低之后，避雷器被工频过电压击穿或被雷电破坏性击穿后产生相应的接地故障。

整改措施为及时更换氧化锌避雷器，轮换进行使用，以5年为实际周期做好避雷器轮换使用，选取相应的检测措施保证其质量达标后使用。为避免其产生老化问题，选取轮换试验、定期更换等措施，确保避雷器始终处于良好工作状态，实现可靠的避雷作用。