铁路电力线路故障自动检测及切除方法研究

铁路电力线路故障自动检测及切除方法研究

高珍

（中交机电工程局有限公司北京100032）

摘要：电力线路在当前已经发挥出非常重要的作用，特别是在进行铁路运输以及人员生活用电供给等诸多方面，但是因为电力线路往往会处在露天的环境下，所以非常容易受到外部条件以及一些气候作用的影响，造成电力运输出现一定程度的问题。

关键词：铁路电力线路；故障自动检测；切除方法

1铁路电力线路的常见故障及原因

1.1外力损害型线路故障

在电力线路事故当中，机械性损伤是一种非常普遍的情况，在这些电机械性损伤当中主要包含了外力损伤，比如说在外力拉伸的条件下出现外力损伤的情况。在进行施工安装的过程中，对电力线路出现拉伤的情况，因为一些车辆挤压作用，或者因为环境的腐蚀作用产生的一些自然损伤。这些情况都会造成电力线路在使用的时候出现一定程度的损伤。一旦出现长时间的损伤，就会在一定程度上对电力线路的寿命产生影响，进而出现一系列的事故。此外，这些年以来，植树造林活动的力度不断加大，很多铁路沿线的电路线路附近出现很多树木。特别是在一些大风的条件下，一些树枝树干出现折断的问题，生长在沟渠及边坡地带的一些危树，由于其根基不牢，在大风等条件下有可能会压到线路上面，造成铁路电力线路出现一定程度的故障。最后，鸟害的问题，鸟类喜欢在高处筑巢，这就造成鸟笼在电杆上筑巢，一旦出现大雨等恶劣天气，容易造成接地故障或者短路等问题。

1.2质量缺陷型线路故障

从实践的具体效果来分析，铁路10KV电路质量出现缺陷的原因，主要在于线路自身的质量出现一定的问题，从其原因来分析，主要表现在以下几点：首先是在电力电路工程施工的过程中，没有很好的、严格的对施工工艺和作业标准进行标定。所以电路线路往往处于一种带病运行的情况，长此以往的话，就会出现一定的事故和故障，其次是设计要求和所选材料出现问题，或者是产品的质量出现一定的缺陷，这就造成电力设备没法达到相关设计要求，所以导致故障的发生，另外，由于线路器件需要长时间的运行，如果电器材料出现严重老化的情况，就会造成电气绝缘性不足，如果再没有进行及时到位的电力线路检修的话，就会产生线路故障。

1.3气候条件型线路故障

由于风影响而产生的故障很多。在很多大风的天气里面，若是线路的摆动比较大的话，则导线之间有可能会出现很多断线或者散落的情况，而在大风条件下，这种情况就会造成导线出现放电，而一些绝缘子和导线的位置由于长时间磨损，有可能会出现线路断路的情况，其次是由于雨水的情况造成的影响，在小雨雪的情况下，由于很多时候是一种细雨蒙蒙的状态，有可能造成重污染区域里面的铁路电路绝缘层出现污损的情况而造成散落的问题。还有就是雷电所造成的影响，在很多时候，夏天往往会出现强对流的天气，某些地区的雷电活动也十分的频繁，特别是在一些山区，由于铁路电力线路，没有做好很好的防雷措施，有可能受到雷击的情况，造成线路元件出现一定损伤，电力线路出现跳闸的问题，若是被电直流电直接击中，就会导致瓷瓶出现击碎或闪络的情况，雷击可能造成线路及一些金属器件还有接地线造成烧伤，严重的时候有可能会导致线路出现一定的安全故障。

2铁路电力线路故障自动检测与处理措施

2.1铁路电力线路故障电流与电压诊断理论

铁路闭合、贯通电力线路单相接地的过程中出现的故障，因为其接地电容性电流比较小，所以在整个电力线路接电相的相电压会出现下降的情况。如果说铁路电力线路产生断线等一系列问题的时候，断线点到电源侧线电压会处于保持的状态，主供电所往往没有办法对电压变化情况进行监测，在断线点后设施会出现缺相的情况，通过一定的工作能够对线电压、相电压正常的情况进行监测，两正常相对线、相线电压出现降低的情况。

2.2主要功能

首先需要进行自动诊断，并把电力线路单相接地故障及时处理掉，铁路10KV电力线路在进行运输的时候，往往会产生诸如临时单向接地故障，比如说由于树枝在风雨中摆动，会造成电力线路出现瞬间接地。本设施就可以通过各分点开关进行核查处理，这样的话就可以快速的解决出现的一些故障，铁路电力线路单相接地，等待配电所进行开合处理的时候，需要进行自动切除和锁定故障，其次，相间的短路故障需要进行自我诊断及处理。如果电力线路产生了两相或三相短路等一些问题的时候，如果设施在自动合闸的情况下没有成功，就需要快速且高效地自动诊断故障问题，最后，需要注意进行自我断线故障的分析和处理。

2.3故障检测及自动切除程序

2.3.1分段开关运行状态

需要自动检测和切除铁路电力线路故障问题，需要把线路上设立车站分段点，进行真空断路器和自动处理器的布设工作，与此同时还需要布设采集样器，还有一些专用的防雷设备。在一些配电所的馈线设备附近需要进行电力线路指示器的布设，这样可以和其他设施共同构成一个完整的电力线路故障自动分析处理系统。在进行铁路电力线路带电运行的时候，故障处理设备需要设置四个开关，分别为k1、k2、k3、k4，在线路断路的时候，故障处理器需要对k1到k4的四个自动开关进行控制，让他们分闸，接着让他们变为分位的状态，铁路电力线路恢复到正常送电状态的时候，处理器需要依次对四个自动开关进行操作，让他们进行延时自动核查的操作，这样就可以变成合位状态。铁路电力线路上的分段开关，布设情况如图1所示。

图1线路分段开关与故障点示意图

2.3.2单相接地处理

线路运行过程中出现临时单相接地故障，如图1中的D处，自动开关K1至K4均处于合闸状态。在该种情况下，若发生永久单相接地故障问题，则应当按照以下方式进行处理。首先，快速处理。电力线路运行过程中，如果发生了单相接地故障，则主供所馈线开关正常，不会出现跳闸现象；K2开关跳闸、自动闭锁时，K2开的左端有电。手动合闸送电时，开关K3跳闸、自动闭锁，此时开关K3的右端通电。自动开关K2与K3分闸、闭锁，K2至K3故障切除。其次，普通处理。电力线路单相接地，此时主供所馈线开关以及K1至K4开关合闸不动，直至主供所操作开关分合闸过程中，K2跳闸、自动闭锁，可将电送至K2的左端。备供所开关合闸送电，开关K3跳闸、自动闭锁，此时其右侧有电。自动开关K2与K3分闸、闭锁，K2至K3之间的故障问题切除。

2.3.3相间短路处理

铁路电力线路运行过程中，出现在D位置相间短路故障，主供所的馈线开关就会跳闸；如果备供所开关自投，那么备供就无法自投，此时K3开关跳闸、自动闭锁。如果主供自动重合闸失败，则开关K2跳闸，并且自动闭锁，此时故障点被K2与K3开关切除，而且隔离开来。同时，主供送电，并且将电送至K2位置的左端；此时备供送电，将电送至K3开关的右端，使主供所（K2）与备供所（K3）之间的铁路车站恢复供电。

2.3.4断线故障处理

电力线路运行过程中，上图D处位置出现断线故障时，开关K1、K2保持原状，开关K3跳闸、自动闭锁，此时K3开关的左端有电。若送电之前出现断线故障，则主供所送电，开关K1与K2合闸，此时开关K3处于拒合状态，而且自动闭锁，开关K3的左侧有电。

结论

伴随当前科学技术快速地发展，我国在配电电力线路故障检测的过程中，不断投入人力物力进行研发。在日后的生产和生活的时候，需要自动判断电力线路的故障，这样可以让我国电力行业的快速发展得到不断地促进，我国的电网系统也可以不断得到完善。

参考文献：

[1]温曼越.高速铁路10kV电力贯通线故障自动隔离方法研究[D].西南交通大学，2016.

[2]胡凡君.10kV线路自适应状态诊断系统研究[D].华北电力大学（北京），2016.

[3]吕国民.铁路10kV电力线路雷击故障分析与防雷措施应用[D].中国铁道科学研究院，2016.