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铁路供电电缆故障解决方案

五、加强高铁供电电缆交接试验和预防性试验
1、预试策略:预防性试验是前苏联对中国电力工业影响下的重要维护方法,其思路是:在每隔 4-6 年为周期的计划检修中,对被试电缆施加适当的更高电压,检测电力设备包括电力电缆在内的绝缘性能。电缆预防性试验和交接试验的基本检测方法是耐压试验,结合交联电缆就是 0.1Hz 交流耐压试验。
2、直流对交联电缆的破坏:直流耐压试验使交联电缆的绝缘层发生极化效应,其试验中使正电荷集聚在靠近导体线芯的绝缘层内;而使负电荷集聚在靠近屏蔽层的绝缘层内。这些残余电荷并不因为试验后放电而彻底放净,而是残留了一大部分继续留在塑料绝缘层里,这个残余电荷形成的残余电场与交流电叠加,造成本应正常运行的完好电缆提前击穿。

3、国际和国内预试规程:根据 IEEE400-2001《有屏蔽电力电缆现场试验规程》,交联挤塑绝缘配电电缆的交接和预防性试验标准是 3Uo,15-60 分钟。根据欧盟 VDE0276-1996《电力电缆耐压试验规程》,交联挤塑绝缘配电电缆的交接和预防性试验标准是 3Uo,60 分钟。规程的制定都是通过大量的实验室和现场试验,选择多种试验电压值和耐压时间的组合,从试验效果和统计分析中,得出最佳的有效试验电压值和试验时间,使被试电缆的薄弱点能充分暴露出来,同时对被试电缆好的绝缘层造成的损害最小。
4、预防性试验的结果:在预试和交接试验中,交流耐压试验顺利通过的电力电缆,其整个试验阶段都能够看到电压表指针在设定的 3Uo 上,没有回偏或回零的现象。而电压表指针挂不住的回偏或回零的,则说明被试电缆存在击穿点,无法承受 3Uo 考验,相当于把未来在运行中的突发性停电事故提前在计划检修中得以暴露。
5、预防性试验和交接试验的作用:检验被试电缆是否具备安全送电条件;有效减少突发性停电次数;有效减少因高铁供电电缆停电对接触网的影响。
☆ 等效性好:科学理论和实践证明,0.1Hz超低频耐压试验与工频耐压试验具有很好的等效性。
☆ 体积小:理论上容量为工频的1/500,所以体积小、重量轻。
☆ 破坏性小:0.1Hz超低频耐压试验不会象直流耐压试验对绝缘具有较大的破坏性,有害极化电荷不会进入电介质。
☆ 技术先进:采用最新电力电子元件,微电脑控制,安全简单,操作方便,数据可靠。
六、进水型高阻故障的快速定位
1、 高铁供电电缆故障定位流程:
高铁供电电缆属于电缆的一种,其故障定位遵守电缆故障定位的四步走:
第一步,判断电缆故障性质;
第二步,预定位,粗测电缆故障点距离近端的物理长度;
第三步,电缆路径定位;
第四步,电缆故障精确定点。
2、 预定位的先进技术
2.1 三级多次脉冲主动弧反射法
电缆故障现场测试图
现场测试图
      电缆进水型高阻故障包括进水型本体故障和进水型接头故障,当地下水分和潮气进入故障点处时,普通的高压预定位方法发出的高压脉冲往往被水熄灭,反复多次采样却无法获得有效预定位波形,使现场定位时间变得漫长。KC-900三级多次脉冲电缆故障测试仪系统是功能定位于全面解决高低组故障和进水型疑难电缆故障,其中内置高端滤波器,自动将高压放电在故障点处的稳定燃弧时间延长为几十ms,是二次脉冲法燃弧时间 10倍以上,并主动协调进水处采集接地发射信号的最佳时间。与其他同类产品相比,主动弧反射滤波器可采集到更多成功波形,大大提高预定位一次成功率和抢修效率。
      KC-900电缆故障测试仪采用了国际最高水平的弧反射(三次脉冲)技术,所有高阻故障波形均呈现为简单的低压脉冲波形,判断故障距离轻松愉快。三次脉冲法是二次脉冲法的升级,其方法是首先在不击穿被测电缆故障点的情况下,测得低压脉冲的反射波形,紧接着用高压脉冲击穿电缆的故障点产生电弧,在电弧电压降到一定值时触发中压脉冲来稳定和延长电弧时间,之后再发出低压脉冲,从而得到故障点的反射波形,两条波形叠加后同样可以发现发散点就是故障点对应的位置。由于采用了中压脉冲来稳定和延长电弧时间,它比二次脉冲法更容易得到故障点波形。相对于二次脉冲法由于三次脉冲法不用选择燃弧的同步时长,操作起来也更加简便。

2.2 高压电桥电缆故障测试仪
      有几种电缆故障很难用波反射法查找:如,高压电缆护套绝缘缺陷点,钢带铠装低压力缆,PVC 电缆,没有反射波,无法定位。短电缆,无法定位。一些高阻击穿点,在冲击电压下无法击穿,也难以定位。
    与波反射法相比,HDQ-15高压电桥电缆故障测试仪特别适用于:
    2.2.1敷设后电缆的高阻击穿点,特别是难以烧成低阻的线性高阻击穿点,如电缆中间接头的线性高阻击穿(这种主要是由于电缆接头制作工艺不过关造成的。施加高压时只泄露爬弧不击穿放电)。
    2.2.2高压电桥平衡法没有测试盲区,用于判断短电缆及靠近电缆端头的击穿点。
    2.2.3高压电桥法仅仅要求电缆相线电阻的均匀性即可进行测量。而行波传输特性不好的电缆,如介质损耗很大的PVC低压电缆;

3、 准确的路径定位技术
       高铁供电电缆的直埋段,由于施工单位未能提交竣工图纸,高铁运行单位一般得到的是铁路设计院的设计图。这种图纸上的地下电缆路径信息和施工单位开挖后的实际位置不一定完全一致。我国铁路系统基本实现了电气化运行,由于此类仪器经常应用于高电压、强磁场的环境下,对探测结果的影响非常大,这就要求这类仪器具有极好的滤波器,滤除强电磁干扰。此类优秀的仪器必须采用DSP(大规模数字滤波技术)来满足要求。数字滤波技术具有滤波频带窄、调节灵活等优点,使其成为高压干扰环境下所必备的部件。
      由于电气化强磁场的多次谐波干扰,造成了许多厂家的电缆寻径仪在此场合无法正常工作,而我公司的寻径仪采用数字窄带滤波,因此克服了这一难题。这一点可由北京铁通通讯段的实验报告来说明,北京铁通买过多家进口设备都无法解决电磁干扰问题,抱着试试看的态度邀请我公司去试一下,结果试验结果让他们很满意,通过两三年的合作,他们先后购进了十几台仪器。
      西安华傲公司精心打造电缆测试中的全能冠军——运行电缆寻径、运行电缆识别、查找电缆开路及对地短路故障,一机多用综合机。DTY-2000数字式电缆路径仪的研制成功,彻底解决了过去无法解决的金属性死接地故障以及带电电缆识别、带电电缆寻径的难题。DTY-2000数字式电缆路径仪作为华傲的高端产品,达到了电缆测试领域的最高水平。测试过电缆故障的技术人员都知道,即使用电缆仪主机粗测故障点的距离对、定点仪性能也不错,但是电缆的路径搞错,一切都是白搭,还是不能确定故障点的位置。特别是对于不知路径的直埋电缆故障若没有路径测试仪,根本无法测试,除非将整条电缆挖出来。对于普通的电缆路径测试仪,在实际测试中受地下平行金属管线干扰较大,甚至误导。过去我们查找电缆路径,必须将电缆停电测试,而有些运行电缆不可能停电,使用DTY-2000数字式电缆路径仪可以轻松解决带电电缆路径查找的问题。DTY-2000地下通讯电缆探测仪还可直接查找50Hz运行电缆的路径。带电电缆的路径查找是该仪器的一大特点,该仪器可探测各种高压电缆、低压电缆、光缆的路径。
电缆路径仪测试现场
测试现场
      对于电缆故障的测试,本仪器可以可应用跨步电压法用直埋电缆故障测试配件(A字架探针)来判断直埋电缆的对地绝缘电阻小于2M欧以下的电缆故障对地及电缆外皮故障定位;也可用信号强弱法判断电缆开路短路故障。DTY-2000地下电缆测试仪改变了传统的电缆故障定位概念,不需高压试验装置,不需使用交流电源,不需分析波形,接线简单明了,使用一看即会。特别适用于金属死接地的电缆故障,彻底解决了过去传统高压闪络法无法精确定位电缆DTY-2000电缆路径仪的五大特点:一、国内独有的全数字多功能电缆探测综合机;二、解决了国内无法解决的运行电缆的寻径难题;三、查找直埋电缆的外皮受损(≤2MΩ)及开路故障;四、可在一束带电电缆中识别所找的电缆;五、配置充电电池,测试中不需市电就可完成所有测试。
4、 精确定点的先进技术
      西安华傲通讯技术有限公司研制生产的DDY-3000数显同步电缆故障定点仪具备了查找电缆路径、声磁同步法和显示声磁时间差法的全部优点,并且将声磁时间差转换为定点探头与电缆故障点的实际距离数,并在液晶屏上直接显示出来。在液晶屏上利同时显示故障距离、电磁信号大小、声波信号大小、同时具有存储记录功能,在故障点正上方,地震波声音最大(此时的地震波声音大小变化已不重要),读数最小,而且此读数就是故障点距地面的埋设深度。在故障点正上方,探头无论左右移动还是前后移动,但读数都会变大,尽管地震波声音变化不明显。也就是说,此功能在现场同时也实现了对电缆路径的精确判断。所以,DDY-3000数显同步电缆故障定点仪是目前国内同类型产品中功能最全,抗干扰能力最强、定点最准确的电缆故障精确定位仪。DDY-3000电缆故障定位仪采用本公司所独创的电缆定点新理论。是本公司根据最新研究成果而开发的具有高抗干扰性,高灵敏度,新型的电缆故障精确定点测试仪器。本仪器采用先进的模拟低噪声设计和高性能滤波电路相结合,使本仪器抗干扰性能有了极大的提高,采用独创设计和精湛地装配工艺使本仪器具有目前国内最高水准。对各类电缆故障可精确地进行定点,特别是对交联电缆和电缆封闭性故障具有独到的测试效果。专利技术:拾音器采用机械滤波,使得拾振的方向性更强,且有效降低了环境风和导线抖动对拾振传感器引起的噪声干扰。
电缆故障定位仪测试现场图
测试现场