裴曉瓊，張 良，劉玉輝

0 引言

1 故障指示器的工作原理

隨著電氣化鐵路的快速發(fā)展，接觸網(wǎng)設(shè)備在鐵路運(yùn)輸中的地位日趨重要，由于接觸網(wǎng)設(shè)備無備用，一旦發(fā)生故障，將直接影響行車安全，因此，如何在故障情況下，迅速查找故障點(diǎn)，盡快組織搶修恢復(fù)，減小對(duì)正常鐵路運(yùn)輸秩序的影響顯得尤為重要。

故障情況下根據(jù)故障電流回路的不同，接觸線、承力索、吊弦、隔離開關(guān)引線、27.5 kV 高壓電纜、電連接線等設(shè)備都可能流經(jīng)故障電流，由于接觸網(wǎng)系統(tǒng)中，接觸線需直接與電力機(jī)車（動(dòng)車組）受電弓接觸，因此不能安裝故障指示器，但可以根據(jù)需求不同，和易出現(xiàn)設(shè)備故障的場(chǎng)所不同，將它們安裝于承力索（利用故障情況下承力索對(duì)接觸線的分流檢測(cè)故障電流變化）、隔離開關(guān)引線，電纜上網(wǎng)點(diǎn)引線等位置，以判斷故障范圍，查找故障點(diǎn)。

本文就如何根據(jù)故障指示器的功能，將其安裝在接觸網(wǎng)設(shè)備的不同位置，以達(dá)到其快速判定接觸網(wǎng)故障點(diǎn)的方式進(jìn)行分類研究。

故障指示器是指安裝在電力線路上，用于在線檢測(cè)、指示短路和單相接地故障的智能裝置。當(dāng)線路發(fā)生短路或接地故障后，故障電流流經(jīng)通路上安裝的故障指示器均翻牌或閃光指示，而非故障分支和故障后的故障指示器不動(dòng)作，因此，巡線人員可以借助故障指示器的報(bào)警顯示，迅速確定故障區(qū)段，并查找出故障點(diǎn)。

故障指示器工作原理：根據(jù)通過裝置的故障電流變化特征，檢測(cè)短路故障，從而進(jìn)行翻牌顯示。如圖1所示，對(duì)線路中的圓圈位置安裝故障指示器，若故障點(diǎn)在5#故障指示器和6#故障指示器之間，故障電流則會(huì)通過1#—5#故障指示器，使其翻牌顯示為紅色，而6#故障指示器和其他位置的故障指示器則不會(huì)進(jìn)行動(dòng)作顯示，一旦線路發(fā)生故障，巡線人員可借助指示器的報(bào)警顯示，迅速確定故障點(diǎn)在5#故障指示器和6#故障指示器之間，從而排除故障。

根據(jù)設(shè)定的自動(dòng)復(fù)位時(shí)間，故障指示器會(huì)翻牌顯示一定時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，在下次故障時(shí)再次進(jìn)行顯示動(dòng)作。

圖1 故障指示器工作原理圖

2 安裝位置及功能應(yīng)用

（1）安裝于單方向供電的單線條線路，用于分區(qū)段判定故障所在范圍。對(duì)于故障情況下，無故測(cè)儀指示或故測(cè)儀不夠精確的單方向供電的長(zhǎng)大線路，在接觸網(wǎng)承力索上安裝故障指示器，將長(zhǎng)大區(qū)段分割為若干個(gè)小單元的區(qū)間，如圖2所示，故障情況下，搶修（巡視）人員可以沿故障所在線路，通過觀察故障指示器的顯示情況，確定故障點(diǎn)所在位置，達(dá)到快速到達(dá)故障區(qū)段，查找出故障原因并及時(shí)組織恢復(fù)的效果。同樣，該方式也可運(yùn)用于高架橋線路（設(shè)備故障時(shí)無法上橋或上線巡視檢查的區(qū)段），當(dāng)接到設(shè)備故障通知時(shí)，巡視人員可以沿線路步行或乘車（條件允許情況下）檢查故障指示器動(dòng)作情況，從而縮小可能發(fā)生故障的區(qū)段，有針對(duì)性地進(jìn)行重點(diǎn)排查，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)并進(jìn)行設(shè)備恢復(fù)作業(yè)。

圖2 利用故障指示器分區(qū)段查找故障點(diǎn)示意圖

（2）安裝于單方向供電的分支線路，用于分支判定故障點(diǎn)所在范圍。對(duì)于同一供電單元單方向供電的分支線路（站場(chǎng)或多條線路匯集和分叉的咽喉區(qū)域），若線路發(fā)生不明故障造成斷路器跳閘，則需對(duì)2 支接觸網(wǎng)線路同時(shí)進(jìn)行巡視檢查，當(dāng)檢查至分支處所，2 支線路分不同方向延伸或者不再處于同一巡視觀察范圍，巡視人員則需分線進(jìn)行單獨(dú)巡視，由于鐵路《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》（鐵運(yùn)[2007]69 號(hào)）第11 條規(guī)定：接觸網(wǎng)上線巡視至少需要2 名人員，所以為盡快查找出故障點(diǎn)和減少上線巡視人員數(shù)，提高巡視作業(yè)效率，可以在分支處所接觸懸掛承力索上安裝故障指示器，故障情況下，根據(jù)故障指示器指示，有選擇的進(jìn)行線路巡視檢查，如圖3所示，若2#故障指示器翻牌顯示，1#故障指示器未翻牌指示，則選擇巡視B 支線路。

圖3 利用故障指示器分支判定故障點(diǎn)示意圖

（3）安裝于專用線等供電終端線路，用于判定終端線路故障情況。為滿足鐵路運(yùn)輸需求，許多車站設(shè)有單獨(dú)的車站專用線，用于裝卸煤炭、貨物等，隨著車站電氣化范圍的擴(kuò)大，這些專用線成為發(fā)生接觸網(wǎng)設(shè)備跳閘相對(duì)集中的地點(diǎn)，頻繁的裝卸貨物和操作隔離開關(guān)，極易產(chǎn)生由于人員、機(jī)具、貨物等距離接觸網(wǎng)設(shè)備安全距離不夠和帶負(fù)荷操作隔離開關(guān)等原因而引起接觸網(wǎng)設(shè)備的跳閘，該類跳閘多數(shù)情況下會(huì)重合成功，為有效地在第一時(shí)間鎖定專用線故障引起的設(shè)備跳閘，可以在車站專用線隔離開關(guān)來電方向的引線上（或者隔離開關(guān)來電方向承力索上）安裝跳閘故障指示器（圖4）。當(dāng)車站專用線發(fā)生跳閘故障時(shí)，巡視人員通過故障指示器的顯示來確認(rèn)或排除專用線的故障情況。

圖4 利用故障指示器判定終端線路故障示意圖

（4）安裝于機(jī)務(wù)段檢修坑，動(dòng)車段整備庫兩端，用于判定檢修坑（整備庫）內(nèi)故障點(diǎn)位置。近些年，電力機(jī)車、電動(dòng)車組在全路大范圍應(yīng)用，機(jī)務(wù)段檢修坑、動(dòng)車段整備庫的檢修工作量也隨之急速增長(zhǎng)，由于電力機(jī)車（動(dòng)車組）車頂設(shè)備故障（受電弓故障、支撐絕緣子臟污閃絡(luò)或絕緣擊穿）等原因以及檢修人員誤操作（錯(cuò)誤接掛地線、誤操作隔離開關(guān)設(shè)備）等人為因素，極易發(fā)生檢修庫內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備跳閘故障，因此，在檢修坑（庫）各股道兩端隔離開關(guān)引線或外側(cè)承力索上安裝故障指示器（圖5），能夠準(zhǔn)確地確定某股道檢修庫內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備發(fā)生故障，從而在第一時(shí)間查找出造成故障的電力機(jī)車（動(dòng)車組）或不規(guī)范作業(yè)情況，避免二次接地跳閘燒損接觸網(wǎng)設(shè)備，造成接觸網(wǎng)斷線事故。

圖5 利用帶分段及隔離開關(guān)判斷檢修庫故障示意圖

（5）安裝于27.5 kV 高壓電纜上網(wǎng)端，用于判定供電電纜故障情況。多數(shù)鐵路線路由于受建設(shè)施工或改造施工徑路的限制，都使用了27.5 kV 高壓電纜，隨著大量高壓電纜的投入使用，由于受前期電纜施工工藝，電纜中間頭、電纜終端頭制作工藝不完備，以及長(zhǎng)大電纜接地方式不正確（存在環(huán)流）、高壓電纜同溝鋪設(shè)、高壓電纜周邊施工等因素存在，近年，由于電纜原因發(fā)生供電設(shè)備故障的比例在逐步上升。但是由于多數(shù)高壓電纜是通過直埋方式鋪設(shè)，故障情況下很難判斷是否為電纜故障，因此，如圖6所示，在電纜兩端上網(wǎng)點(diǎn)安裝故障指示器，可以更加快捷地排除是否為電纜故障造成的設(shè)備跳閘。若1#故障指示器翻牌顯示，2#故障指示器未顯示，則為故障點(diǎn)在電纜段，若1#、2#故障指示器都顯示，則為后端線路故障。從而選擇投入備用電纜或?qū)⒐收想娎|退出運(yùn)行，進(jìn)行迂回供電方式，盡快恢復(fù)供電、縮小事故范圍和事故影響。

圖6 利用故障指示器辨別高壓電纜故障示意圖

3 結(jié)語

對(duì)于無備用的接觸網(wǎng)系統(tǒng)，如何在故障情況下迅速進(jìn)行搶修，恢復(fù)正常的鐵路運(yùn)輸秩序，顯得至關(guān)重要，在日常生產(chǎn)中，提高故障查找和故障搶修的方式還有很多，本文僅從利用故障指示器提高故障查找速度的角度進(jìn)行闡述，在此和廣大接觸網(wǎng)專業(yè)人員進(jìn)行探討。當(dāng)然，還有很多方面可以巧妙利用故障指示器，如在不易巡視檢查的長(zhǎng)大隧道（高架橋）兩端安裝，在易發(fā)生絕緣閃絡(luò)的重污區(qū)段兩端安裝、在沿線易引起設(shè)備跳閘故障的區(qū)段安裝等，利用故障指示器可以改變過去盲目巡線，分段合閘送電查找故障的落后做法，極大地提高故障查找及搶修效率。此外，也可以根據(jù)巡視搶修人員距離線路設(shè)備距離，搶修路況等因素修改故障指示器的自動(dòng)顯示或報(bào)警恢復(fù)時(shí)間，根據(jù)具體情況更好地發(fā)揮其在接觸網(wǎng)設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)中的應(yīng)用，確保牽引供電設(shè)備安全運(yùn)行，為鐵路運(yùn)輸穩(wěn)定提供保障。

[1]《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》《接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)程》（鐵運(yùn)[2007]69 號(hào)）.

[2]《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程補(bǔ)充細(xì)則》《接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)程實(shí)施細(xì)則》（京鐵師[2007]233 號(hào)）.