地铁区间直流电缆短路故障现场处理方案

李 伟

(天津轨道交通运营集团有限公司调度指挥中心，300392，天津//工程师)

地铁区间的电力直流电缆短路故障是非常严重的电力故障。由于接触轨(网)系统不存在降级备用模式，一旦停电就会直接中断运营，因此必须快速处理直流牵引电缆短路故障。

1 区间电力直流电缆故障原因

地铁牵引供电系统结构示意图见图1。地铁区间电力直流电缆主要为直流开关柜至隔离开关电缆、隔离开关柜至接触轨(网)电缆、接触轨(网)连接缆，以及回流缆(包括钢轨至均回流箱回流缆、均回流箱至负极柜回流缆、钢轨绝缘节连接电缆)。

当电缆外皮磨损、对地绝缘下降时，会发生电缆对地短路故障，从而造成接触轨(网)永久性短路，中断供电。

图1 地铁牵引供电系统结构示意图

2 故障处理方案

2.1 故障点初判及处理原则

除回流缆故障外，其他地铁直流电缆故障的表现均为直流馈线断路器跳闸。应急处理此类故障时，应优先使用倒闸法确定故障范围。首先，可假定直流开关柜至隔离开关电缆发生故障，则应分断故障电缆所连接的直流馈线断路器和直流隔离开关，降级为单边供电继续维持运营，并将电缆故障留到停运后处理。如果这样处理后仍处于故障状态，则可断定故障点不在直流开关柜至隔离开关电缆，而在隔离开关柜至接触轨(网)电缆或接触轨(网)连接缆。此时，解决故障的最快途径是拆除故障电缆，采用大双边供电，合上故障所越区隔离开关，并将2个牵引所的直流馈线断路器隔开。因电缆已被拆除，实际此时仍为单边供电。

回流缆故障一般不会直接影响运营。当回流不畅导致打火时，需要将回流所钢轨电位限制装置合闸。如遇电缆起火，可直接灭火或拆除，并不会影响运营。

2.2 抢修作业前的准备工作

抢修人员到达现场后，先穿戴安全防护用品，并根据指挥中心指令办理下路轨进行抢修作业手续，然后停电、验电、封挂地线。

区间直流电缆故障现场处理所需工具物资见表1。物资可根据实际情况分批到达，并根据需要选用。

表1 区间直流电缆故障抢修物资清单

2.3 故障抢修人员安排

电力维修调度员接到地铁直流电缆故障报修后，首先应与故障区段的值班点联系，并调配4名抢修人员分别到故障区段涉及的2个牵引变电所下路轨，排查故障点或检查所内设备，并指定现场处理指挥负责人员；然后，调配抢修车，装载抢修物资赶赴现场；之后，再从临近值班点调配4人到故障区段中间的降压变电所，根据指挥中心要求，下路轨排查故障点；最后，调配后续支援力量(至少4人)至故障牵引变电所，负责所内留守和操作。

2.4 故障应急处理程序

(1) 电力维修调度员确认区间接触轨(网)发生失电故障后，将故障的基本情况，包括故障发生地点、影响、单边试送情况、SCADA(监控和数据采集)报警信息、有无冒烟起火等，告知现场应急指挥人员。

(2) 若电力调度单边试送电成功，则通知现场人员到达变电所查看直流开关柜及隔离开关分合闸状态，并按照故障缺陷处理原则处理；若电力调度单边试送电不成功，则负责启动区间接触轨(网)失电故障现场处理方案。

(3) 电力维修调度首先联系就近工区值班人员携带抢修工具赶赴事件现场，然后联系现场负责人组织兼职抢修队人员赶赴现场，协助值班人员进行抢修。

(4) 抢修人员达到现场后，立即到设备故障变电所所在车站车控室或现场指挥处报到，并按照规定的流程申请抢修作业，说明所到人数及携带工器具。

(5) 现场人员向指挥中心申请办理下路轨抢修作业。下轨作业前，联系电力维修调度员再次确认停电范围。现场人员下到路轨区域后，如发现电缆仍有明火应先灭火。灭火过程中现场人员应做好自身防护确保人身安全。

(6) 抢修人员进行区间排查工作前，要进行接触轨(网)验电及接触轨(网)绝缘测试工作。应根据现场人员到场顺序，由首先到达的人员进行绝缘测试工作。

(7) 抢修人员查找到故障点位置后，需先在故障点前后来电方向各封挂1组地线，(具体应在两段接触轨/网的电缆连接处外侧各封挂1组地线)，然后再进行故障处理工作。

(8) 故障处理完成后，向电力维修调度员上报故障处理情况。现场清点人员及工器具后，到达就近车站注销作业票。

(9) 作业票注销完毕后，抢修人员向现场指挥回复故障处理完毕并申请送电。送电成功后，人员向电力维修调度上报故障处理完成结果，然后撤离。

相关注意事项为：

(1) 现场所有人员听从现场指挥合理的工作安排，展开抢修工作。

(2) 专业指挥负责抢修作业的全局安排和决策指挥。

(3) 应急处置完成后，抢修人员应及时向电力维修调度回复，并及时向电力专业负责人汇报情况。

2.5 故障点查找及现场处置

故障点查找应从故障供电区段两端向中间部分排查。找到故障点后，应第一时间向电力维修调度员和现场指挥上报。在查找过程中，应重点关注过人防门和过轨的直流电缆。发现故障点后，应采取隔离故障点恢复送电的原则进行抢修。

2.5.1 直接短路或低阻短路

当发生直接短路或者低阻短路时，故障点附近一般会伴有电缆表面烧焦的情况，现场会有黑烟和刺激性的胶皮燃烧味。此时，排查人员应直接去烧焦部分查看短路情况，确定电缆切割范围。

2.5.2 高阻短路

若抢险人员排查完整个故障区间后，未发现明显故障点，则可判断应为高阻短路故障。处理高阻短路故障，应使用二分法缩小故障范围。图2为某发生高阻短路故障的区间电路示意图。二分法确定故障点的具体步骤如下：

(1) 拆除接触轨(网)连接电缆B，测量电缆B左右侧接触轨(网)对地绝缘值。如右侧阻值较低，则说明故障点在电缆B右侧；否则，故障点在左侧。

(2) 如确定故障点在电缆B右侧，则拆除接触轨(网)连接电缆C，测量电缆C左右侧接触轨(网)对地绝缘值。如右侧阻值较低，说明故障点在电缆C右侧；否则，故障点在左侧。

图2 排查高阻短路故障电路示意图

(3) 如确定故障点在电缆C右侧，则拆除接触轨(网)连接电缆D。测量电缆D左右侧接触轨(网)对地绝缘值，如右侧阻值较低，说明故障点在电缆D右侧；否则，故障点在左侧。余此类推。

2.5.3 故障点隔离

(1) 拆除上网电缆时，应首先拆除电缆连接板防护罩。

(2) 防护罩拆卸完毕后，拆除上网电缆。如电缆已经烧熔，无法使用扳手拆除，则应直接切断电缆。电缆切断后，应使用绝缘胶带和自粘带包扎，并置于区间不影响行车的位置。

(3) 使用扳手拆除直流电缆。如果电缆已经烧熔，无法使用扳手拆除，则应直接切断电缆，并将电缆带出区间，或则置于不影响行车的位置。

(4) 应先拆除地线，之后再使用绝缘摇表及万用表测试故障电缆所在接触轨绝缘性。绝缘电阻应在1 MΩ以上。恶劣情况下，电阻值在100 kΩ以上时可试送电一次。

2.6 恢复运营

抢险结束后，现场指挥应监督所有人员和工具出清，并向车站办理下路轨注销手续，以确保下一步送电和运营安全。

3 结语

随着城市轨道交通运营里程的增加，电缆会出现老化磨损。而区间电缆的老化，不易被发现，一旦在运营期间发生区间电力电缆短路，必然中断运营，甚至有可能区间滞留乘客，造成严重后果。通过每日检查，尽早发现区间电缆老化，可尽早排除故障隐患。本文提出的直流电缆短路故障处理方案，可在发生电缆短路故障时，有效找到故障点，并可最快地排除该故障，恢复列车运营。