朔黄铁路长大区间信号电缆接地查处案例分析

苏有斌

1 案例介绍

朔黄铁路区间信号设备为UM71无绝缘移频自动闭塞，站间距离均在20km左右，区间设备均由室内统一供电，使用电缆较多 （一般车站均有34根电缆），且设备已开通使用满10年，电缆故障发生频率较高。2014年3月北大牛站至龙宫站的一根12芯备用3芯长11．2km的区间电缆有4芯接地，接地电阻在0．5M～6MΩ之间变化。由于电缆较长且无地上接续，现场多次查找均没能得到解决，对设备安全使用造成较大威胁。2014年5月改用先进的工具、仪表进行探查，终于确定了这起2处地下电缆接头进潮气造成的电缆故障。

2 解决方法与步骤

首先用备用芯线替换绝缘性能不良芯线并校核确认，然后将替换下来的不良芯线通过地线进行有效放电。

1．使用电缆故障闪测仪 （简称闪测仪）测试、确定电缆总长度。具体方法：取电缆中2根备用芯线，一端分别与闪测仪的红黑测试线连接，另一端两线开路，选择波速后测试获得开路数据；再把两线另一端短路，测试获得短路数据；开路数据、短路数据一致，即为正确数值。本案例测得该电缆长度为11．2km。

2．使用高阻电缆故障定位仪 （简称定位仪），测试确定电缆故障点的距离。具体方法：取电缆中绝缘性能良好的芯线 （简称好线），与替换下来的不良芯线 （简称故障线）在另一端连接短路；定位仪外部输出端口通过信号转换器与接地混线故障查找仪信号发生器的输出线对应连接，信号发生器处于工作状态；定位仪开机，进入调平衡测试状态，按确认键测试，测试完毕输入电缆总长度、接地故障点距测试端的距离和远端至接地点的距离。此项测试需多次进行，并再到电缆另一端做相同的测试，两端测试数据基本吻合即可确定故障点。本案例测得两绿色芯线接地点位于站外至站内距离为880～898m，红、蓝芯线接地点位于站外至站内距离为8342．3～8261．5m。

3．故障点的开挖和电缆识别确认。具体方法：将好芯线另一端接大地，信号发生器处于高阻模式，在测试端向好芯线和大地之间发送信号，在先前测试确认出的电缆故障点附近进行 “走径路”并挖出电缆，使用接收器感应钳在高阻模式下，卡整根电缆，有信号且方向指示正确的，就是要确定识别的故障电缆了。

4．在“天窗”点开挖故障电缆，打开电缆接续热缩管，芯线附近有微量潮湿，晾晒后对地绝缘电阻值恢复正常，说明电缆接地故障是由电缆接头密封不良进潮气造成，重新接续电缆接头后，绝缘全部恢复正常。

3 电缆故障查找定位的实用法则

通过对北大牛站至龙宫站11．2km长大区间疑难电缆高阻接地故障的成功处理，总结出以下电缆查找定位实用法则，在实际应用中灵活运用，就能达到快速准确查找电缆故障的目的。

3．1 电缆故障查找准备工作

首先，利用 “天窗”点测试确定电缆接地的最小范围，两个方向盒之间；然后，使用2根备用电缆芯线作为测试线，并分别替换对地绝缘最差的和对地绝缘最好的2根芯线，同时确认该电缆连接贯通地的地线要能随时断开；然后，准备好数字万用表、探针、备用导线及电缆开挖和接续工具；最后要详细判断、确定故障性质，如接地、混线、高阻、低阻以及电缆总长度等，此项工作做的越细对后面的故障查找工作越有利。

3．2 测试定位电缆故障点

取电缆中性能良好的一根芯线，在另一端与故障芯线短路，在测试端将定位仪对应连接好芯线、故障芯线和地线，经调零、测试确认后即可自动显示出接地故障点距测试端的距离和远端至接地点的距离。再到电缆另一端做相同的测试，两端测试数据基本吻合，则测试数据正确可信，也就确定了故障点。之后，可以根据具体情况按以下方法处理故障了。

3．3 电缆破损和电缆外护套接地故障点定位

查找这类故障需要使用信号发生器和信号接收器，其原理是由信号发生器输出特定电流信号注入故障电缆与大地之间，通过接地故障点构成特定人为故障电流信号回路，再利用信号接收器沿该回路接收该特定人为故障电流信号，当发现信号突变点时确定为故障点。此类故障一般有低阻故障和高阻故障之分，查找方法也有所不同，具体如下。

1．对于低阻故障，一般是将故障电缆芯线一端接信号发生器输出一端，信号发生器输出另一端接大地，这样信号发生器输出通过故障电缆和大地构成回路，产生人为接地故障信号，电缆接头定位传感器连接信号接收器，使用电缆接头定位传感器接收该人为接地故障信号，根据信号接收强度指示进行横向 （接收最大信号）沿电缆径路进行接收，信号接收强度由大到小的突变点处，即为电缆接地故障点。

2．对于高阻故障，应将故障电缆芯线一端接信号发生器输出一端，信号发生器输出另一端接大地，同样信号发生器输出通过故障电缆和大地构成回路，产生人为接地故障信号。信号接收器分别接收挖出的各个电缆测试点，根据接收器接收的电流指示方向及大小的有无，不断缩小范围，即可确定电缆接地故障所处位置。

只要能单独卡住芯线，无论高、低阻接地故障，都能准确测得故障点前后位置。

3．查找电缆破损和电缆外护套单点高阻接地故障点简要说明：如图1所示，I是人为接地故障电流，它通过故障电缆和接地故障点与大地构成了人为接地故障电流回路，使用信号接收器在测量点1和测量点2分别测量，测量点1处有信号指示，测量点2处无信号指示，说明故障点在这2个测量点之间，其接地电阻R＝V／I，其中V为信号发送器输出的电压。

图1 查找电缆破损和电缆外护套单点高阻接地故障点

4．查找电缆破损和电缆外护套多点高阻接地故障点简要说明 （以2点高阻接地故障为例）：如图2所示，I是人为接地故障电流，它通过故障电缆和两接地故障点与大地构成了人为接地故障电流回路，使用信号接收器在测量点1、测量点2和测量点3分别测量；测量点1处有信号指示，人为接地故障电流为I1，测量点2处有信号指示，人为接地故障电流为I2，I2＜I1说明测量点1与测量点2之间有一处接地故障点，如忽略导线电阻不计，则此故障点处接地电阻R1＝V／（I1－I2），接地电流ID1＝I1－I2，其中V为信号发送器输出的电压；测量点3处无信号指示，说明测量点2与测量点3之间也有一处接地故障点，同理，此故障点处接地电阻R2＝V／I2，接地电流ID2＝I2，那么，此电缆的总接地电阻应该为R ＝R1＊R2／（R1＋R2）＝V／I。

图2 查找电缆破损和电缆外护套多点高阻接地故障点

3．4 探测电缆走向

任取电缆中一根芯线，将其一端接信号发生器输出一端，信号发生器输出另一端接地，电缆的另一端人为接大地，这样信号发生器的输出通过全程电缆和大地构成回路，产生人为电缆走向探测信号；信号发生器设置为快捷连续或断续发送状态，电缆接头定位传感器连接信号接收器，使用电缆接头定位传感器接收此人为电缆走向探测信号，根据信号接收强度指示进行竖向 （接收器在电缆正上方信号最小，左右偏移信号增大、方向相反），或横向 （接收器在电缆正上方信号最大，左右偏移信号减小、方向相反）接收，即可准确探测电缆走向。

3．5 电缆识别

电缆中任取一根芯线，一端接信号发生器输出一端，另一端人为接大地，信号发生器输出另一端也接大地，这样信号发生器的输出通过全程电缆和大地构成回路，产生人为电缆识别信号，信号接收器与感应钳连接并卡住电缆进行接收此人为电缆识别信号，根据信号电流的方向和大小即可准确识别该故障电缆。

电缆识别简要说明：如图3所示，I是人为电缆识别信号电流，它通过待识别电缆与大地构成了人为电缆识别信号电流回路；使用信号接收器在各测量点处进行测量，每处测试电流的方向都是从接信号发生器输出的一端指向电缆芯线人为接地的一端，且测试电流的大小都是与信号发送器输出的电流I相同；对被测电缆逐条进行测试，唯一符合上述测试结果的就是我们要识别确定的电缆。

图3 电缆识别图示说明

4 电缆接续存在问题的改进

北大牛站至龙宫站11．2km长大区间电缆高阻接地问题的成功解决，使我们认识到电缆接续质量和工艺的重要性。

1．早期的电缆接续使用热缩管，施工工艺简单、寿命短，需改进。

2．电缆接续时要使用新型电缆接续盒，只有严格按照工艺标准施工，才能确保电缆接续盒长期在恶劣的地下环境中稳定运行，保障信号电缆和设备安全。

3．施工后的地下电缆接续盒，应及时设置现场地上电缆接续标桩和修改施工图纸。

［1］ 新疆威尔电子科技有限公司．接地混线故障查找仪使用说明书［S］．2014，2．