铁路10kV电力线路故障在线监测技术要点分析

铁路10kV电力线路故障在线监测技术要点分析

作者姓名  刘坤  黄金  孙福霖

中国铁路济南局集团有限公司青岛供电段，山东省青岛市，266000，

摘要：随着铁路系统的快速发展，保障铁路电力线路的稳定运行至关重要。本文主要探讨了铁路10kV电力线路故障在线监测技术，旨在提高线路故障的发现和处理效率，降低故障对铁路运输的影响。

关键字：10 kV 电力线路；铁路；电力故障；在线监测技术

引言

铁路10kV电力线路作为铁路系统的重要组成部分，其稳定性和可靠性对于保障列车正常运行具有重要意义。然而，由于线路长、分布广、设备老化等原因，线路故障时有发生。传统的故障检测方法主要依靠人工巡检，效率低下且容易错过故障点。因此，研究铁路10kV电力线路故障在线监测技术具有重要的现实意义和应用价值。

1、铁路10kV电力线路基本特点

10千伏铁路线路为铁路车站、通信信号设备、变配电所、接触网隔离开关等关键设施以及各办公场所提供电力。其可靠性对铁路行车设备的安全运行具有直接影响。由于我国铁路线点多且线路长，10千伏电力馈线供电臂较长，通常达到50公里左右，并且电力线路挂接的设备众多，加上线路周边环境的复杂性。此外，由于线路的绝缘保护水平较低，防雷保护能力有限，电缆接头容易发生击穿现象，避雷器、绝缘子也容易受到雷击影响而出现故障。由于10千伏铁路电力线路的运行环境复杂，且远离中心城市或工作地点，这给电力线路故障的判断、精确定位以及抢修工作带来了很大的挑战。

2、铁路10kV电力线路故障原因分析

2.1电力设备本身存在某些问题造成不明原因的跳闸故障。根据以往处理过的几起设备故障，造成不明原因跳闸的设备故障一般来说具备两个特点为，一个是位置都比较隐蔽，另一个是需要较长时间才能形成故障点。故障类形分以下几种：一是绝缘子损坏，由于材地、受到外界击打、雷击等原因造成瓷质绝缘子的绝缘被击穿，逐渐形成放电通道，并通过金具和电杆放电，并在雨雾天气湿度较大的情况下发生放电造成跳闸。二是旋转机构烧蚀，最常见的是三级联动隔离开关上部连接和固定动静触头的铜质压帽内部发生电烧蚀放电。三是电缆外保护层受伤，随着湿汽的进入，逐渐影响到电缆的绝缘。四是硅橡胶避雷器由于内部损坏，造成接地。五是某些设备之间没有保持足够的安全距离，比如引线与安装金具之间的距离过小。

2.2树木、鸟类搭窝或者大型机械在作业过程偶然碰触裸导线。一是距离电力线路裸导线较近的树木，在大风天气下，树枝摇摆碰挂导线，造成瞬间混线短路故障，或在雨雾潮湿天气时，树枝受潮并在重力作用压覆在导线上，短接导线造成过流跳闸。二是每年2月至5月间，喜鹊在架空线路电杆上部金属支构架上搭窝筑巢，较长的树枝在雨雾天气下受潮后短接导线和金具造成过流跳闸。三是大型挖掘机在电力线路下方进行土石方开挖和堆砌作业时，忽视安全作业规范，不注意与上方电力线路保持安全距离，作业过程中机械臂上扬过高，碰挂裸导线造成跳闸。

2.3电缆线路的增加，造成对地电容电流的增大。随着城市规模的扩大，铁路沿线市政道路和绿化工程建设越来越多，出于整体美观的考虑，很多架空电力线路因此改为电缆线路，电缆线路的增多，造成线路对地电容电流的增大。虽然正常情况对线路运行没有太多的影响，但是在发生树枝触碰导线、避雷器放电、鸟类短接导线与大地等属于接地的情况时，很可能造成电弧不能自然熄灭，从而破坏周围绝缘发展成相间短路而跳闸。

3、铁路10kV电力线路故障在线监测技术

3.1故障指示器

铁路10kV电力线路故障指示器通常由传感器、控制单元和显示单元三部分组成。

（1）传感器：安装在电力线路上，持续监测电流和电压。如果检测到异常（如短路、过载、断线等），传感器会立即将信号发送给控制单元。

（2）控制单元：接收到传感器的信号后，控制单元会进行故障判断。如果确定发生了故障，控制单元会触发显示单元。

（3）显示单元：根据控制单元的触发，显示单元会以灯光或数码显示等方式指示故障。这有助于维修人员快速定位并修复故障。

此外，为了确保准确性和可靠性，故障指示器通常还会具有远程通信功能，这样不仅可以将故障信息发送到控制中心，还可以实时接收控制中心的命令和配置信息。

当维修人员收到故障指示后，他们会迅速前往故障地点进行处理，这样可以大大缩短故障处理时间，提高供电的稳定性[1]。

3.2分布式光纤测温技术

铁路10kV电力线路故障分布式光纤测温技术是一种先进的监测技术，它利用光纤作为传感器，实时监测线路的温度情况。该技术基于激光的散射和干涉原理，当激光在光纤中传播时，会与光纤中的物质发生相互作用，产生散射和干涉信号。通过对这些信号进行分析，可以精确地确定光纤沿线的温度分布情况。

在铁路10kV电力线路中，分布式光纤测温技术能够实时监测线路的温度变化，及时发现异常温升，预防火灾事故的发生。该技术可以与铁路电力系统的监控系统集成，实现自动化监测和控制。当线路出现异常温升时，系统会自动发出预警，提醒工作人员及时处理，确保铁路电力系统的安全稳定运行。

铁路10kV电力线路故障分布式光纤测温技术是一种高效、精确、可靠的监测技术，能够为铁路电力系统的安全稳定运行提供有力保障。该技术的广泛应用将有助于提高铁路电力系统的整体运行效率和安全性。

3.3线路状态监测系统

铁路10kV电力线路故障状态监测系统是一种先进的监测系统，旨在实时监测铁路10kV电力线路的运行状态，及时发现和解决潜在的故障。该系统通过集成多种传感器，可以监测线路的多种状态信息，包括电流、电压、温度、湿度、风速、振动等。这些传感器被安装在铁路10kV电力线路的关键部位，如变压器、开关设备、电线杆等。它们能够实时监测线路的状态参数，并将数据传输到监控中心。在监控中心，专业人员可以通过数据分析软件对数据进行处理和分析，全面了解线路的运行状态。通过实时监测线路的状态参数，铁路10kV电力线路故障状态监测系统能够及时发现潜在的安全隐患。例如，如果线路出现异常振动或弧垂现象，系统会立即发出警报，通知专业人员进行检修和维护。此外，该系统还可以预测线路的寿命和性能，为线路的维护和检修提供科学依据。

铁路10kV电力线路故障状态监测系统是一种非常有效的监测工具，能够全面了解线路的运行状态，及时发现和解决潜在的故障，保障铁路电力线路的安全稳定运行。

3.4视频监控技术

铁路10kV电力线路故障视频监控技术是一种有效的监测和管理铁路10kV电力线路的方法。通过安装摄像头和视频传输设备，可以实时监测线路的运行状况，及时发现和解决故障问题，提高线路的可靠性和稳定性。

此外，视频监控技术还可以帮助铁路部门远程监控和管理线路，减少人工巡检的频率，降低人力成本和维护成本。同时，视频监控技术还可以实时监测线路周围的环境变化，及时发现和预防潜在的安全隐患，提高铁路运输的安全性和可靠性。

铁路10kV电力线路故障视频监控技术具有实时监测、远程管理、降低成本等优点，但也存在一定的不足之处。在未来的应用和发展中，需要进一步加强技术研发和推广应用，不断完善和提高视频监控技术的性能和效果。

3.5雷电监测与预警系统

雷电是导致铁路10kV电力线路故障的主要因素之一。雷电监测与预警系统是一种用于监测雷电活动并提供预警信息的系统。该系统通过在铁路沿线安装雷电监测设备，可以实时监测雷电活动情况，包括雷击位置、雷电流强度等参数[2]。

一旦发现雷电活动达到危险级别，系统会立即发出预警信息，通知相关人员采取措施防范雷击。同时，该系统还可以收集雷电活动数据，为线路的防雷设计和维护提供依据。

4、结语

铁路10kV电力线路故障在线监测技术技术能够实现对线路故障的快速定位和预警，提高线路的稳定性和可靠性，减少人工巡检的工作量。展望未来，随着物联网、大数据和人工智能等技术的不断发展，铁路10kV电力线路故障在线监测技术将更加成熟和完善。同时，应进一步研究如何提高监测设备的可靠性和稳定性，降低维护成本，为铁路电力线路的安全稳定运行提供更加可靠的保障。

参考文献：

[1]腾飞.普速铁路10kV贯通线路全电缆改造方案研究[J].电气化铁道，2020，31（增刊2）：160-163.

[2]王帅.铁路10kV电力线路防雷整治方法探究[J].电工技术，2020（9）：124-125.