10kV电缆长大线路在普速铁路供电线路中的应用初探

10kV电缆长大线路在普速铁路供电线路中的应用初探

侯少辉

（中铁一局集团电务工程有限公司710025）

摘要：长大普速铁路电力线路里程长，自然灾害多，为保证供电线路的正常运行，需对10kV电缆线路敷设的优缺点做具体分析，在此基础上选择科学合理的接地方式，以确保线路的正常稳定运行。本文就10kV长大线路在普速铁路供电线路中的具体应用做详细分析，以供参考。

关键词：10kV电缆；铁路；供电线路；接地方式

现阶段，架空电力线路是普速铁路10kV电力线路的主要辐射方式，在这一方式中，导线大部分采用裸导线进行架设，抵御灾害能力弱，在树害、鸟害等自然灾害频发的背景下，供电线路运行的安全性、稳定性得不到保障，且设备故障频发，行车秩序得不到有效维护【1】。为此，需结合线路运行实际情况，具体环境对供电线路进行改造，有效解决运营安全问题并提升设备运行品质。下文就具体的改造方案做详细分析。

1架空线路与高压电缆线路方案的优缺点比较

架空线路与高压电缆线路各有优缺点，其中，架空线路具有结构简单、架设方便等优势，适用范围广且改造成本低，并且有良好的散热性，若线路在运行过程中出现故障问题，便于查找与解决。但这种架设方式也存在缺点，即抵御灾害能力弱，易受温度、湿度、雨雪、大风、雷电等外界因素影响，线路运行的安全性与稳定性得不到保障，经常出现接地故障、短路故障【2】。并且既有线路改造时会产生征地、青苗等纠纷，使改造成本上升。与架空线路相比，高压电缆线路的优点是受环境影响小，送电可靠性高，同时在敷设地点的选择方面有较大的灵活性，可有效减少系列矛盾，但也存在成本高、费用大等缺点，同时在运行过程中故障检测与维修难度大。

近年来，我国高压电缆制造技术越加先进，电气设备本身的故障率大为降低，高压电缆的绝缘性大大提高，且铁路各个车站均已按电力远动功能设计，并配置了电缆线路故障探测仪，因此，从技术、物质条件等方面分析，普速铁路10kV电力线路可进行改造，通过相应改造，将实现电缆故障的短时间排查与解决，有效降低了电缆故障检测与维修难度，供电可靠性得以提高。

210kV电缆长大线路在普速铁路供电线路中的接地方式选择

2.1接地方式

高压电缆长大线路的特点是电容电流高、危险性高，再加之电缆结构有一定的特殊性，因此在选择10kV电缆接地方式时，需综合考虑多项影响因素仔细对比、详细计算，科学选择。

在三相交流电力系统中，电源变压器、发电机中性点与大地间的电气连接方式被称之为电网中性点接地方式。电网中性点接地方式与电网的可靠性、安全性有关，在选择继电保护方式、电力系统设备绝缘水平以及过电压水平时，均需将电网中性点接地方式作为重要影响因素予以考虑【3】。现阶段，普速铁路10kV电力系统中，中性点不接地方式被广泛应用其中。在应用中性点不接地方式的情况下，若铁路中小电流接地系统出现单相接地故障，该故障点并不会有很大的短路电流出现，这是因为该系统中中性点非有效接地，因此缺少产生大电流的条件，而系统也可以短时间带故障运行。由此可知，这一方式可有效减少用户停电时间，提高供电可靠性。普速铁路供电线路中既有的电力线路主要架设方式为架空线路，因此受环境影响大，裸露在空气中的部位虽容易发生单相接地故障，但相当部分的接地故障属于瞬时故障，可在较短时间内自行恢复正常供电，因此也满足系统带故障短时间运行的条件，单相接地故障发生后，并不会对区间负荷连续用电产生过大影响，系统供电的可靠性较高。

此外，相关文件也对铁路供电系统的接地方式选择做了规定：“3～10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需要在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：3～10kV电缆线路构成的系统，30A”【4】。我国目前110kV及以上电网以大电流接地方式为主，这种接电方式可靠性较高，系统设备承受的过电压时间较短，不易出现设备过度损耗问题。

2.2方案设计

方案一：中性点经低电阻接地方式。该种接地方式对故障反应速度快，有利于缩小故障范围。但该种接地方式也存在不足，对技术要求高，供电所必须具备反向方供电与跨所供电能力，同时要将原有线路进行改造，经改造后，区域内终端配电所一段自闭为架空线路，一段自闭为全电缆线路，由于架空线路易受环境影响出现瞬时故障，但相关人员却无法在故障发生后的一定时间内准确查找出故障运行模式，这是因为瞬时故障产生后，线路可自动恢复正常运行，配电所保护装置也会立即出现跳闸动作，因此难以及时查找故障运行模式【5】。

方案二：中性点经消弧线圈接地方式。这一接地方式是通过大地与系统中调压器中性点接入一个电感消弧线圈。该种接地方式的优点是供电可靠性高，线路在发生单相接地故障的情况下仍可短时间内带故障运行，不会影响正常供电。但缺点是线路发生瞬时故障后，必须在带故障运行2小时内查找到故障原因并进行排除，若故障排除不及时，只能切断电源，从而给正常供电造成影响。

方案三：中性点不接地方式。这一接地方式同样具有短时间带故障运行不用中断供电的优势，供电可靠性较高，但该接地方式有一定的适用范围：进行改造时（以供电臂为单位），单相接地电容电流不能超过30A的规定范围，若实际单相接地电容电流超过这一范围，则无法采用中性点不接地方式。且这一接地方式容易受到线路长度的影响，在不对供电臂其他部门进行局部改造的情况下，故障电容电流容易超出规定范围（30A），因此这一方案在短期内可行。

由上可知，上述三种改造方案均有优缺点，但若从长远角度分析，方案三更不可取。比较方案一与方案二后发现，两者的不同点在于，在发生瞬时接地故障后，选择的处理方式为瞬时切断或在带故障运行2h内找到故障点再行切断。在具体运行过程中，需根据实际运营情况、运营环境正确选择【6】。值得注意的是，高压电缆接地后几乎为永久性的，不易更换，再加之高压电缆的散热性不强，在与大地相接后电缆温度更加升高，因此一旦发生运行故障需及时处理，避免故障影响扩大，影响供电可靠性与安全性。考虑到供电臂相对较长，且单相接地电容电流较大，因此在实际运营过程中选择经小电阻接地方式为宜，若在运营过程中发生电缆接地故障后，可立即做切断处理，避免故障影响扩大，确保正常供电。

结语

综上所述，普速铁路供电线路里程长，改造费用高，若只进行区域改造，则上述三种接地方式都存在不合理之处，若整条线路全线改造，则会出现相反情况。鉴于此，建议在普速铁路供电线路改造中，采用以架空电力线路为主的供电侧调压器采用中性点不接地方式，全电缆（或以电缆为主）电力线路的供电侧调压器采用中性点经小电阻的接地方式，并分别设置补偿装置，有效减少故障发生几率，确保供电安全。

参考文献：

[1]贾飞.高速铁路供电线路接头故障预警研究[D].北京交通大学，2018.

[2]王语园.高速铁路电力供电系统10kV长电缆线路补偿方式分析[J].科技创新与应用，2015（31）：176.

[3]王亮.110KV线路跨越既有铁路（公路）间隙性停电施工方法及保证安全供电的措施[J].科技风，2015（11）：137-138.

[4]殷茵，尤立宝.10kV电缆长大线路在普速铁路供电线路中的应用[J].电气化铁道，2014（06）：25-27.

[5]王文辉.铁路10KV供电系统架空线路故障快速判断查找[J].科技风，2011（23）：130.

[6]宋奇吼.铁路供电线路电缆高阻故障测距研究[J].装备制造技术，2009（12）：13-14+23.