高速鐵路設(shè)備安全監(jiān)測與維護 基于分布式光纖溫度傳感器的高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)

任務(wù)7-1高速鐵路牽引供電的監(jiān)測診斷與養(yǎng)護維修7-1-8典型案例-基于分布式光纖溫度傳感器的高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)三、高速鐵路牽引供電設(shè)備維護與應(yīng)急搶修（一）高速鐵路牽引供電設(shè)備的維護

1．電氣設(shè)備燒傷的防治措施1.1保證主導(dǎo)電回路通暢

①采用面面接觸的設(shè)備線夾；在安裝設(shè)備線夾、電聯(lián)接線夾時，要先對線夾內(nèi)除雜物并涂導(dǎo)電膏；安裝電聯(lián)接器時，電聯(lián)接線夾的大小槽要安裝正確。②不要將綁扎線（防止電聯(lián)接線散股）夾到線夾內(nèi)；電聯(lián)接線應(yīng)全部夾入線夾槽內(nèi)。③嚴格執(zhí)行設(shè)備三級驗收關(guān)，確保有瑕疵的設(shè)備不帶病上線運行。

1．電氣設(shè)備燒傷的防治措施（續(xù)）1.2保證設(shè)備間電流正確轉(zhuǎn)換①在四跨錨段關(guān)節(jié)的主電聯(lián)接器處、饋線上網(wǎng)處、跳線連結(jié)處等地方裝設(shè)雙線夾，以加強電流轉(zhuǎn)換；引線與所跨越的承力索間要保持300mm及以上的距離，對于已存在立體交叉而間距不夠的線索要加裝絕緣套管。②嚴格按照《技規(guī)》設(shè)置分相“斷合”標、“禁止雙弓”標，并與機務(wù)段做好分相設(shè)備知識培訓(xùn)，機工共同防御司助人員誤闖無電區(qū)而燒傷接觸網(wǎng)設(shè)備。③與地方供電部門研究跨越線管理辦法，互通搶修聯(lián)系方式，當其跨越線掉落在接觸網(wǎng)設(shè)備上時，將其對接觸網(wǎng)的損傷降到最低。1．電氣設(shè)備燒傷的防治措施（續(xù)）1.3減少零部件分流

在大電流（500A及以上）區(qū)段，為減少零部件分流，應(yīng)采取以下措施：①使橫向電聯(lián)接器的間距減至為100m；②隔開等重要聯(lián)接設(shè)備引線安裝為雙引線；③站場兩端咽喉區(qū)增設(shè)股道電聯(lián)接；④采用整體吊弦、載流吊弦和載流承力索。1．電氣設(shè)備燒傷的防治措施（續(xù)）1.4嚴格檢修標準及運用先進檢測設(shè)備在設(shè)備日常檢修過程中應(yīng)做到：①在《接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程》、《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》及《技規(guī)》等部令基礎(chǔ)上，制定適合于160km/h運行時速的《接觸網(wǎng)技術(shù)標準及檢修工藝》，并嚴格執(zhí)行各參數(shù)標準要求，以保證各設(shè)備的性能、參數(shù)均達到優(yōu)良；②采用先進檢測設(shè)備對接觸網(wǎng)重點部分進行檢測。如配備紅外線測溫儀或使用測溫片等檢測電氣聯(lián)接的性能和狀態(tài)；③平時加強夜巡工作，力求將其燒傷缺陷消除在萌芽狀態(tài)。2．牽引變壓器的維護2.1牽引變電所主變壓器的維護

①主變壓器長時間運行后，內(nèi)部絕緣老化，滲油腐蝕保護引線；②陰雨天氣變壓器線圈、絕緣材料受潮，瓦斯繼電器接線盒內(nèi)積水，因變壓器油枕膠囊處密封不嚴而造成雨水混入絕緣油中；③惡劣天氣，潮氣容易由電纜孔進入，冷凝成水珠，造成直流接地；④雷雨天氣大氣過電壓，或者主變27.5kV側(cè)處于熱備用狀態(tài)的真空斷路器真空度下降；⑤重瓦斯掉牌繼電器存在質(zhì)量問題，在復(fù)歸操作時，外觀看已復(fù)歸，實際并未復(fù)歸，卡在動作脫扣狀態(tài)。2．牽引變壓器的維護（續(xù)）

2.2防止牽引變壓器差動保護誤動作的措施

日常維護中需采取如下措施：①電流互感器二次引線，電纜頭至接線端子間的引線應(yīng)用絕緣帶進行特殊包扎，并要定期對引線的絕緣性能進行測試。②牽引變電所控制室保護接地體與室外電流互感器接地體之間，增加均壓線，使兩點間的電位基本相等。3．電氣化牽引供電對軌道電路干擾的防護

除了系統(tǒng)設(shè)計采取的防護措施之外，在系統(tǒng)施工及日常維修中，還必須注意以下幾個方面：①減少不平衡牽引電流的產(chǎn)生；②按照《鐵路信號維護規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定使用配置電纜；③吸上線的設(shè)置符合規(guī)定；④橫向連接的設(shè)置必須符合要求；⑤高柱信號機的安全地線、接觸網(wǎng)的塔桿地線、橋梁等建筑物的地線，不得直接與設(shè)有軌道電路的鋼軌連接，也不應(yīng)接至扼流變壓器的中心點。（二）高速鐵路牽引供電故障的應(yīng)急搶修1．故障搶修的基本原則高速鐵路接觸網(wǎng)故障搶修應(yīng)以2h恢復(fù)動車組供電為目標，按“先通后復(fù)”、“先通一線”的基本原則，可采取越區(qū)供電、降速運行、降弓運行等措施，以最快的速度設(shè)法先行恢復(fù)動車組供電、疏通線路，并盡早回復(fù)設(shè)備正常的技術(shù)狀態(tài)。在牽引供電故障搶修2h內(nèi)不能恢復(fù)時，利用內(nèi)燃機車將故障停電區(qū)段的動車組盡快牽引至未停電區(qū)段，恢復(fù)動車組供電。2．常見故障的搶修預(yù)案

2.1接觸網(wǎng)大面積損壞不能快速恢復(fù)時采取反向行車當區(qū)間或站場一條線路接觸網(wǎng)大范圍破壞短時難以恢復(fù)供電和行車時，通過相應(yīng)隔離開關(guān)的遠動倒閘操作，可以滿足逐站逐區(qū)間的反向行車的供電要求。2.2動車組掉分相區(qū)時采用閉合分相開關(guān)救援高速鐵路雙斷口關(guān)節(jié)式電分相前后兩個方向裝設(shè)有遠動控制開關(guān)，當動車組停在分相區(qū)后，判斷動車組停車位置，采取向中性段送電的措施，可以實現(xiàn)快速救援。2．常見故障的搶修預(yù)案（續(xù)）2.3變電設(shè)備故障不能快速恢復(fù)時采取越區(qū)供電或環(huán)形供電當某個變電所設(shè)備故障不能短期恢復(fù)時，可將該變電所撤除運行，由相鄰變電所越區(qū)供電，采取限速或限制列車對數(shù)的措施，盡快恢復(fù)動車組運行。如變電所饋線設(shè)備（電纜、上網(wǎng)開關(guān)和斷路器等）故障時，可臨時甩掉該設(shè)備，閉合分區(qū)所處上下行并聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)環(huán)形供電。2．常見故障的搶修預(yù)案（續(xù)）

2.4正饋線設(shè)備故障可以采用直供方式運行

當正饋線線索（含電纜及其附件）或正饋線絕緣子故障時，可以甩掉整個供電臂的正饋線設(shè)備，采用直接供電方式恢復(fù)供電。還有一種情況，根據(jù)AT供電方式的特點，在保持全并聯(lián)的條件下，撤除部分錨段故障的正饋線設(shè)備并不影響供電設(shè)備的安全運行。2．常見故障的搶修預(yù)案（續(xù)）

2.5保護線設(shè)備故障可以撤除保護線的運行

由于高速鐵路采用綜合接地，利用保護線通過每根支柱（吊柱）接地均與綜合貫通地線接地連接，一處保護線斷線后即使臨時不做連接，不影響供電安全。2.6接觸懸掛彈性鏈型懸掛可以暫時采用簡單鏈型懸掛運行當故障搶通時，可以暫時采用簡單鏈型懸掛運行，從而避開復(fù)雜、精確的彈性吊索安裝恢復(fù)工作。2．常見故障的搶修預(yù)案（續(xù)）2.7接觸線斷線故障采用接頭連接限速運行按照高速鐵路施工標準，正線不允許有接觸線接頭。目前運行上也要求接觸線不能有接頭。但根據(jù)搶修實際，為快速搶通，仍可采取做接頭減少補償張力限速運行的措施，否則需要降弓運行。。（一）基于分布式光纖溫度傳感器的高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)

功能：該系統(tǒng)通過分布式光纖溫度傳感器測量電纜運行溫度，并根據(jù)電纜運行電壓、電流信號計算出電纜線芯溫度和動態(tài)載流量，實現(xiàn)了電纜局部溫度過熱檢測、超溫報警及故障定位、電纜負荷監(jiān)測等功能，從而及早發(fā)現(xiàn)電纜運行中存在的安全隱患、避免事故發(fā)生。四、典型案例1．分布式光纖傳感器測溫原理及測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理：利用在光纖中傳輸?shù)母吖β使饷}沖與光纖分子作用產(chǎn)生拉曼散射光譜信號，溫度信號對散射光譜信號中的反斯托克斯散射光強度進行調(diào)制，反斯托克斯散射光攜帶散射區(qū)的溫度信息，用光時域反射技術(shù)獲取沿光纖長度方向的拉曼散射信息，從而實現(xiàn)分布式的光纖溫度傳感。系統(tǒng)組成：包括光電探測、光纖溫度場信息采集和信號處理。由同步控制單元觸發(fā)光發(fā)射機產(chǎn)生大電流脈沖，驅(qū)動半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生大功率光脈沖，并注人激光器尾纖中，從激光器尾纖輸出的光脈沖經(jīng)過光路耦合器后進入傳感光纖。2．高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)組成激光器光脈沖

圖7-3高壓電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2．高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)組成1.1光纖測溫工程機由光學(xué)測量與解調(diào)單元、數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備組成，監(jiān)測到的光信號經(jīng)解調(diào)算出電纜溫度實現(xiàn)檢測。

1.2電量采集單元實現(xiàn)對監(jiān)測電纜電壓、電流信號的采集，通過變送器將TV、TA二次側(cè)信號經(jīng)變換后通過數(shù)據(jù)采集卡傳送至計算機。

2．高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)組成（續(xù)）1.3后臺監(jiān)控主機由光纖測溫工程機獲得電纜溫度，由電量采集單元獲得電纜運行的電壓、電流信號進行電纜線芯溫度、動態(tài)載流量計算，判斷電纜溫度是否超標。主要功能：

①實現(xiàn)電量采集、數(shù)據(jù)存