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

任務(wù)7-1高速鐵路牽引供電的監(jiān)測(cè)診斷與養(yǎng)護(hù)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(cè)系統(tǒng)三、高速鐵路牽引供電設(shè)備維護(hù)與應(yīng)急搶修（一）高速鐵路牽引供電設(shè)備的維護(hù)

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(shí)，要先對(duì)線夾內(nèi)除雜物并涂導(dǎo)電膏；安裝電聯(lián)接器時(shí)，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(yán)格執(zhí)行設(shè)備三級(jí)驗(yàn)收關(guān)，確保有瑕疵的設(shè)備不帶病上線運(yùn)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(qiáng)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(duì)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(yán)格按照《技規(guī)》設(shè)置分相“斷合”標(biāo)、“禁止雙弓”標(biāo)，并與機(jī)務(wù)段做好分相設(shè)備知識(shí)培訓(xùn)，機(jī)工共同防御司助人員誤闖無(wú)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(dāng)其跨越線掉落在接觸網(wǎng)設(shè)備上時(shí)，將其對(duì)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(kāi)等重要聯(lián)接設(shè)備引線安裝為雙引線；③站場(chǎng)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(yán)格檢修標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)用先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備在設(shè)備日常檢修過(guò)程中應(yīng)做到：①在《接觸網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行時(shí)速的《接觸網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及檢修工藝》，并嚴(yán)格執(zhí)行各參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，以保證各設(shè)備的性能、參數(shù)均達(dá)到優(yōu)良；②采用先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備對(duì)接觸網(wǎng)重點(diǎn)部分進(jìn)行檢測(cè)。如配備紅外線測(cè)溫儀或使用測(cè)溫片等檢測(cè)電氣聯(lián)接的性能和狀態(tài)；③平時(shí)加強(qiáng)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(hù)2.1牽引變電所主變壓器的維護(hù)

①主變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，內(nèi)部絕緣老化，滲油腐蝕保護(hù)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(yán)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(jìn)入，冷凝成水珠，造成直流接地；④雷雨天氣大氣過(guò)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(wèn)題，在復(fù)歸操作時(shí)，外觀看已復(fù)歸，實(shí)際并未復(fù)歸，卡在動(dòng)作脫扣狀態(tài)。2．牽引變壓器的維護(hù)（續(xù)）

2.2防止?fàn)恳儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的措施

日常維護(hù)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(jìn)行特殊包扎，并要定期對(duì)引線的絕緣性能進(jìn)行測(cè)試。②牽引變電所控制室保護(hù)接地體與室外電流互感器接地體之間，增加均壓線，使兩點(diǎn)間的電位基本相等。3．電氣化牽引供電對(duì)軌道電路干擾的防護(hù)

除了系統(tǒng)設(shè)計(jì)采取的防護(hù)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(gè)方面：①減少不平衡牽引電流的產(chǎn)生；②按照《鐵路信號(hào)維護(hù)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(hào)機(jī)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(diǎn)。（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(dòng)車組供電為目標(biāo)，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(yùn)行、降弓運(yùn)行等措施，以最快的速度設(shè)法先行恢復(fù)動(dòng)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(shí)，利用內(nèi)燃機(jī)車將故障停電區(qū)段的動(dòng)車組盡快牽引至未停電區(qū)段，恢復(fù)動(dòng)車組供電。2．常見(jiàn)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(shí)采取反向行車當(dāng)區(qū)間或站場(chǎng)一條線路接觸網(wǎng)大范圍破壞短時(shí)難以恢復(fù)供電和行車時(shí)，通過(guò)相應(yīng)隔離開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)動(dòng)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(dòng)車組掉分相區(qū)時(shí)采用閉合分相開(kāi)關(guān)救援高速鐵路雙斷口關(guān)節(jié)式電分相前后兩個(gè)方向裝設(shè)有遠(yuǎn)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)動(dòng)車組停在分相區(qū)后，判斷動(dòng)車組停車位置，采取向中性段送電的措施，可以實(shí)現(xiàn)快速救援。2．常見(jiàn)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(shí)采取越區(qū)供電或環(huán)形供電當(dāng)某個(gè)變電所設(shè)備故障不能短期恢復(fù)時(shí)，可將該變電所撤除運(yùn)行，由相鄰變電所越區(qū)供電，采取限速或限制列車對(duì)數(shù)的措施，盡快恢復(fù)動(dòng)車組運(yùn)行。如變電所饋線設(shè)備（電纜、上網(wǎng)開(kāi)關(guān)和斷路器等）故障時(shí)，可臨時(shí)甩掉該設(shè)備，閉合分區(qū)所處上下行并聯(lián)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)環(huán)形供電。2．常見(jiàn)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(yùn)行

當(dāng)正饋線線索（含電纜及其附件）或正饋線絕緣子故障時(shí)，可以甩掉整個(gè)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(diǎn)，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(yùn)行。2．常見(jiàn)故障的搶修預(yù)案（續(xù)）

2.5保護(hù)線設(shè)備故障可以撤除保護(hù)線的運(yùn)行

由于高速鐵路采用綜合接地，利用保護(hù)線通過(guò)每根支柱（吊柱）接地均與綜合貫通地線接地連接，一處保護(hù)線斷線后即使臨時(shí)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(shí)采用簡(jiǎn)單鏈型懸掛運(yùn)行當(dāng)故障搶通時(shí)，可以暫時(shí)采用簡(jiǎn)單鏈型懸掛運(yùn)行，從而避開(kāi)復(fù)雜、精確的彈性吊索安裝恢復(fù)工作。2．常見(jiàn)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(yùn)行按照高速鐵路施工標(biāo)準(zhǔn)，正線不允許有接觸線接頭。目前運(yùn)行上也要求接觸線不能有接頭。但根據(jù)搶修實(shí)際，為快速搶通，仍可采取做接頭減少補(bǔ)償張力限速運(yùn)行的措施，否則需要降弓運(yùn)行。。（一）基于分布式光纖溫度傳感器的高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

功能：該系統(tǒng)通過(guò)分布式光纖溫度傳感器測(cè)量電纜運(yùn)行溫度，并根據(jù)電纜運(yùn)行電壓、電流信號(hào)計(jì)算出電纜線芯溫度和動(dòng)態(tài)載流量，實(shí)現(xiàn)了電纜局部溫度過(guò)熱檢測(cè)、超溫報(bào)警及故障定位、電纜負(fù)荷監(jiān)測(cè)等功能，從而及早發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)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(cè)溫原理及測(cè)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(hào)，溫度信號(hào)對(duì)散射光譜信號(hào)中的反斯托克斯散射光強(qiáng)度進(jìn)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(shí)域反射技術(shù)獲取沿光纖長(zhǎng)度方向的拉曼散射信息，從而實(shí)現(xiàn)分布式的光纖溫度傳感。系統(tǒng)組成：包括光電探測(cè)、光纖溫度場(chǎng)信息采集和信號(hào)處理。由同步控制單元觸發(fā)光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生大電流脈沖，驅(qū)動(dòng)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(guò)光路耦合器后進(jìn)入傳感光纖。2．高壓電纜在線監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2．高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成1.1光纖測(cè)溫工程機(jī)由光學(xué)測(cè)量與解調(diào)單元、數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備組成，監(jiān)測(cè)到的光信號(hào)經(jīng)解調(diào)算出電纜溫度實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

1.2電量采集單元實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)電纜電壓、電流信號(hào)的采集，通過(guò)變送器將TV、TA二次側(cè)信號(hào)經(jīng)變換后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡傳送至計(jì)算機(jī)。

2．高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成（續(xù)）1.3后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)由光纖測(cè)溫工程機(jī)獲得電纜溫度，由電量采集單元獲得電纜運(yùn)行的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行電纜線芯溫度、動(dòng)態(tài)載流量計(jì)算，判斷電纜溫度是否超標(biāo)。主要功能：

①實(shí)現(xiàn)電量采集、數(shù)據(jù)存