摘要：10kV配电线路单相接地是大准铁路供电段配电所最常见的故障。本文分析了产生故障的原因、危害及预防措施。
关键词：铁路电力系统；单相接地故障；特殊信号注入法；限流电阻；
前言
铁路10kV配电系统属中性点不接地系统，由1OkV配电所和自闭、贯通电力线路组成，其中自闭、贯通电力线路通过配电所内的调压隔离变压器与地方供电系统隔离。当自闭、贯通线路发生单相接地故障后，配电所内发出接地报警信号，在安装了小电流选线装置的配电所可区分接地线路，但无法准确定位接地故障点。当线路发生单相接地故障后，接地点容性电流较小，线间电压不变，不会影响向负荷供电，运行规程规定可继续运行2h。但是在此期间非故障相电压会升高√3倍，间隙性单相接地故障引起的暂态过电压有可能达3．5倍，长时间带故障运行会使设备绝缘受损，严重危及整个线路及线路上所有运行设备的安全和人身安全，影响铁路运输。因此，接地故障的标定，对铁路运输安全至关重要。
一、故障产生的主要原因
(1)线路架设质量不合格。在一档线路内存在2处以上的接头且连接又不牢固或未将导线绑紧扎牢，在运行中发生断线(或断头)，跌落在地面或横担上；线路通道过于狭窄，与两边树木或房屋等相距太近，在大风大雨天气时发生导线碰触树枝或房屋。(2)导线质量差、电瓷器材质量差。使用了一些不合格的导线和电瓷器材，造成导线易断，绝缘子、避雷器、跌落式熔断器等在潮湿环境中运行被击穿。（3）运行管理不善。
二、单相接地故障的危害
(1)对人、畜的危害。线路单相接地故障后，若未能及时停电排除故障，当有行人或牲畜通过时，将造成人、畜电击伤亡事故。(2)对电气设备的危害。配电线路发生单相接地后，可能引发线路间歇性弧光接地现象，从而引起网络产生较正常运行高出数倍的谐振过电压，严重地损伤电气设备，甚至引起电气火灾。(3)对电网运行的危害。虽然规程允许发生单相接地后继续做短时运行，但此时系统的稳定性与对称性均遭受到严重破坏。故障相对地电压几乎为零，正常相对地电压上升为线电压，极易引发更为严重的相间短路事故。(4)降低供电的可靠性。采用试拉排除法查找故障，然后进行停电修复处理，将会造成较长时间、较大范围的停电。
三、基于特殊信号注入原理的接地定位系统原理与组成
发生单相接地故障后，系统的特征为：(1)故障相接地点至电源问的电容电流为所有非故障相电容电流之和，但无论该电流量值及测试方法均不能利用这一特征实现故障点定位。(2)系统的零序电压为故障相的相电压，这一特征同样不能实现故障点定位；如果此时将电源中性点人为接地，由于前述零序电压的存在，将在故障相接地点至电源问形成满足测试要求的零序电流，但实际运行中不允许采用这种方法。特殊信号注入原理就是在单相接地故障后形成的零序回路内，按规定时间间隔注入不同于工频的特殊电流信号，其包络线为一脉冲群，根据接地点不断变化的接地电阻值，自动调整特殊电流的幅值，在特殊电流值满足测试要求的同时，仍保持电源中性点与大地间的高阻状态。基于特殊信号注入原理的接地定位系统，是一种采用信号寻踪的检测方法。当线路发生单相接地故障时，通过控制接地电流的变化，形成特殊信号向线路耦合，这一信号沿故障线路、接地点、大地、调压变压器中性点构成回路，只能被安装在线路上的检测装置识别，用以判断故障线路并标定故障点。这种方法不受线路参数和运行条件的影响，因是有功信号其抗干扰能力强。采用信号寻踪的方法，可以较准确地标定出故障位置，是目前单柑接地故障探测方法的发展趋势。利用电力远动系统通道和平台，通过编写自动判断程序可以自动将接地故障区段标定出来。
1.系统组成该系统由4部分组成：
中性点信号注入装置、单相接地故障指示器、FTU(FeederTermitalUnit馈线终端单元)及通信线路、调度主站自动判断软件。
2.特殊信号注入原理
基本原理当图所示位置发生接地故障时，甲配电所接地信号源向线路发出特殊信号，这一特殊信号由中性点瞬时接地形成，沿故障线路由接地故障点流同系统，则在这一回路上装设的接地信号指示器发出信号，即A站、B站、c站的接地故障指示器发出信号，这些信号及其发生的时间通过FTU和远动通道传送到调度中心，调度中心根据这一供电臂接地故障指示器上传的信号和时标及两甲、乙配电所的开关位置，判断故障区段为沿供电方向最后一个上传信号的故障指示器(C站)和第一个没有上传信号的故障指示器(D站)之间。最后在调度CRT画面上给出接地故障的提示信息。
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对中性点信号源所发信号的类型进行特殊设计，首先应短时投入，其次这一信号应不同于正常的负荷电流，并与负荷变化能明显区分。综合各种因素，将信号源的信号类型设计为如下图形式：这一组特殊电流矩形包络线有其特殊性，第一个脉宽350Ins，间隔650ms，第二个脉宽250ms，问隔l000ms。可以看出这一信号与正常负荷电流有明显区别，任何干扰源都不易产生类似波形。
当判断出故障区间后，我们还可以利用安装在区间的没有传输功能的接地故障指示器的翻牌情况将故障点确定在1km的范围内。
3.特殊信号中性点
（1）信号注入装置由单极真空接触器、逻辑控制部分、限流电阻组成。当系统发生单相接地故障后，由母线电压互感器开口三角形零序电压启动信号源，由逻辑控制部分控制真空接触器分合，形成中性点对地的瞬时短路，产生特殊信号。（2）有效接收可靠判断接地故障指示器安装于运行线路上，为了提高抗干扰强度，接收装置即故障指示器只有连续检测到中性点注入装置所发信号中的4个矩形波信号后，才确定接收到了中性点信号注入装置所发的信号。在调度自动判断接地故障程序的启动条件中加入配电所中性点信号注入装置动作信号。这种方法不受线路参数、负荷情况、运行状态影响，并且判断故障范围清楚直观、准确有效，利于现场巡视人员快速处理故障。
四、预防措施
1.严格把好线路器材购置关，防止任何不合格的电瓷器材进入施工现场。若经济条件允许，建议在线路上采用较其额定电压高一个电压等级的绝缘子。施工安装前，必须按照要求对电瓷器材进行检测，线路架设完毕后，应按要求完成有关试验、检测工作，履行严格的竣工验收手续，凡不符合规程要求的线路不允许投入运行。
2.加强运行管理。要做好定期巡视：看杆塔上有无鸟窝；导线绑扎是否牢固，有无松动滑脱现象；横担位置是否正常，紧固螺栓是否松动；拉线有无松动或遭受破坏损伤；拉线有无触及铁横担，其拉紧绝缘子是否完好；线路通道宽度及其两边树林或房屋的间距是否满足要求；通道范围内有无易燃易爆和腐蚀性物质存在；混凝土电杆有否出现不允许的裂纹；要在夜间检查导线接头有无因污秽或裂纹等发生的放电观象。
结束语
中性点非有效性接地的供电系统发生单相接地故障时，由于接地点的类型不确定，存在接地电弧，查找起来相当困难。而铁路白闭、贯通线路的供电臂较长，运行环境差，不仅发生单相接地故障的几率高，而且查找和排除故障困难，使得人员出动多、故障处理时间长，严重影响了铁路的正常运营和行车安全。利用基于特殊信号注入原理的接地故障定位系统，将大大降低单相接地故障的查找时间及所耗费用，有效地确保了行车信号供电的可靠性，具有极高的安全效益和经济效益。
参考文献：
[1]李光琦编著．电力系统暂态分析，北京：中国电力出版社，1995
[2]郑若忠，王洪武编著．电子计算机软件数据库原理方法，长沙：湖南科学技术出版社，1983