吴敏
中国铁路郑州局集团有限公司郑州供电段 河南郑州 450000
摘要:伴随着我国经济的发展，道路交通设施建设成为沟通国内各地和国外市场的重中之重。铁路交通的便捷化虽然在初期为国家带来了客观的经济效益但是由于前期的主要以化石燃料作为驱动能源，导致的环境污染阻碍了经济的良性运行与协调发展。因此国家现在正在大力推动铁路交通的电气化控制以减少污染节约能源。但是由于电缆常采用直埋的方式进行铺设，所以一旦出现故障需要大量的时间进行摸排检修，无法保障列车安全准点到达。
关键字:铁路10kV电力电缆;故障;探测方法分析
引言：国家提出的交通强国的重大战略部署，为我国铁路交通事业电气化与自动化的发展提供了重大机遇。科研技术单位要准确把握世界铁路科技前沿，强化前瞻性电气传动控制系统的基础研究，瞄准从0到1的引领性时代潮流的原创成果重大突破，支撑中国铁路在技术和经济领域全球持续“领跑”。本文就目前阻碍铁路运输进一步发展的电力电缆事故问题，以10KV的电力电缆设施故障的探测方法为例进行分析。
一、机械损伤导致电缆导电性能出现故障
在铁路电力电缆投入使用一段时间后其电力设施设备由于机械上午损耗和设备的老化一些问题被逐步暴露出来，比如设备的设计理念落后、设备的质量较差、设备的运行负荷不足等。而铁路电力设备是保障运输工具用电稳定安全的关键，所以电力电缆存在的多种缺陷给轨道交通工具正常运行造成了严重的安全隐患。针对部分电力设施目前存在的机械损伤和电路老化的现象，有关管理部门应当高度地重视，因为随着地区建设不断地向纵深发展，铁路运输存在的弊端也会日益地凸显出来。所以有关部门应当本着以人为本的发展理念，以铁路配套设施升级为契机，对火车，高铁上的电力机械进行全方位、立体化地检查，对于检查中发现不合格、不合理、有其他安全隐患的电力机械应当在第一时间予以处理，以确保电力运行的安全有效。
例如电力部门可以和地方相关部门进行讨论，制定“双方共同整改机制”。在该机制的整体框架下，双方可以就电力相关问题进行制定统一的措施和制度对铁路交通运输设施设备定期进行全面地检查和升级。比如目前部分轨道交通工具存在着机械老化导致的变电压不稳的情况，该情况随着电力使用的增多，其中安全隐患也会日益凸显出来。所以电力部门便可以联合地方部门对设备内的变电设备进行检查，其中检查的项目至少应当包括设备的数量、年限、老化程度等。对于数量不足的区域，电力部门应当视情况适当地增加变电设备的数量，确保可以保障一定负荷下的变电运行安全。其次，对于年限较长老化较为严重的电力机械设备，比如有的变电设备因为运行的时间过长会导致其内部芯片磨损严重，以至于在实际运行中根本达不到该有的变电效率使得电缆在短时间内承接过量电流而出现的烧焦短路问题。对于此类的电子机械设备，电力部门可以对其进行升级或者替换。由上述讨论可知，电子机械设备的老化不但会造成严重的变电事故，更会对城市的发展形成一定程度地制约。所以针对此类现象，相关部门应当高度协调共同谋划，在保障人民利益的前提下本着重视铁路交通运输以及人们安全地高度对铁路上的电力设施设备进行全面地改造升级。
二、工艺不良导致电缆导电性能出现故障
伴随着经济的发展，各类与之相关的生产技术也在以一个较高的速度进行革新。
铁路交通在我国具有超过百年的使用历史，对其的研究和应用已经处于一个较为完备的状态，为后续向更深层次的研究提供技术支持。电力设施驱动方式的改变，实现了电气化的自动控制减少人工成本的投入提高了能源的利用率，将经济发展与环境保护相协调
例如改进升级轨道交通设备使之与交流传动技术相适应，实现轨道交通电气传动系统的控制。当电气的传导方式发生变化时，轨道交通设备也要随之革新，满足容量大，安全，快捷，舒适美观和节能的需求。电力供能与化石燃料不同，电力具有稳定性，轻便性和清洁性的优势，适应时下的客运量大和清洁生产的需求。所以车体的质量越轻电气的供能效果就越好，钢材质的外壳保障了其高速行驶下也不会变形。其次在铁路交通设施上要安装动力转化架，其是保证设施运行品质的关键。交流传动技术与直流传动相比驱动力增加的同时摩擦力也相应加强，这就使轨道交通设施可能出现压迫变形的问题，危害乘客安全。转化架通过牵引和引导车辆沿着轨道形式和承受并传递来自车辆本身与线路的各种载荷缓解冲力作用，防治车体的变形毁损，最大程度的利用交流传动电能。除此之外，将设备上的各种电气系统和控制电路，依据其功能和作用分为主电路控制系统，辅助电路控制系统和电子与控制电路系统三个部分。交流电气传动的驱动形式复杂多变，所以为使得交流传动技术实现驱动效果的最大化，要用三个电路控制系统进行配合。电子与控制电路为个电气系统提供指令和方向，主电路控制系统协调各电路的工作，辅助电路控制系统监测其他电路的运行情况。最后是受流装置，通过接触导线或导电线将电流引入轨道交通设备中。
三、振动影响导致电缆破裂故障
铁路10KV电力电缆在实际使用过程中常出现电流，电磁场转矩以及转速振荡导致的电缆破裂问题。为解决这一问题研究人员可以通过建立供电系统运作模型，分析出在电缆工作过程中是电动机出现较为大幅度振荡的影响因素。将电流关断时刻为变量控制关断角逐渐把数值减少到零为止来观测振动的幅度。在实验结论的基础上改进设备并采取样机试验。
例如针对铁路10KV电力电缆机组的惯量常数对振动影响的研究中，工作人员应通过建立10KV电力系统的运作仿真模型的方式探究最佳的机组转动惯量常数。首先为保证实验结果的普遍适用性，研究人员应选取现今应用最广泛的2.2KW，极对数np=2，转子电阻值=0.0434的电动机组，把机组转动惯量常数作为变量进行波动图浮动大小的观测。接下来，研究人员将机组转动惯量常数从零开始一次增加。发现当机组转动惯量常数为0.08秒时波形图开始出现浮动并随着数值的变化而增大，当常数为0.2秒时变化幅度趋于平稳。由此可以得出结论10KV的电力电缆机组在运作过程中产生了电动机负载转矩，机组转动惯量常数这些因素导致电流，电磁转矩振动。当机组的转动惯量常数增长到某一特定值后软启动中的振动问题将得以改善。所以为有效解决振动现象，工作人员要将机组转动惯量常数稳定到0.2秒及以上的大小，实现电动机的稳定运作。
总结：展望我国铁路交通发展前景，伴随着经济全球化的推进和各地区之间的文化经济等方面联系的日益密切，铁路交通电气化必将成为未来的交通运输的中流砥柱，兼具了运输效率与环境保护双方面的需求。因此研究人员要针对铁路交通中频发的电力电缆故障问题从机械损伤，工艺不良和震动影响三个方面入手改进相关技术迎合市场需求。
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