漏缆隔直器烧毁原因分析及解决措施

■ 于明哲

1 问题提出

我国铁路途径大量山区和长大隧道，为满足无线通信网场强覆盖要求，在隧道中使用了大量的漏缆，同时在电气化铁路上方架设交流工频27.5 kV的接触网，与漏缆并行通过隧道。当电力机车通过时，较大的牵引电流在隧道空间形成电磁场，在与接触网几米距离的漏缆外导体上会产生较强的感应电压，对通信设备和维护人员造成安全隐患。当漏缆线路较长时，感应电压高达几千伏，足以烧毁通信设施或造成人员伤亡。为避免此类安全问题发生，在漏缆设计施工中，漏缆与基站设备之间接入了漏缆隔直器，以阻断接触网对漏缆产生的感应电压连通到通信设备。漏缆隔直器是铁路通信设备和人身安全的安全屏障。

在实际应用过程中，通过检测列车对无线场强检测发现，隧道内场强覆盖时常出现不合格情况，问题产生的原因多是漏缆隔直器烧毁，导致漏缆在隧道内的场强覆盖不达标。为确保铁路通信安全畅通，应分析和查找漏缆隔直器烧毁原因，提出解决方案。

2 故障情况调查

根据铁路局上报的漏缆隔直器烧毁情况，对15条铁路安装使用漏缆隔直器及故障情况进行了汇总统计（见表1）。

表1 漏缆隔直器故障情况统计

漏缆隔直器见图1，其阻抗50Ω，通过连接馈线将基站发出的高频信号传送至漏缆。漏缆隔直器结构分解见图2，其2端的外导体和内导体是不通直流电，隔离接触网感应的工频电流，对高频信号保持畅通，起到保护设备和人身安全的作用。

3 故障原因分析

从表1中可以看出，14条使用漏缆隔直器的电气化铁路均出现漏缆隔直器烧毁故障。青藏线西格段因是非电气化铁路，隔直器使用十几年，没有出现损坏故障，说明电气化铁路感应高电压是客观存在，是造成漏缆隔直器烧毁的主要原因。

在电气化铁路中，漏缆隔直器有的被烧毁，有的没有被烧毁，分析原因有2种可能，一是漏缆隔直器本身质量问题，二是安装位置和连接方式问题。

根据目前铁路使用漏缆隔直器状况，对不同厂家生产的漏缆隔直器进行分析，发现漏缆隔直器的工作原理和结构基本相同，生产使用材料有所不同，因此耐压指标也有区别。各厂家生产的漏缆隔直器均有烧毁状况，为进一步验证是否是产品质量问题，在线路上漏缆隔直器易烧毁位置，更换不同厂家生产的漏缆隔直器进行试验，发现漏缆隔直器还是容易烧毁，说明产品质量不是烧毁的主要原因，对漏缆隔直器的安装位置和连接方式是否合理进行分析。漏缆大多应用在长大隧道内，漏缆和接触网线距离较近，当电力机车通过时，接触网上有强电流通过，漏缆上的感应电压客观存在。使用漏缆隔直器是要解决因感应产生的高电压危及设备和人身安全问题，但因漏缆隔直器本身故障，影响了通信畅通，说明其安装和连接可能存在问题。线路上的漏缆隔直器安装主要有4种方式。

（1）安装方式一（见图3）：每1 000 m漏缆中间（2边各500 m）安装一个隔直器。

图1 漏缆隔直器

图2 漏缆隔直器结构分解

（2）安装方式二（见图4）：每1 000 m漏缆安装2个隔直器，中间安装一个，隔500 m的一端安装一个。

（3）安装方式三（见图5）：每1 000 m漏缆安装2个隔直器，安装在1 000 m漏缆2端。

（4）安装方式四（见图6）：每1 000 m漏缆安装3个隔直器，漏缆中间和2端各安装一个。

在上述漏缆隔直器的4种安装方式中，其接地方式不同，主要有2种方式。

图3 安装方式一

图4 安装方式二

图5 安装方式三

图6 安装方式四

（1）接地方式A（见图7）：漏缆隔直器2端均没有接地线，一端与基站电缆、防雷器、3 dB电桥等器件连接，设计施工没有考虑直接接地，此端可能会以间接方式接地；而与漏缆连接的另一端不接地，即漏缆外导体不接地。

（2）接地方式B（见图8）：漏缆隔直器与基站连接一端的外壳设计考虑了接地线，而与漏缆连接的一端接地，即漏缆外导体不接地。

漏缆隔直器内外导体是断开的，其2种接地方式的共同之处是漏缆外导体没有接地，而隔直器另一端是接地。当漏缆外导体上的感应高电压作用于漏缆隔直器时，容易击穿隔直器。从表1中可以看出，安装方式为二和三、接地方式为B时，漏缆隔直器烧毁故障率最高。因为漏缆隔直器与通信设备侧的一端良好接地，而与漏缆侧的一端不接地，隔直器2端感应电压最高，更容易烧毁。

分析结论认为，漏缆隔直器的接地方式是造成其烧毁故障的主要原因。为进一步验证，在隔直器与漏缆侧的一端进行接地试验，漏缆隔直器在原来经常烧毁的位置不再烧毁，充分验证了分析结论。这种接地方式相当于漏缆外导体接地，感应电压先释放入地，不会对漏缆隔直器造成高压击穿。因此，改进漏缆隔直器的接地方式，可起到保护设备和人身安全作用，避免漏缆隔直器烧毁，减少通信设备故障。

4 结论及建议

通过分析和试验得出结论：漏缆隔直器的接地方式是造成其烧毁故障的主要原因，解决烧毁故障的措施是漏缆隔直器与漏缆连接的一端直接接地。

推荐漏缆隔直器安装选择方式三、接地选择方式C（见图9）。漏缆隔直器安装在基站侧更易于检查与维护。建议铁路通信维护单位改变漏缆隔直器的接地方式，将漏缆隔直器与漏缆连接的一端直接接地，减少通信设备故障；在工程设计中，设计单位应采用漏缆隔直器与漏缆连接的一端直接接地方式；工程施工单位应做好山区地线，并确保漏缆外导体和隔直器良好接地。

图7 接地方式A

图8 接地方式B

图9 推荐漏缆隔直器安装和接地方式

[1] 中华人民共和国铁道部. 中国铁路GSM-R移动通信系统设计指南[S]. 北京：中国铁道出版社，2008.