铁路隧道照明失控问题改进方法

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【摘要】铁路隧道照明是铁路运营的配套设施的重要组成部分，隧道照明的控制是其中的关键部分，设计和施工的质量直接关系着铁路的安全运营，关系着寻道工的生命安全，本文就隧道照明的控制问题结合太中银隧道和乌鞘岭隧道做了具体分析，提出了一些改进意见。

【关键词】铁路；隧道照明；分布电容

1、引言

随着铁路建设技术的成熟，铁路建设逐年加快，长大隧道的开通运营司空见惯，隧道内的照明就显的特别重要。隧道照明可以为寻道工提供照明，使寻道工安全的在隧道内行走，检查线路的运营状态，还可以为隧道检修提供照明和施工电源，因此铁路隧道内照明的正常使用关系着铁路的安全运营，下面就我们在施工中发现的问题同大家共同探讨。

2、故障现象

在太中银铁路白家山隧道照明施工中，一些既有普通照明控制箱又有应急照明控制箱的隧道内，首末端控制箱距离比较近的（600米），首末端控制箱均可启动和停止；首末端距离较远的（1000米），首端可以启动，但是末端控制箱却不能断开电路。控制图1所示：

此控制线采用KVV22-500 4*1.5的控制电缆。合控制过程为：合HA1，KM带电，KM节点闭合，K带电，K节点闭合，零线接通，KM和K带电保持，合KA2是同样的道理。分控制过程为：分TA1，KM零线断开，K失电，K节点断开，零线不能自保，控制设备失电，分TA2是同样的道理。这是正常的启停过程，但是在首末端较远时，此控制就失去了作用。

3、故障分析

经过查找，控制箱接线正确，元器件工作正常，此时就怀疑在施工过程中，控制电缆被损坏，可能有故障，重新放控制电缆只接普通照明配电箱首末端，控制正常，两端都可以启停；或者只接应急照明首末端控制箱也可以启停；但是用这根电缆（4芯电缆的两根）同时连接普通和应急首末端控制箱时，只要有一对控制箱（普通或应急）已经接通，则当另一对控制箱接通后，两对箱子均不能从末端控制箱停止。测量失控芯线上的的电压大约有120伏，根据施耐德接触器的参数，一般接触器释放电压大约在0.3U～0.6U，控制电压一般选用220V，释放电压范围为66V～132V，因此在按下停止按钮后，接触器不能释放，控制回路失控。

根据实验结果和现场实际情况可以判断故障可能是由以下原因造成的：

（1）控制电缆太长，导致控制失灵；（2）同一条控制电缆，只有一个回路时可以控制，有多回路时就不能控制；（3）断开按钮时，控制线内还有感应电压存在，回路没有因为按钮断开而断开，由于此电缆是屏蔽电缆，此感应电压是因为另一个控制回路接通而引起。

由以上3点可以认为故障是电缆间的分布电容的感应电压引起。

4、故障原因分析

对于电缆来说，导体、绝缘层和金属套构成了一个圆柱型的电容器，其内外电极由导体和金属屏蔽组成，当电缆处于交流电场中时，就会产生一个电容值，通过查阅资料，其数值如下：

C=εrl*10-9/18ln（ri/rnb）

C---电容值，εr---绝缘材料的相对介电常数，l---电缆长度，

ri---为绝缘半径，rnb---内半导电屏蔽半径

εr在电缆使用后，对于确定的电缆其介电常数是确定的，ri，rnb对于确定电缆也是常数，公式中只有l是可变的，因此随着l的增加，C也在变大。

再根据UC=U2ΩC/I（UC是电容电流，U线路电压，Ω为角频率，C是电容值，I是线路电流），从这个公式中得出UC和C是成正比变化的，因此C变大时，UC也变大。

根据上面控制电路图，可以画出电缆电容电压对线路影响的等效电路图2

如图2控制电路，当普通照明灯和应急照明灯都亮起亮起后，要关闭其中一种照明灯，就必须按下TA1或TA2，而这时由于两条控制线路互相影响，TA1和TA2就好像被并联了一个电容一样，只要电容容量足够大，这个电压就很高，相当控制回路没有断开，KM接触器照样有电，因此，照明灯就不会灭，造成控制回路失控。

5、改进措施

1）在隧道照明调试中，发现设计原理不合理，采用的是零线控制。在实际操作中，我们把控制零线改为控制火线，这样接触器在不使用的情况下就不会得电，也不会因为长线路的分布电容而使接触器拒跳，通过验证这种方法使可行的。

在兰新铁路乌鞘岭长大隧道照明施工中，就是采用了火线控制原理，使用正常。如图3

2）现场操作箱内启停按钮安装辅助接点强制接地。在停止按钮处增加辅助接点，引至接地线。在停止按钮启动时，强制线圈两端都接地动作，效果较好，投资也小，使用方便。

3）对在施工中的工程，可以适当减小控制距离，保证控制的可靠性，避免发生失控现象。

4）在接触器上并联元器件，降低接触器上的压降，减小线圈上的感应电压，有效距离可以延长一倍，但是控制回路电流增大，末端电压降较大。

6、结论

铁路隧道照明工程设计对其控制本身来说，控制线路并不复杂，而且有现成的控制线路可供设计参考使用，在套用定型图时，设计要充分考虑现场情况，控制距离和设备元器件的影响等因素，而不只是按照控制原理去设计，从而忽略了设备和材料的电气特性，最后对施工时造成影响，甚至造成报废工程，太中银隧道照明控制就是一例。同时，我们施工单位在施工前要认真审核图纸，把我们发现的问题和以前的施工经验反馈给设计，把问题消灭在正式出图前。最后在施工中发现问题时，要及时和设计沟通，共同改进，使我们的施工能够顺利的实施。

参考文献

[1]山西电力，2008年8月，第4期，保护用控制电缆分布电容参数测试方法研究.

[2]研究与分析，第36卷，第6期，长线距离保护算法研究及仿真验证.