27.5KV供電電纜常見故障分析及對策

韓鐵偉

摘? 要：本文主要總結(jié)了27.5KV供電電纜常見故障，對其原因進(jìn)行分析并提出有效防范措施，有效指導(dǎo)了27.5KV供電電纜的安裝及日常檢修維護(hù)工作。

關(guān)鍵詞：27.5KV、電纜;故障;分析;對策

0 引言

隨著大規(guī)模電氣化鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，由于受地形和環(huán)境因素的影響，電氣化鐵路27.5KV供電電纜的使用越來越普遍，而由于電纜故障影響行車事例也越來越多。太中銀鐵路西安局管內(nèi)自2010年12月開通運(yùn)營之后已發(fā)生3件27.5KV電纜故障，這些電纜故障的發(fā)生給供電和運(yùn)輸組織造成了嚴(yán)重的干擾。

1 供電電纜的結(jié)構(gòu)

1.1電纜的主要結(jié)構(gòu)

27.5kV 交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜供電電纜主要由外護(hù)套、鎧裝層、隔離層、絕緣層、導(dǎo)體等部分組成。

1.2各部分的主要組成

導(dǎo)體為緊壓圓形絞合銅導(dǎo)體，絕緣內(nèi)屏蔽（導(dǎo)體屏蔽）采用超光滑交聯(lián)型半導(dǎo)電屏蔽料擠包在導(dǎo)體上。絕緣采用進(jìn)口超凈交聯(lián)聚乙烯絕緣料擠包在導(dǎo)體屏蔽上，絕緣標(biāo)稱厚度12.0mm。絕緣屏蔽采用超光滑交聯(lián)型半導(dǎo)電不可剝離型屏蔽料擠包在絕緣上。

所有型號及規(guī)格的電纜都有徑向阻水性能。需要同時(shí)具有縱向阻水性能時(shí)，阻水層采用半導(dǎo)電阻水帶繞包在外屏蔽與徑向防水層（隔離套，又稱內(nèi)襯層）之間來實(shí)現(xiàn)。金屬屏蔽層采用軟銅絲疏繞和銅帶反向捆扎繞包組成，它與絕緣屏蔽互為有機(jī)的整體。銅絲屏蔽標(biāo)稱截面視具體規(guī)格而定，也可根據(jù)使用的短路電流要求設(shè)計(jì)成不同截面的金屬屏蔽層。包帶繞包，擠包阻水性能好的聚乙烯隔離套（內(nèi)襯層）。金屬鎧裝層采用非磁性雙鋁帶鎧裝或鋁絲鎧裝。外護(hù)套采用聚氯乙烯、阻燃聚氯乙烯、線性低密度聚乙烯、耐環(huán)境開裂線性低密度聚乙烯、黑色中、高密度聚乙烯或無鹵低煙聚烯烴等護(hù)套料擠包，具體護(hù)套材料視溫度、耐候、阻燃、低毒、防蟻等使用環(huán)境或客戶要求而定。

2 供電電纜故障產(chǎn)生的主要原因

按照電纜故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分類大致分為四類，即：制造運(yùn)輸、施工設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量、外部影響等四大原因。

2.1廠家制造、運(yùn)輸原因

2.1.1表現(xiàn)形式

（1）一般在電纜生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題有絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不均勻、絕緣內(nèi)有雜質(zhì)、內(nèi)外屏蔽有突起、交聯(lián)度不均勻、電纜受潮、電纜金屬護(hù)套密封不良等，有些情況比較嚴(yán)重可能在竣工實(shí)驗(yàn)中或投運(yùn)后不久即出現(xiàn)故障大部分在電纜系統(tǒng)中以缺陷形式存在，對電纜長期安全運(yùn)行造成嚴(yán)重隱患。

（2）電纜盤在運(yùn)輸中出現(xiàn)電纜盤晃動、互相碰撞或傾倒。運(yùn)輸中從高處扔下裝有電纜的電纜盤，機(jī)械損傷電纜。

2.1.2防范措施

（1）在電氣化鐵路中出現(xiàn)此種情況很少，如在招標(biāo)采購、驗(yàn)收、交接實(shí)驗(yàn)和準(zhǔn)入制度等各個環(huán)節(jié)的卡控措施如果到位可以避免。

（2）在運(yùn)輸和吊裝過程中將電纜盤放穩(wěn)并牢固地固定，防止運(yùn)輸中出現(xiàn)碰撞或傾倒。卸車時(shí)如果沒有起重設(shè)備，嚴(yán)禁將線纜盤從運(yùn)輸車上直接推下。直接推下，不僅使電纜盤受到破壞，而且電纜也很容易遭受機(jī)械損傷。裝卸電纜盤時(shí)嚴(yán)禁幾盤同時(shí)吊裝。

2.2施工圖設(shè)計(jì)原因

2.2.1表現(xiàn)形式

施工設(shè)計(jì)時(shí)，對電纜敷設(shè)的環(huán)境、路徑、敷設(shè)方式、接地形式等勘察設(shè)計(jì)考慮不全面，施工單位在地形復(fù)雜、工期短的情況下，沒有按照設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求進(jìn)行敷設(shè)，留下安全隱患。

2.2.2防范措施

一是施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，對電纜敷設(shè)的路徑及施工工藝嚴(yán)格把關(guān)，流程、標(biāo)準(zhǔn)按照既定設(shè)計(jì)執(zhí)行。二是對于施工困難的區(qū)段向設(shè)計(jì)單位提出，變更設(shè)計(jì)施工。根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50217-2007）的要求“電纜敷設(shè)方式的選擇，應(yīng)視工程條件、環(huán)境特點(diǎn)和電纜類型、數(shù)量等因素，以及滿足運(yùn)行可靠、便于維護(hù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的原則來選擇?！?/p>

2.3施工質(zhì)量原因

2.3.1表現(xiàn)形式

（1）施工時(shí)沒有按照規(guī)范進(jìn)行施工等導(dǎo)致電纜彎曲半徑過小、部分場所電纜受擠壓損傷（見圖2）等造成電纜故障。

（2）因電纜頭制作安裝工藝不達(dá)標(biāo)，在運(yùn)行中造成電纜頭擊穿故障。造成電纜頭故障的主要原因有以下幾個方面：一是現(xiàn)場條件比較差，電纜和接頭在工廠制造時(shí)環(huán)境和工藝要求都很高，而施工現(xiàn)場溫度、濕度、灰塵都不好控制。二是電纜頭在制作過程中在絕緣表面難免會留下細(xì)小的劃痕，半導(dǎo)體電顆粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入絕緣中，另外接頭在制作過成中由于絕緣暴露在空氣中，絕緣中也會吸入水分，這些都給長期安全運(yùn)行留下隱患。三是制作安裝時(shí)沒有嚴(yán)格按照工藝規(guī)定施工（見圖3），沒有考慮到可能出現(xiàn)的問題。四是竣工驗(yàn)收采用直流耐壓實(shí)驗(yàn)造成接頭內(nèi)形成反電場導(dǎo)致絕緣破壞。五是因密封處理不善導(dǎo)致電纜故障。

（3）單芯電纜外護(hù)層接地方式（見圖4）選取不當(dāng)造成電纜擊穿故障。

2.3.2防范措施

（1）電纜最小允許彎曲半徑應(yīng)不小于電纜實(shí)際外徑的15 倍，即：R≥15D （D：電纜的實(shí)際外徑）。電纜安裝敷設(shè)時(shí)，在彎曲各曲線處會產(chǎn)生不同方向拉伸力，產(chǎn)生導(dǎo)致電纜損壞的動態(tài)壓力。而且電纜有安裝敷設(shè)牽引時(shí)所產(chǎn)生的動態(tài)壓力比電纜在靜止時(shí)大得多，所以在各種情況下，電纜的彎曲半徑盡可能的大一些。滿足安全要求的條件下，應(yīng)保證電纜路徑最短。敷設(shè)電纜和計(jì)算電纜長度時(shí)，均應(yīng)有一定的余量。應(yīng)避免電纜遭受機(jī)械外力、過熱、腐蝕等危害。避開將要挖掘施工的地方。敷設(shè)的路徑應(yīng)盡量避開和減少穿越底下管道（包括熱力管道、上下水管道、煤氣管道等）公路、鐵路及通訊電纜等。

（2）高壓電纜頭的基本要求

1）在電纜頭制作過程中提供必備的條件，目前采取的措施多數(shù)為搭設(shè)簡易帳篷來解決。

2）制作電纜頭邀請專業(yè)人員進(jìn)行制作，廠家服務(wù)人員或者具備專項(xiàng)技能人員，保證電纜頭制作的工藝標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)定。

3）電纜的中間和終端接頭必須按規(guī)范嚴(yán)格操作、小心處理、精心施工。同時(shí)應(yīng)選用相應(yīng)電壓等級高質(zhì)量的中間和終端電纜附件。

4）裝好的電纜投入運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行電氣測試，合格后才能投入運(yùn)行。對運(yùn)行中的電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)測試時(shí)，應(yīng)采用交流而不應(yīng)采用直流耐壓試驗(yàn)。

（3）電力電纜的金屬層，為金屬屏蔽層、金屬鎧裝層的總稱，對于既有金屬屏蔽層又有金屬鎧裝層的單芯電纜，金屬層的接地是指二者均連通接地。電纜金屬層一端接地和另一端經(jīng)護(hù)層保護(hù)器接地（見圖5）。

2.4外部環(huán)境影響

2.4.1表現(xiàn)形式

大多數(shù)情況是由于臨近電纜敷設(shè)處所人工利用尖利器械開挖或大型機(jī)械進(jìn)行開挖、碾壓，造成電纜被挖斷或者被撞擊、擠壓后電纜外護(hù)套、金屬護(hù)套，擠入電纜絕緣層導(dǎo)致電纜擊穿。

2.4.2防范措施

電纜在穿越道路、鐵路等宜采用穿管敷設(shè)，在空間狹窄、地形復(fù)雜困難的情況下無法進(jìn)行電纜溝槽敷設(shè)施工的處所也應(yīng)采用單根穿管敷設(shè)。因交流單芯電纜以單根穿管時(shí)，不得采用未分離磁路的鋼管。

電纜保護(hù)管在穿越鐵路時(shí)，與鐵路交叉處距路基面不宜小于1.0m，距排水溝不宜小于0.3m，保護(hù)管的承壓能力宜在每單位面積16KG以上。電纜安裝敷設(shè)時(shí)，在彎曲各曲線處會產(chǎn)生不同方向拉伸力，產(chǎn)生導(dǎo)致電纜損壞的動態(tài)壓力。而且電纜有安裝敷設(shè)牽引時(shí)所產(chǎn)生的動態(tài)壓力比電纜在靜止時(shí)大得多，所以在各種情況下，電纜的彎曲半徑盡可能的大一些。

3.結(jié)束語

由于電纜線路的一次性投資大，發(fā)生故障時(shí)查找困難且恢復(fù)時(shí)間長，因此在過去電氣化鐵路建設(shè)中盡量不用或者很少使用電氣化鐵路27.5KV供電電纜，避免因電纜故障對鐵路運(yùn)輸?shù)母蓴_。隨著我國電氣化鐵路的快速發(fā)展，尤其時(shí)高速電氣化鐵路的建設(shè)，27.5KV供電電纜的運(yùn)用也越來越普遍。從長遠(yuǎn)發(fā)展意義及成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，電纜本身可靠性高于架空線路，所以只有我們對電纜結(jié)構(gòu)、選型、工藝、敷設(shè)安裝等方面控制到位，才能保證27.5KV電纜的可靠性，以確保電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。