鐵路電力電纜故障原因與預防措施

巴德志（北京鐵路局，北京　100038）

鐵路電力電纜故障原因與預防措施

巴德志
（北京鐵路局，北京100038）

隨著我國高速鐵路建設的迅速發展，鐵道供電系統中電力電纜因占地面積小，受自然環境影響小，運行維護工作量輕等優點應用越來廣泛。然而電力電纜的運行狀態在一定程度上決定著鐵路供電可靠性和安全性。如何預防電纜故障，降低電纜運行中的故障率，提高供電的可靠性，順利完成鐵路運輸任務，是鐵路電力工作者不懈努力的目標。本文分析了電纜故障的原因，然后就電力電纜路徑選擇、施工的質量控制、運行監測、日常檢修進行了分析、總結。

電纜故障原因預防措施

近些年來，隨著高鐵建設的大力發展，電力電纜在鐵路供電線路中的應用數量與日俱增，電力電纜的運行狀態在一定程度上決定著鐵路供電質量和供電的安全性。因此如何做好電力電纜故障預防性工作，減少供電故障發生概率，提高供電可靠性，一直是供電人員努力的目標。

1　電力電纜故障原因

無論在生活還是生產中，電纜故障都具有很大的危害，輕則導致停電停產，重則導致觸電造成人員傷亡，甚至還可以引起火災，后果相當嚴重。因此，定期對電力電纜進行檢查，及早發現電力電纜的運行隱患并加以消除是保證電力電纜安全運行、防止電纜故障發生的重要措施。電力電纜按照導致事故原因可以分為外部因素和內部因素。外部因素主要是機械損傷造成的，內部因素主要是由絕緣老化變質導致的。

1.1機械損傷

機械損傷主要是指電纜敷設過程中因拉力過大或彎曲過度而導致絕緣和護層的損壞，以及施工和交通運輸中直接受外力作用而造成的誤損傷等。從目前造成故障的原因來看，機械性損傷多數是由于工作人員在電纜安裝過程中未能嚴格按標準施工，或安裝后再次臨近電纜施工時粗心大意引起的。主要由以下幾種：

（1）直接外力破壞。如： 在城市建設、交通改造施工中，開挖敷設地下管線，打樁、頂管時誤傷電力電纜。

（2）施工工藝拙劣和不按技術要求敷設電纜導致電纜故障。如電纜彎曲過度損傷絕緣層、屏蔽層；電纜剝切尺寸過大、刀痕過深。在潮濕的氣候條件下做接頭，使接頭封裝物內混入水蒸氣，經過一段時間后形成閃絡性故障。

（3）外部環境變化導致的損傷。因熱脹冷縮使電纜管口、支架處的電纜外皮磨破。電纜穿越公路、鐵路及高大建筑物時，由于地面的下沉而使電纜垂直受力形變，導致電纜鎧裝、鉛包破裂甚至折斷而造成故障。電纜固定不牢固或安裝不規范，車輛通過有晃動導致電纜外皮與支撐或其他物體相互摩擦損壞形成故障。

（4）絕緣受潮。絕緣受潮是造成電纜故障的主要原因之一，通常表現為絕緣電阻低，泄漏電流大。造成絕緣受潮的原因有以下幾方面：

①中間盒或終端盒的結構不嚴密，或密閉工藝不良，有縫隙會導致受潮，絕緣性能降低。

②電纜護套被異物刺穿，或被化學腐蝕，電解腐蝕等，導致保護層失效。

③電纜本身存在質量問題，制造電纜包鉛（鋁）時留下砂眼和裂紋等缺陷。

尤其是電纜夾層、電纜井、箱變基礎中、橋梁段電纜槽排水不暢，中間頭長期浸泡在水中，如果中間頭制作工藝不良或外護套損傷，造成主絕緣下降并擊穿。

1.2絕緣老化變質

電纜長期在電和熱的作用下其物理性能會變化，導致絕緣性能下降。尤其是過負荷運行時，電纜的溫度會隨之升高，在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導致電纜薄弱處或接頭處被擊穿。

2　針對電力電纜故障的預防措施

2.1合理選擇電纜路徑

電纜敷設路徑的選擇是保證質量的關鍵，電纜路徑的選擇需要遵循如下的幾項原則：一是要盡量避開城市建設、交通改造等需要經常動土容易受外力損傷的區域；二是要嚴格控制的電纜路徑通過公路、橋梁的次數；三是要充分考慮電力電纜工程排水功能的需要，根據實際需要來選擇合適的排水方式。

2.2加強施工管理

（1）電纜的敷設。電纜敷設質量不合格，敷設施工操作的不規范，會比較容易造成電纜保護層的破損以及電纜的機械損傷等。在鐵路電力電纜工程的施工過程中，如果電力電纜的轉彎角度過大，可能導致導體內部的機械受損，然而機械受損問題由于受到電纜絕緣層的掩蓋而不能被發現，這樣一來，內部發生機械損傷的導體，在運行的過程中會因溫度增加而導致該處電纜絕緣層絕緣強度的削減，從而容易引發電纜故障。因此，在鐵路電力電纜工程的施工過程中，要控制好電力電纜的轉彎角度，盡量能夠讓電纜處于自然彎曲狀態，杜絕因電力電纜的轉彎而造成的機械性損傷問題的出現。

電纜敷設時一定要確保電纜敷設前后做好電纜外護套的檢查工作，同時還要檢驗電纜兩端是否受潮，另外還要對電纜導體的通斷情況以及電纜相相、相地之間絕緣情況進行嚴格的檢測。電纜的敷設要排列整齊，有必要的話需要進行加固操作，而且要求并列敷設的電纜之間的距離滿足相應的規范要求。

（2）電纜終端頭和中間接頭的制作。電纜終端頭和中間接頭作為整條電纜絕緣強度最低的地方，是電纜故障最容易出現的地方，所以應在電纜終端頭和中間接頭的地方預留足夠的電纜來預防電纜事故的發生。其次電纜終端頭和中間接頭處所選用的絕緣材料應滿足相應的技術指標要求。再有電纜事故的發生多數是由于電纜終端頭和中間接頭處電纜因密封不良，隨著潮氣的侵入而造成該處電纜絕緣程度的降低而引發的。因此在電纜敷設的過程中一定要注意這些特殊位置以及其他相關設備的防潮問題。還有就是施工中剝電纜時，要小心仔細，特別是剝半導體層時，不得劃傷主絕緣及半導體層，必須嚴格按照規程要求施工。電纜頭的接地屏蔽線與電纜屏蔽層要采用錫焊焊接，不得使用纏繞壓接方法，以保證電纜安裝牢固，接觸良好。在安裝電纜頭時，一定做好密封和防潮，防止雨水進入。最后，對于施工人員，要加強培訓提高工藝水平和責任心，嚴格按照（3）按標準試驗電纜。在電力電纜工程施工后還需要按相關的規定進行交接試驗及運行監督預防性試驗。檢查安裝敷設過程中是否損傷了電纜；在電纜運行中定期進行試驗，監視電纜運行中質量變化情況，以便及時維修、更換、保證正常供電。

施工標準、要求施工。

2.3注重日常運行檢查

直接外力破壞是造成近些年鐵路電力電纜故障的主要原因，電力電纜運行質量受外力破壞的影響正在呈逐年上升的趨勢。為了防止路外野蠻施工帶來的危害，要加強電纜線路的運行管理。要求對電纜線路勤巡視，細檢查，按時進行溫度測量，防止因電纜頭過熱而引發電纜故障。

2.4充分利用電纜在線監測技術

目前對電力電纜的管理還處于計劃檢修階段，一般采用定期巡視的方法對電纜的運行狀況進行檢查。從經濟角度和技術角度來說，計劃檢修都有很大的局限性，例如定期試驗和檢修造成了很大的直接和間接經濟浪費，許多絕緣缺陷和潛在的故障無法及時發現。如何保證電纜不因過載、過熱等情況突發大的運行安全事故，僅靠大量增加運行人員數量來應對電力隧道的迅速增長和管理壓力已經不現實，采用現代化的技術手段來提高電纜運行維護水平是當務之急。

（1）在線監測電纜負荷電流，防止過負荷運行。電纜超負荷運行，會導致溫升增加，加快電纜絕緣老化，易使電纜絕緣薄弱處（如接頭）發生擊穿事故，大大降低電纜壽命。因此，應根據電纜敷設方式、運行條件、環境溫度、并列條數對電纜長期允許載流量進行校核并作出規定。運行中對電纜載流量進行測量實時監測，確保其不超過規定值，避免長期過負荷運行造成的電纜故障。

（2）實時監測電纜溫度，防止電纜過熱。電纜故障發生常伴隨著局部溫度的升高。安裝溫度監測裝置，實時反映電纜的溫度狀況，有利于了解電纜的運行狀況，防止電纜過熱，及時發現電纜隱患，避免故障發生。

（3）局部放電監測。交聯聚乙烯電纜在故障前，有明顯的局部放電特征信號。通過采集不同的局部放電特征信號，分析信號中攜帶的電纜老化信息，即可判斷電纜老化狀態。同時根據數據庫，做出可靠地判斷，達到評估電纜老化狀態和剩余壽命的目的。

（4）接地電流監測系統。可以對電纜的護套電流的波形、幅值大小進行監測和報警，對電纜護套的歷史電流進行取樣存盤，并通過電流曲線分析其性能的變化，實時監測電纜的運行狀態，達到預防電纜故障的目的。

（5）電力溝道加裝水位探測裝置。加裝水位探測裝置，可有效監測到溝道內水位情況，及時發現由于外部給水管路跑水或降雨造成電力溝道內積水的情況。通過水位監測報警，及時發現隱患點所在位置及水位數值，為及時有效處置提供技術支撐，對積極改善電纜溝道運行環境，保證電力電纜的安全穩定運行有著重要意義。

經過分析造成電纜故障的原因主要是機械損傷、過負荷運行、電纜頭缺陷等。為防止電纜故障的發生，提高電纜運行的可靠性，通過合理選擇電纜路徑、加強施工質量過程控制，提高施工工藝水平，廣泛應用在線監測電纜負荷電流，監測電纜溫度、局部放電等技術手段，強化電纜日常巡視檢查制度，從而使供電安全運行得到有效保障。