27.5KV供電電纜常見故障分析及對策

韓鐵偉

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

關鍵詞：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自2010年12月開通運營之后已發(fā)生3件27.5KV電纜故障，這些電纜故障的發(fā)生給供電和運輸組織造成了嚴重的干擾。

1 供電電纜的結構

1.1電纜的主要結構

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

1.2各部分的主要組成

導體為緊壓圓形絞合銅導體，絕緣內屏蔽（導體屏蔽）采用超光滑交聯(lián)型半導電屏蔽料擠包在導體上。絕緣采用進口超凈交聯(lián)聚乙烯絕緣料擠包在導體屏蔽上，絕緣標稱厚度12.0mm。絕緣屏蔽采用超光滑交聯(lián)型半導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。需要同時具有縱向阻水性能時，阻水層采用半導電阻水帶繞包在外屏蔽與徑向防水層（隔離套，又稱內襯層）之間來實現(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的整體。銅絲屏蔽標稱截面視具體規(guī)格而定，也可根據(jù)使用的短路電流要求設計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（內襯層）。金屬鎧裝層采用非磁性雙鋁帶鎧裝或鋁絲鎧裝。外護套采用聚氯乙烯、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套料擠包，具體護套材料視溫度、耐候、阻燃、低毒、防蟻等使用環(huán)境或客戶要求而定。

2 供電電纜故障產生的主要原因

按照電纜故障產生的原因進行分類大致分為四類，即：制造運輸、施工設計、施工質量、外部影響等四大原因。

2.1廠家制造、運輸原因

2.1.1表現(xiàn)形式

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

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

2.1.2防范措施

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

（2）在運輸和吊裝過程中將電纜盤放穩(wěn)并牢固地固定，防止運輸中出現(xiàn)碰撞或傾倒。卸車時如果沒有起重設備，嚴禁將線纜盤從運輸車上直接推下。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械損傷。裝卸電纜盤時嚴禁幾盤同時吊裝。

2.2施工圖設計原因

2.2.1表現(xiàn)形式

施工設計時，對電纜敷設的環(huán)境、路徑、敷設方式、接地形式等勘察設計考慮不全面，施工單位在地形復雜、工期短的情況下，沒有按照設計和施工規(guī)范要求進行敷設，留下安全隱患。

2.2.2防范措施

一是施工時嚴格按照設計進行施工，對電纜敷設的路徑及施工工藝嚴格把關，流程、標準按照既定設計執(zhí)行。二是對于施工困難的區(qū)段向設計單位提出，變更設計施工。根據(jù)《電力工程電纜設計規(guī)范》（GB50217-2007）的要求“電纜敷設方式的選擇，應視工程條件、環(huán)境特點和電纜類型、數(shù)量等因素，以及滿足運行可靠、便于維護和技術經濟合理的原則來選擇。”

2.3施工質量原因

2.3.1表現(xiàn)形式

（1）施工時沒有按照規(guī)范進行施工等導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標，在運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小的劃痕，半導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行留下隱患。三是制作安裝時沒有嚴格按照工藝規(guī)定施工（見圖3），沒有考慮到可能出現(xiàn)的問題。四是竣工驗收采用直流耐壓實驗造成接頭內形成反電場導致絕緣破壞。五是因密封處理不善導致電纜故障。

（3）單芯電纜外護層接地方式（見圖4）選取不當造成電纜擊穿故障。

2.3.2防范措施

（1）電纜最小允許彎曲半徑應不小于電纜實際外徑的15 倍，即：R≥15D （D：電纜的實際外徑）。電纜安裝敷設時，在彎曲各曲線處會產生不同方向拉伸力，產生導致電纜損壞的動態(tài)壓力。而且電纜有安裝敷設牽引時所產生的動態(tài)壓力比電纜在靜止時大得多，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，應保證電纜路徑最短。敷設電纜和計算電纜長度時，均應有一定的余量。應避免電纜遭受機械外力、過熱、腐蝕等危害。避開將要挖掘施工的地方。敷設的路徑應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)為搭設簡易帳篷來解決。

2）制作電纜頭邀請專業(yè)人員進行制作，廠家服務人員或者具備專項技能人員，保證電纜頭制作的工藝標準符合規(guī)定。

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

4）裝好的電纜投入運行前應進行電氣測試，合格后才能投入運行。對運行中的電纜進行耐壓試驗測試時，應采用交流而不應采用直流耐壓試驗。

（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護層保護器接地（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處所人工利用尖利器械開挖或大型機械進行開挖、碾壓，造成電纜被挖斷或者被撞擊、擠壓后電纜外護套、金屬護套，擠入電纜絕緣層導致電纜擊穿。

2.4.2防范措施

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

電纜保護管在穿越鐵路時，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，保護管的承壓能力宜在每單位面積16KG以上。電纜安裝敷設時，在彎曲各曲線處會產生不同方向拉伸力，產生導致電纜損壞的動態(tài)壓力。而且電纜有安裝敷設牽引時所產生的動態(tài)壓力比電纜在靜止時大得多，所以在各種情況下，電纜的彎曲半徑盡可能的大一些。

3.結束語

由于電纜線路的一次性投資大，發(fā)生故障時查找困難且恢復時間長，因此在過去電氣化鐵路建設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輸?shù)母蓴_。隨著我國電氣化鐵路的快速發(fā)展，尤其時高速電氣化鐵路的建設，27.5KV供電電纜的運用也越來越普遍。從長遠發(fā)展意義及成功運行經驗看，電纜本身可靠性高于架空線路，所以只有我們對電纜結構、選型、工藝、敷設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)定運行。