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解决方案：浅谈高速铁路高压电缆的运营维护

单位：西安铁路局西安供电段大荔供电车间作者：屈宏文

　1.电缆结构

　　1.1.27.5kv单芯电缆内部构造

27.5kv单芯电缆结构图

　　27.5kv单芯电缆，从内向外分为11层，分别是铜导体、铜导体内屏蔽、聚乙烯绝缘、绝缘外屏蔽、半导电无纺布、铜屏蔽、无纺布绕包、挤包内衬层、铝铠装、无纺布绕包、外护套

　　1.2.电缆头内部构造：

　　1连接环2压紧锥3推力环4应力锥5带电显示装置6螺丝M8×45(作为部件装入)7密封圈8钟形法兰9热缩套管

　2.电缆故障分析

　　2.1.故障现象

　　自高铁开通以来，因对高压电缆运行维护标准的不掌握，已造成多起运行中的电缆发生故障对行车的干扰。下面就典型的几起电缆故障进行列举：

　　2.1.1武广高铁电缆故障图片

　　武汉供电段因地线未接造成电缆烧伤

　　2.1.2郑西高铁电缆故障图片

程前AT所上网电缆抱箍不绝缘造成电缆烧伤

　　2.1.3郑西高铁电缆故障图片

渭南北AT分区所上网电缆双端接地造成电缆烧伤

　　2.2故障分析

　　发生电缆故障后，我段组织厂家、设计院、地方电力公司等技术人员召开高铁27.5KV电缆头烧伤专题分析会，查找电缆头烧伤原因。电缆头烧伤主要原因为：

　　2.2.1.电缆施工不规范造成接地不符合设计要求。一是电缆两端未接地，如武广高铁电缆烧伤即为电缆未接而引起电缆烧伤；二是电缆由于引流线被安装抱箍压接，如郑西高铁程前AT所上网电缆因引流线被压在抱箍与电缆之间，长期运行，导致电缆外护套磨损严重造成电缆的双端接地而引起的电缆故障。

　　2.2.2.引流线按照不符合要求。与电缆头硅橡胶椎体和电缆铜丝屏蔽层相连的小引流线被金属安装抱箍压接相连（造成电缆铜屏蔽层经引流线形成两点接地），使引流线与抱箍之间成为了接地点，而该处接地电阻较大，发热引起电缆烧伤

　　2.2.3.抱箍安装位置不正确。安装抱箍位置过于接近硅橡胶椎体，椎体底部电应力集中，本来就易于放电、发热，金属抱箍安装后，更不利于电应力发散，产生发热；铜螺栓处压接过紧，致使铁抱箍与安装角钢相连，形成环状，电磁路导通，引起涡流发热。

　3.电缆施工及维修

　　高铁高压电缆的安装维护需要严格执行以下几点：一是按照工艺标准，做好建设阶段电缆施工（含电缆敷设、固定及电缆头制作、安装），为电缆创造优良的运行环境；二是严格电缆的接地系统工艺，为电缆建立稳定的接地系统；三是通过科技手段加强电缆运行监测，实时监控电缆运行状态（实时温度监测及红外紫外定期检测）；四是统筹安排，合理定制电缆的维护检修规范，确保电缆运行良好。

　　3.1.电缆敷设方式

　　电缆采用电缆沟直埋方式，埋深不少于800mm；同时电缆必须敷设，中间采用细沙或防火材质的绝缘挡板进行分隔，防止一处电缆故障危及其他电缆；敷设过程中，不得伤及电缆外护套及其绝缘部分；埋设后，必须在电缆路径上加装电缆标桩进行警示。

　　3.2.电缆接地方式

　　按照国内电力供电部门的运营经验，电缆单点直接接地的一般是靠近电源侧接地。同时还应根据电缆长度确定接地方式。

　　3.2.1.单根上网电缆长度<1000m，则每根电缆护层采用单点（即仅一端）接地，一端接保护器。

　　3.2.2如单根上网电缆长度>1000m，则每隔500ｍ分段设置中间接头，每段电缆护层采用一端接地，另一端设护层保护器。

　　3.2.3.供电线上网全电缆方式<1000m时，则每根电缆护层采用一端接地（上网端），另一端设护层保护器（所亭内开关柜处）。

　　3.2.4.供电线上网采用部分电缆部分架空方式或全电缆方式，如果电缆设置中间接头，每一段电缆<1000m接地设置方式参照上述执行。

　　3.3.电缆固定方式

　　3.3.1.电缆抱箍必须是不含有铁磁性材料制成。如果是则在电缆导体通过电流时卡具会过热，如考虑电缆固定的牢固性必须采用铁材质的，则需采用铜螺栓固定，同时抱箍不应固定太紧，如太紧则会形成涡流，引起电缆发热，从而导致电缆长期运行期间的烧伤。

　　3.3.2.引流线不得接触到电缆抱箍。如果是，有可能引起端部过热，因此建议抱箍与引流线之间做绝缘隔离。

　　3.3.3.抱箍位置应远离硅橡胶椎体部分，避免因抱箍安装过紧压缩椎体，造成椎体变形，引起电缆故障。

　　3.4.电缆检查项目

　　3.4.1.外观检查。检查电缆标桩是否齐全、电缆路径上是否有杂草或动土现象；检查电缆绝缘外护套是否有破损或损伤现象。

　　3.4.2.接地检查。一是检查电缆是否单点接地，有无两点或多点接地现象；二是检查电缆头外壳接地线是否完好、是否与接地系统可靠连接；三是检查电缆引流线是否采取有效绝缘、是否与抱箍或其他金属部件短接。

　　3.4.3.绝缘检测。对电缆的绝缘情况进行定期测量。将电缆单边接地线拆除，使之脱离接地，用2500V兆欧表分别摇测电缆铜屏蔽和铝铠装的绝缘电阻，检查电缆绝缘情况。

　　3.4.4.运行监测。一是定期利用红外线测温仪及紫外线热成像仪对电缆头、电缆上桥点等关键处温度和运行情况进行监测，及时发现有无过热或局部放电现象；二是安装监控装置对电缆头的温度及运行情况进行实时监测。

　　结束语：随着27.5KV高压电缆在高铁供电系统的普遍应用，电缆故障的分析处理及检修维护工作显得尤为重要，自郑西高铁开通运营以来，通过对电缆故障的分析及对策制定，已形成一套特色的电缆检修维护标准，并应用于大西、西宝等高铁供电系统，自2012年以来，我段高铁27.5KV高压电缆未发生过一起故障，取得了良好的效果。