铁路10kV电力贯通电缆常见故障及预防措施

铁路10kV电力贯通电缆常见故障及预防措施

李鹏

（中铁电气化局集团西安电气化工程有限公司陕西西安721000）

摘要：以某地区铁路10kV电力贯通电缆运行情况来看，从2012年至2016年所有电力配电系统跳闸情况分析统计来看，电力系统在三年的稳定期后，跳闸故障率处于先抑后升的趋势，但是10KV电力电缆的故障趋势始终处于增长的态势，且所占总故障比重也在逐年升高，因此分析电力电缆故障多发的原因对于减少电力配电的跳闸故障率有着非常积极的意义。

关键词：铁路；交联聚乙烯电缆；电力配电；水树枝

引言

利用传统的试验方式已无法完全满足电力电缆运行的要求，在进行常规试验的同时，还必须借助高科技手段对电力电缆实施在线监测及检测，以提高电力电缆运行安全可靠性。但是由于新技术、新手段在铁路系统上的运用还处于探索阶段，没有很成熟的经验可供借鉴，因此在借鉴他国和国内其它单位经验的同时，还必须有针对性对相应的数据和参数进行大量的积累和摸索，以找出适应铁路电力电缆需求的方案和措施。

1.情况简介

某地区铁路东区间总共有312正线公里，包含有109个区间箱式变电站，5座配电所，4个车站变电所和4个信号变电所，设备之间的连接方式都以综合贯通电缆（电缆类型为）和一级贯通电缆（电缆类型为）的敷设方式相连接，区内总共有电力电缆2341.68km，电缆型号为交联聚乙烯绝缘YJY628.7/10KV。交联聚乙烯电缆结构如图1所示，详细结构解释如下：

图1.交联聚乙烯电缆结构示意图：

（1）导体导体多采用多股圆形铜线绞合紧压，其组成、性能和外观应符合GB/T3956-97标准的规定，紧压系数不小于0.90。（2）导体屏蔽导体表面应有均匀挤压包装的交联型半导电层作为导体屏蔽层。半导电层表面应光滑，无明显绞线凸纹，不应有尖角、颗粒、烧焦和擦伤的痕迹。（3）绝缘绝缘应采用交联聚乙烯（XLPE）材料，其性能应符合GB12706-02标准。绝缘标称厚度最薄点厚度应不小于标称值的90%。交联聚乙烯绝缘采用全干式交联工艺。（4）绝缘屏蔽绝缘屏蔽层采用交联型半导电层，均匀挤包于绝缘表面。半导电层为不可剥离型，表面光滑，不应有尖角、颗粒、烧焦和擦伤的痕迹。导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽应采用全干式、三层共挤的方式生产，绝缘偏心度应不大于10%。

2.电力电缆故障类型

2.1施工质量问题

施工单位在施工时没有严格按照国家相关的技术标准和施工技术方案要求进行施工。主要体现为：（1）电缆头在敷设后没有做好相应的防护，使电缆内部进入了潮气甚至进水，且在电缆头施作时没有做适当的处理；（2）在制作电缆终端头和中间接头的过程中，由于没有严格按照国家标准所规定的环境条件施作，且没有采取必要的防范措施，使得在电缆头施作环境条件不满足要求，因此当电缆终端头和电缆中间接头在投入运行后由于内部受到潮气、水分的电化学反应侵蚀，使电力电缆发生水树枝现象，造成主绝缘的削弱甚至破坏，从而产生电缆绝缘击穿；电力电缆中间接头制作时没有严格执行技术标准，如连接管压接不良、导体边缘不平滑有毛刺、半导体层剥除效果较差、主绝缘层打磨不平滑或有轻微划痕；中间接头设置不合理。

2.2运行管理问题

电缆由于设计参数与实际运行工况不符，实际使用负荷远大于设计负荷，使电缆长期处于过负荷运行状态，造成电缆寿命缩短，绝缘加速老化，从而形成各种电缆故障。另外电力电缆所处环境地质的腐蚀程度和外部环境管线调查不细致，严重腐蚀电缆或者干扰电缆的正常运行，且没有采取符合相应要求的特种电缆或专用防护电缆，这些异常情况都有可能造成电缆损伤。

3.预防措施和技术手段

针对故障分析中得出的结论，可以采取相应的应对措施以避免问题的发生。第一，分别测试电缆钢式铠装层和电磁铜屏蔽层绝缘水平，以确定电缆内、外护套和主绝缘层的完整性。依据国家标准GB50150《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》，第17章电力电缆线路的17.0.3绝缘电阻测量，应符合下列规定：①耐压试验前后，绝缘电阻测量应无明显变化；②橡塑电缆外护套、内衬层的绝缘电阻不应低于0.5MΩ/km；③测量绝缘电阻用兆欧表的额定电压等级，应符合下列规定；a.电缆绝缘测量宜采用2500V兆欧表，6/6kV及以上电缆也可用5000V兆欧表；b.橡塑电缆外护套、内衬层的测量宜采用500V兆欧表。测试电缆钢式铠装层的对地绝缘，以保证外护套的完整性；测试电缆铜屏蔽层对钢式铠装层的绝缘，以保证内护套的完整性；测试电缆铜屏蔽对电缆导体的绝缘，以保证主绝缘的完整性[1]。第二，由于电力电缆的特殊结构和敷设安装形式，常规交接性试验和预防性试验对于电力电缆的缺陷部分很难发现，且由于试验周期较长，如预防性试验周期一般为一年一次，对电缆的实时运行工况也很难持续监控。但随着在电力电缆线监测技术的不断发展和各类传感器的广泛运用，现在电力电缆在线监测方案通过在电缆各部位安装相应的传感器或采集器，以对电缆在运行过程中的物理特性进行监测，如局部放电在线监测（高频电流传感器法和超声波发射检测法）、绝缘外护套接地电阻及化学电势在线测量、电缆本体和接头处的温度测量、电缆金属护层接地线电流监测、介质损耗（tanδ在线监测）、终端电晕放电在线检测等进行在线监测，并基于各监测装置的结果推断电缆的运行状态，可及时获取电缆状态信息，对提早发现各种故障隐患，防止运行事故或故障的发生十分有效，是未来电缆运行维护的重要手段之一。第三，由于电力电缆的特殊结构和敷设安装形式，常规交接性试验和预防性试验对于电力电缆的缺陷部分很难发现，且由于试验周期较长，如预防性试验周期一般为一年一次，对电缆的实时运行工况也很难持续监控。但随着在电力电缆线监测技术的不断发展和各类传感器的广泛运用，现在电力电缆在线监测方案通过在电缆各部位安装相应的传感器或采集器，以对电缆在运行过程中的物理特性进行监测，如局部放电在线监测（高频电流传感器法和超声波发射检测法）、绝缘外护套接地电阻及化学电势在线测量、电缆本体和接头处的温度测量、电缆金属护层接地线电流监测、介质损耗（tanδ在线监测）、终端电晕放电在线检测等进行在线监测，并基于各监测装置的结果推断电缆的运行状态，可及时获取电缆状态信息，对提早发现各种故障隐患，防止运行事故或故障的发生十分有效，是未来电缆运行维护的重要手段之一。

结论

文章主要针对铁路10kV电力贯通电缆常见故障为切入点，重点给出了相关的预防措施，希望能够给相关人士提供参考价值[2]。

参考文献：

[1]江秀臣，蔡军，董小兵，曾奕.110kV及以上电压等级交联电缆在线监测技术[J].电力自动化设备，2017.

[2]于景丰.电力电缆实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2018.