淺談杭深線(xiàn)鐵路客專(zhuān)電力電纜施工及運(yùn)用技術(shù)

東南沿海鐵路福建有限責(zé)任公司 王 平

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淺談杭深線(xiàn)鐵路客專(zhuān)電力電纜施工及運(yùn)用技術(shù)

東南沿海鐵路福建有限責(zé)任公司 王 平

杭深線(xiàn)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)10kV電力貫通線(xiàn)路全部采用電纜供電方式，與架空輸配電電力線(xiàn)路相比，電纜線(xiàn)路有諸多優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)行可靠、供電安全、維護(hù)工作量小、減少土地占用面積等。但同時(shí)也存在成本高、價(jià)格昂貴、施工過(guò)程容易損壞護(hù)套，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)難以查找等問(wèn)題。該文將從電纜選型、供電方式選擇、保護(hù)方式、施工注意事項(xiàng)等方面對(duì)客專(zhuān)電纜供電線(xiàn)路施工及運(yùn)用技術(shù)進(jìn)行探討，以減少電力故障發(fā)生，確保鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全運(yùn)行。

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn) 貫通線(xiàn)路 電纜供電 施工技術(shù)

杭深線(xiàn)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)10kV一級(jí)負(fù)荷電力貫通線(xiàn)路和10kV綜合負(fù)荷電力貫通線(xiàn)路（以下統(tǒng)稱(chēng)為電力貫通線(xiàn)路）全部采用電纜供電方式，與架空輸配電電力線(xiàn)路比較，電纜線(xiàn)路有以下優(yōu)點(diǎn)：①運(yùn)行可靠。由于電力電纜大部分敷設(shè)于地下、溝（槽）內(nèi)，不受外力破壞，故發(fā)生故障的機(jī)會(huì)少。②供電安全，不會(huì)對(duì)人身造成各種傷害。③維護(hù)工作量小，無(wú)需頻繁進(jìn)行巡視檢查。④減少干擾，因不架設(shè)桿塔，占用土地面積少，減少征地拆遷的阻力和外部干擾。電力電纜供電還可大大降低東南沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)、雷電活動(dòng)頻繁和鹽霧腐蝕嚴(yán)重造成的自然災(zāi)害。⑤提高功率因素，電力電纜的充電功率為電容性功率，有助于提高功率因素。

雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但它的成本高，價(jià)格昂貴，運(yùn)行不夠靈活，故障出現(xiàn)時(shí)難以查找，同時(shí)在供電系統(tǒng)選擇、保護(hù)方式等方面也都與架空線(xiàn)路存在一定差異。本文將從電纜選型、供電方式選擇、保護(hù)方式、施工注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行探討，以減少電纜線(xiàn)路故障發(fā)生，確保鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全運(yùn)行。

1 供電電纜選型

根據(jù)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)供電可靠、供電距離長(zhǎng)(約50～70km)、沿線(xiàn)用電負(fù)荷點(diǎn)多的特點(diǎn)，需選用較大截面的電力電纜。若選用三芯電力電纜勢(shì)必造成高壓電纜多次穿越股道現(xiàn)場(chǎng)難以施工敷設(shè)的問(wèn)題。且在電纜線(xiàn)路較長(zhǎng)的情況下，三芯電纜的中間接頭較采用單芯電纜的要多，由此引起事故的幾率較單芯電纜大。為此，鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)中電力貫通線(xiàn)電纜采用單芯電力電纜供電。

單芯電力電纜與同截面的三芯電力電纜相比，具有載流量高(單芯電纜散熱快)、施工彎曲半徑小、敷設(shè)相對(duì)方便等特點(diǎn)，特別是從橋梁引上引下時(shí)，因受條件制約，單芯電纜的這一特點(diǎn)顯得更加重要。

杭深線(xiàn)溫福、福廈、廈深鐵路客專(zhuān)10kV電力貫通線(xiàn)路全部采用交聯(lián)聚乙烯絕緣非磁鎧裝的單芯銅芯電纜（型號(hào)為YJV62-8.7/10kV），分別沿鐵路兩側(cè)預(yù)制的電纜溝敷設(shè)。與其它電力電纜相比，該種電纜不僅具有優(yōu)異的電氣性能、機(jī)械性能、耐熱老化性能、耐環(huán)境應(yīng)力和耐化學(xué)腐蝕性能，而且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、不受敷設(shè)落差限制、長(zhǎng)期工作溫度高以及對(duì)信號(hào)等弱電設(shè)施電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)。

2 供電方式選擇

相對(duì)于架空電力線(xiàn)路，長(zhǎng)距離的電力電纜供電使對(duì)地電容電流大大增加。如果仍采用架空電力線(xiàn)路的不接地供電方式，如發(fā)生單相接地故障時(shí)，在電力運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的2小時(shí)內(nèi)，過(guò)大的電容電流將使電氣設(shè)備受到嚴(yán)重的安全威脅，故障線(xiàn)路難以自熄電容電流。

如果采用消弧線(xiàn)圈接地供電方式，則需要較大的補(bǔ)償容量，而且要配置多臺(tái)。為保證鐵路客專(zhuān)貫通線(xiàn)的可靠供電，根據(jù)外部電源及自身設(shè)備檢修等因素，隨時(shí)可能調(diào)整貫通線(xiàn)運(yùn)行方式，感性補(bǔ)償電流也應(yīng)隨之變化，因此對(duì)補(bǔ)償感性電流的消弧線(xiàn)圈分接頭也應(yīng)及時(shí)調(diào)整。但由于消弧線(xiàn)圈分接頭是非線(xiàn)性連續(xù)可調(diào)的接頭，調(diào)整補(bǔ)償參數(shù)相當(dāng)困難，并且容易出現(xiàn)諧振過(guò)電壓現(xiàn)象，影響貫通線(xiàn)的可靠供電。

因此，杭深線(xiàn)溫福、福廈、廈深鐵路客專(zhuān)10kV電力貫通線(xiàn)路更改原有“對(duì)貫通線(xiàn)供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)采用小電阻接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地”設(shè)計(jì)方案，采用了中性點(diǎn)經(jīng)小電阻(電抗器)接地的供電方式來(lái)解決這一問(wèn)題。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，及時(shí)切斷故障線(xiàn)路，并隨即改變貫通線(xiàn)的運(yùn)行方式，確保鐵路客專(zhuān)用電設(shè)備的可靠供電。

3 保護(hù)方式

3.1 線(xiàn)路補(bǔ)償方式

長(zhǎng)距離電力電纜供電使對(duì)地電容電流大大增加，線(xiàn)路末端電壓上升。為抑制電壓嚴(yán)重波動(dòng)，保證安全可靠供電，杭深線(xiàn)鐵路客專(zhuān)10kV電力貫通線(xiàn)路采用每隔10km左右分別分散設(shè)置了箱式電抗器，起到了補(bǔ)償接地電容電流、補(bǔ)償容性無(wú)功功率、降低線(xiàn)路容性電流、限制線(xiàn)路末端電壓上升的綜合作用。具有如下優(yōu)點(diǎn)：①維護(hù)較方便，可與區(qū)間箱式變電站同時(shí)運(yùn)行；②貫通線(xiàn)故障隔離時(shí)，剩余段補(bǔ)償仍然均勻；③能有效降低線(xiàn)路容性電流；④投資相對(duì)較小，不需設(shè)置專(zhuān)用房屋，可采用箱式電抗器與箱式變電站相鄰布置。

3.2 電力電纜護(hù)套保護(hù)接地方式

10kV配電系統(tǒng)中，單芯電纜的導(dǎo)線(xiàn)與金屬護(hù)套的關(guān)系，可以看作是一個(gè)變壓器的初級(jí)繞組與次級(jí)繞組，當(dāng)電纜導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電流時(shí)，其周?chē)a(chǎn)生的一部分磁力線(xiàn)將與金屬護(hù)套交鏈，使護(hù)套產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與電纜的長(zhǎng)度和流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流成正比。如果電纜兩端金屬護(hù)套同時(shí)接地，在金屬護(hù)套上就會(huì)形成電流，導(dǎo)體和金屬護(hù)套同時(shí)發(fā)熱使得電纜的絕緣老化，同時(shí)降低了絕緣等級(jí)，造成電纜壽命減少。因此單芯電纜的金屬外護(hù)套采用非磁材料，使其無(wú)法產(chǎn)生感應(yīng)電流。而對(duì)電纜內(nèi)部的金屬內(nèi)護(hù)層應(yīng)采用一端接地，一端用護(hù)層保護(hù)器接地，并與沿線(xiàn)綜合貫通接地系統(tǒng)可靠連接的形式運(yùn)行，即單點(diǎn)接地方式(通常采用正常運(yùn)行方式下的電源端為一端接地側(cè))。這樣，當(dāng)護(hù)層的電壓達(dá)到一定值時(shí)，護(hù)層保護(hù)器瞬間動(dòng)作，釋放電流，達(dá)到安全運(yùn)行的要求。

3.3 電力電纜饋線(xiàn)保護(hù)方式

在架空電力線(xiàn)路中，由于大多數(shù)情況下線(xiàn)路故障（如雷擊、風(fēng)害等）是暫時(shí)性的，斷路器跳閘后線(xiàn)路的絕緣性能（絕緣子和空氣間隙）能得到恢復(fù)，再次重合能成功，這就提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。但在電力電纜線(xiàn)路中，一旦出現(xiàn)故障，基本上都為永久性故障，故杭深線(xiàn)鐵路客專(zhuān)10kV電力貫通線(xiàn)路未設(shè)置投入重合閘保護(hù)方式。

在長(zhǎng)距離的供電電纜線(xiàn)路中，電纜相間短路故障是難以瞬時(shí)恢復(fù)的永久性故障，無(wú)法采用饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)重合的保護(hù)方式。因此，在鐵路客專(zhuān)電力貫通線(xiàn)路配電所內(nèi)貫通線(xiàn)饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)不設(shè)線(xiàn)路重合閘裝置。但對(duì)于長(zhǎng)距離供電電纜線(xiàn)路的單相接地故障，由于供電系統(tǒng)是采用小電阻接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)與大地之間用很小的電阻相連，若電纜線(xiàn)路一旦發(fā)生單相金屬性接地故障，就會(huì)產(chǎn)生高達(dá)幾百安培的接地電流，故必須設(shè)置零序電流保護(hù)，迅速可靠地將這個(gè)電流切斷，保證電纜線(xiàn)路的安全。若電纜線(xiàn)路一旦發(fā)生非金屬單相接地故障(這類(lèi)故障較多)，就會(huì)產(chǎn)生零序電流，作用于饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)的故障信號(hào)。小電阻接地系統(tǒng)中繼電保護(hù)的選擇性和靈敏度較好。

4 電纜施工注意事項(xiàng)

4.1 電力電纜的運(yùn)輸質(zhì)量控制要點(diǎn)

運(yùn)輸過(guò)程中，電纜盤(pán)要用合適方法加以固定，防止互相碰撞或翻倒，以免機(jī)械損傷電纜。電纜運(yùn)輸中嚴(yán)禁從高處扔下電纜或裝有電纜的電纜盤(pán)，嚴(yán)禁幾盤(pán)電纜同時(shí)吊裝，并檢查電纜封頭是否完好無(wú)損。

4.2 電力電纜的敷設(shè)及質(zhì)量控制要點(diǎn)

杭深線(xiàn)鐵路客專(zhuān)10kV電力貫通線(xiàn)路電纜經(jīng)過(guò)不同地段采取不同的敷設(shè)方式：①經(jīng)過(guò)橋隧地段時(shí)，沿橋隧兩側(cè)土建預(yù)留的電力電纜溝（槽）敷設(shè)，并要在隧道內(nèi)電力電纜溝鋪沙覆蓋，達(dá)到防火要求。②經(jīng)過(guò)路基地段時(shí)，沿路基兩側(cè)土建預(yù)留的電力電纜溝敷設(shè)。③經(jīng)過(guò)涵洞，a）當(dāng)為交通涵，路面標(biāo)高與原地面標(biāo)高一致或相差不大時(shí)，則于涵洞兩側(cè)設(shè)電纜井(土建預(yù)留)，采用暗埋鋼管通過(guò)；b)當(dāng)為排水涵或交通涵路面需下挖較深時(shí)，則沿自制電力電纜槽經(jīng)涵洞翼墻引至涵洞帽沿后，穿鋼管SC150保護(hù)過(guò)涵洞帽沿（鋼管直徑根據(jù)電纜截面規(guī)范要求定）。④站場(chǎng)內(nèi)一般沿土建預(yù)留的電力電纜溝敷設(shè)，局部地段直埋敷設(shè)，過(guò)路、過(guò)軌時(shí)穿鋼管保護(hù)敷設(shè)；進(jìn)入房間的電力電纜，溝、槽兩端必須封堵。

電力電纜過(guò)軌時(shí)沿土建預(yù)埋的鋼管過(guò)軌，單芯電纜的三相電纜應(yīng)穿于同一根鋼管內(nèi)，并在鋼管內(nèi)絞編敷設(shè)。當(dāng)橋隧相連處無(wú)預(yù)埋鋼管時(shí)，電纜過(guò)軌可從橋臺(tái)下繞行。

單芯電力電纜敷設(shè)要滿(mǎn)足“品”字型敷設(shè)且3km倒換（即換相），以消除供電距離長(zhǎng)而引起電容電流產(chǎn)生供電末端高電壓現(xiàn)象。

電纜敷設(shè)質(zhì)量控制。敷設(shè)電纜前，先進(jìn)行電纜配盤(pán)，根據(jù)電纜溝長(zhǎng)度及供電設(shè)備的距離，選擇適合的電纜盤(pán)，并根據(jù)電纜的電壓等級(jí)對(duì)即將敷設(shè)的電纜進(jìn)行測(cè)試，檢查電纜型號(hào)、規(guī)格、電壓等級(jí)是否符合設(shè)計(jì)要求，檢查電纜是否存在鎧裝壓扁，電纜絞擰、護(hù)層折斷等未消除的機(jī)械損傷。電纜敷設(shè)應(yīng)設(shè)專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，并緩慢勻速前進(jìn)，若采用人力牽引的方式進(jìn)行，敷設(shè)較長(zhǎng)電纜前，應(yīng)在電纜行徑的路線(xiàn)上每隔20m放一個(gè)電纜滑車(chē)，在路面磨擦太大的地方每隔10m放一個(gè)電纜滑車(chē)，在轉(zhuǎn)彎處放萬(wàn)向轉(zhuǎn)彎滑車(chē)，以防磨壞電纜的外絕緣層或受到機(jī)械性損傷。電纜敷設(shè)時(shí)，在電纜的兩端按技術(shù)規(guī)范要求預(yù)留長(zhǎng)度。

4.3 電力電纜固定與接續(xù)質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.3.1電力電纜固定的注意事項(xiàng)

①單芯電力電纜在施工中，有采用鋼支架的，有采用鋼質(zhì)保護(hù)管的，有采用電纜卡與架空敷設(shè)的。凡是在單芯電力電纜周?chē)纬射摚ㄨF）性閉合回路的，均會(huì)在閉合磁路中形成渦流，特別是在大電流電力電纜系統(tǒng)中，渦流更大。故在客專(zhuān)施工中要求使用非磁性卡件進(jìn)行固定電纜，并將三根單芯電纜成“品”字型綁扎固定。②電纜頭的固定位置必須在電纜頭應(yīng)力錐的下端，以避免電纜頭應(yīng)力錐及電纜頭接地線(xiàn)受到擠壓而使電纜頭受到損傷。

4.3.2防止電力電纜的彎曲半徑不夠引起的機(jī)械性損傷

由于電力電纜外徑較大，對(duì)彎曲半徑的要求也比較嚴(yán)格（YJV62-8.7/10kV型單芯電纜最小彎曲半徑為電纜外徑的20倍）。在施工中，如果彎曲角度過(guò)大，可能使導(dǎo)體內(nèi)部受到機(jī)械損傷，而機(jī)械損傷因被電纜絕緣層掩蓋而無(wú)法看到，即使測(cè)量回路電阻，絕緣和泄漏試驗(yàn)也很難發(fā)現(xiàn)缺陷，運(yùn)行時(shí)則在受損處發(fā)生過(guò)熱使電纜絕緣強(qiáng)度下降，直到出現(xiàn)故障。需要注意的是，電纜頭故障的原因是在電纜頭制作時(shí)，三根電纜頭長(zhǎng)度一致，與設(shè)備連接時(shí)由于受地形限制，中相電纜頭偏長(zhǎng)而成為拱形，電纜頭根部受損放電。應(yīng)采取措施，根據(jù)不同設(shè)備的連接，適當(dāng)縮短中相電纜頭連接長(zhǎng)度，使三相電纜頭均不受外力。由此可見(jiàn)，電纜施工過(guò)程中，要盡可能減少電纜受到的扭力，在電纜彎曲和預(yù)留電纜時(shí)，讓電纜處于自然彎曲，杜絕內(nèi)部機(jī)械損傷現(xiàn)象。

4.3.3電力電纜中間及終端接頭的施工注意事項(xiàng)

①10kV電力貫通線(xiàn)路應(yīng)做好路徑的選擇，精確測(cè)量，按定盤(pán)尺寸提報(bào)物資計(jì)劃，盡可能不進(jìn)行電纜中間接頭，如確有必要時(shí)，電纜中間接頭的布置要滿(mǎn)足下列要求：“品”字敷設(shè)的三根電力電纜的接頭位置相互錯(cuò)開(kāi)0.5m以上；橋上電纜槽內(nèi)敷設(shè)的接頭，應(yīng)用托板托住固定；橋下電纜槽內(nèi)敷設(shè)時(shí)，除電纜接頭盒外面應(yīng)有防止機(jī)械損傷的保護(hù)盒(環(huán)氧樹(shù)脂接頭盒除外)，盒內(nèi)宜注以瀝青；距接頭50m范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)行蛇形敷設(shè)，保證蛇形敷設(shè)量不得少于直線(xiàn)段的5m。②電力電纜終端頭和中間頭的制作應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求應(yīng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)考試合格的熟練技術(shù)工人持證上崗，進(jìn)行制作。制作前，先進(jìn)行電纜測(cè)試，測(cè)試值必須達(dá)到技術(shù)要求。制作好的電纜終端頭和中間接頭應(yīng)保證電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度可靠，并進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)、直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)和相位試驗(yàn)，滿(mǎn)足電氣試驗(yàn)要求。制作過(guò)程中要保持清潔、干燥、不傷及電纜絕緣層和絕緣強(qiáng)度，制作前后必須用兆歐表進(jìn)行電纜絕緣測(cè)試，要求絕緣電阻必須滿(mǎn)足規(guī)范要求。電纜頭制作必須連續(xù)作業(yè)，一次性完成，防止受潮。

4.3.4電力電纜防潮

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，中、低壓電力電纜故障大部分為電纜中間接頭和終端頭故障，而中間接頭和終端頭故障則大部分是因密封不良，潮氣侵入而造成絕緣程度下降，而中、低壓電力電纜網(wǎng)多采用樹(shù)枝狀供電方式，電纜終端頭數(shù)量較多，因此把好電纜終端頭和中間接頭堵漏密封關(guān)是保證電纜安全可靠運(yùn)行的重要措施之一。

5 結(jié)論

綜上所述，提高客專(zhuān)電力貫通線(xiàn)路電纜供電的可靠性，首先要從供電方式選擇、電力電纜選型、電纜敷設(shè)、電纜終端頭及中間接頭制作等方面綜合考慮，并加強(qiáng)電力各分部工程搭接施工、電纜敷設(shè)施工、電纜頭附件施工進(jìn)行過(guò)程質(zhì)量控制，確保敷設(shè)工藝，才能最大限度地發(fā)揮電力電纜供電的優(yōu)越性，減少電力故障發(fā)生，確保鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全運(yùn)行。

[1] 謝鵬程.電力工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)用大全[M]. 銀川: 寧夏大地出版社, 2004.

[2] 魏書(shū)寧, 龔仁喜, 劉珺. 電力電纜故障檢測(cè)的方法與分析[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化, 2005(3): 124-126.