鐵路電力電纜故障原因與預(yù)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(yù)防措施

巴德志
（北京鐵路局，北京100038）

隨著我國高速鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，鐵道供電系統(tǒng)中電力電纜因占地面積小，受自然環(huán)境影響小，運(yùn)行維護(hù)工作量輕等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用越來廣泛。然而電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)在一定程度上決定著鐵路供電可靠性和安全性。如何預(yù)防電纜故障，降低電纜運(yùn)行中的故障率，提高供電的可靠性，順利完成鐵路運(yùn)輸任務(wù)，是鐵路電力工作者不懈努力的目標(biāo)。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(zhì)量控制、運(yùn)行監(jiān)測、日常檢修進(jìn)行了分析、總結(jié)。

電纜故障原因預(yù)防措施

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

1　電力電纜故障原因

無論在生活還是生產(chǎn)中，電纜故障都具有很大的危害，輕則導(dǎo)致停電停產(chǎn)，重則導(dǎo)致觸電造成人員傷亡，甚至還可以引起火災(zāi)，后果相當(dāng)嚴(yán)重。因此，定期對電力電纜進(jìn)行檢查，及早發(fā)現(xiàn)電力電纜的運(yùn)行隱患并加以消除是保證電力電纜安全運(yùn)行、防止電纜故障發(fā)生的重要措施。電力電纜按照導(dǎo)致事故原因可以分為外部因素和內(nèi)部因素。外部因素主要是機(jī)械損傷造成的，內(nèi)部因素主要是由絕緣老化變質(zhì)導(dǎo)致的。

1.1機(jī)械損傷

機(jī)械損傷主要是指電纜敷設(shè)過程中因拉力過大或彎曲過度而導(dǎo)致絕緣和護(hù)層的損壞，以及施工和交通運(yùn)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(jī)械性損傷多數(shù)是由于工作人員在電纜安裝過程中未能嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)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(shè)、交通改造施工中，開挖敷設(shè)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(shù)要求敷設(shè)電纜導(dǎo)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(nèi)混入水蒸氣，經(jīng)過一段時間后形成閃絡(luò)性故障。

（3）外部環(huán)境變化導(dǎo)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(dǎo)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(guī)范，車輛通過有晃動導(dǎo)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(xiàn)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(jié)構(gòu)不嚴(yán)密，或密閉工藝不良，有縫隙會導(dǎo)致受潮，絕緣性能降低。

②電纜護(hù)套被異物刺穿，或被化學(xué)腐蝕，電解腐蝕等，導(dǎo)致保護(hù)層失效。

③電纜本身存在質(zhì)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(chǔ)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(hù)套損傷，造成主絕緣下降并擊穿。

1.2絕緣老化變質(zhì)

電纜長期在電和熱的作用下其物理性能會變化，導(dǎo)致絕緣性能下降。尤其是過負(fù)荷運(yùn)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(dǎo)致電纜薄弱處或接頭處被擊穿。

2　針對電力電纜故障的預(yù)防措施

2.1合理選擇電纜路徑

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

2.2加強(qiáng)施工管理

（1）電纜的敷設(shè)。電纜敷設(shè)質(zhì)量不合格，敷設(shè)施工操作的不規(guī)范，會比較容易造成電纜保護(hù)層的破損以及電纜的機(jī)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(zhuǎn)彎角度過大，可能導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)部的機(jī)械受損，然而機(jī)械受損問題由于受到電纜絕緣層的掩蓋而不能被發(fā)現(xiàn)，這樣一來，內(nèi)部發(fā)生機(jī)械損傷的導(dǎo)體，在運(yùn)行的過程中會因溫度增加而導(dǎo)致該處電纜絕緣層絕緣強(qiáng)度的削減，從而容易引發(fā)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(zhuǎn)彎角度，盡量能夠讓電纜處于自然彎曲狀態(tài)，杜絕因電力電纜的轉(zhuǎn)彎而造成的機(jī)械性損傷問題的出現(xiàn)。

電纜敷設(shè)時一定要確保電纜敷設(shè)前后做好電纜外護(hù)套的檢查工作，同時還要檢驗(yàn)電纜兩端是否受潮，另外還要對電纜導(dǎo)體的通斷情況以及電纜相相、相地之間絕緣情況進(jìn)行嚴(yán)格的檢測。電纜的敷設(shè)要排列整齊，有必要的話需要進(jìn)行加固操作，而且要求并列敷設(shè)的電纜之間的距離滿足相應(yīng)的規(guī)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(qiáng)度最低的地方，是電纜故障最容易出現(xiàn)的地方，所以應(yīng)在電纜終端頭和中間接頭的地方預(yù)留足夠的電纜來預(yù)防電纜事故的發(fā)生。其次電纜終端頭和中間接頭處所選用的絕緣材料應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求。再有電纜事故的發(fā)生多數(shù)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(fā)的。因此在電纜敷設(shè)的過程中一定要注意這些特殊位置以及其他相關(guān)設(shè)備的防潮問題。還有就是施工中剝電纜時，要小心仔細(xì)，特別是剝半導(dǎo)體層時，不得劃傷主絕緣及半導(dǎo)體層，必須嚴(yán)格按照規(guī)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(jìn)入。最后，對于施工人員，要加強(qiáng)培訓(xùn)提高工藝水平和責(zé)任心，嚴(yán)格按照（3）按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)電纜。在電力電纜工程施工后還需要按相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行交接試驗(yàn)及運(yùn)行監(jiān)督預(yù)防性試驗(yàn)。檢查安裝敷設(shè)過程中是否損傷了電纜；在電纜運(yùn)行中定期進(jìn)行試驗(yàn)，監(jiān)視電纜運(yùn)行中質(zhì)量變化情況，以便及時維修、更換、保證正常供電。

施工標(biāo)準(zhǔn)、要求施工。

2.3注重日常運(yùn)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(yùn)行質(zhì)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(qiáng)電纜線路的運(yùn)行管理。要求對電纜線路勤巡視，細(xì)檢查，按時進(jìn)行溫度測量，防止因電纜頭過熱而引發(fā)電纜故障。

2.4充分利用電纜在線監(jiān)測技術(shù)

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(yùn)行狀況進(jìn)行檢查。從經(jīng)濟(jì)角度和技術(shù)角度來說，計劃檢修都有很大的局限性，例如定期試驗(yàn)和檢修造成了很大的直接和間接經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，許多絕緣缺陷和潛在的故障無法及時發(fā)現(xiàn)。如何保證電纜不因過載、過熱等情況突發(fā)大的運(yùn)行安全事故，僅靠大量增加運(yùn)行人員數(shù)量來應(yīng)對電力隧道的迅速增長和管理壓力已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段來提高電纜運(yùn)行維護(hù)水平是當(dāng)務(wù)之急。

（1）在線監(jiān)測電纜負(fù)荷電流，防止過負(fù)荷運(yùn)行。電纜超負(fù)荷運(yùn)行，會導(dǎo)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(fā)生擊穿事故，大大降低電纜壽命。因此，應(yīng)根據(jù)電纜敷設(shè)方式、運(yùn)行條件、環(huán)境溫度、并列條數(shù)對電纜長期允許載流量進(jìn)行校核并作出規(guī)定。運(yùn)行中對電纜載流量進(jìn)行測量實(shí)時監(jiān)測，確保其不超過規(guī)定值，避免長期過負(fù)荷運(yùn)行造成的電纜故障。

（2）實(shí)時監(jiān)測電纜溫度，防止電纜過熱。電纜故障發(fā)生常伴隨著局部溫度的升高。安裝溫度監(jiān)測裝置，實(shí)時反映電纜的溫度狀況，有利于了解電纜的運(yùn)行狀況，防止電纜過熱，及時發(fā)現(xiàn)電纜隱患，避免故障發(fā)生。

（3）局部放電監(jiān)測。交聯(lián)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(tài)。同時根據(jù)數(shù)據(jù)庫，做出可靠地判斷，達(dá)到評估電纜老化狀態(tài)和剩余壽命的目的。

（4）接地電流監(jiān)測系統(tǒng)?？梢詫﹄娎|的護(hù)套電流的波形、幅值大小進(jìn)行監(jiān)測和報警，對電纜護(hù)套的歷史電流進(jìn)行取樣存盤，并通過電流曲線分析其性能的變化，實(shí)時監(jiān)測電纜的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到預(yù)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(jiān)測到溝道內(nèi)水位情況，及時發(fā)現(xiàn)由于外部給水管路跑水或降雨造成電力溝道內(nèi)積水的情況。通過水位監(jiān)測報警，及時發(fā)現(xiàn)隱患點(diǎn)所在位置及水位數(shù)值，為及時有效處置提供技術(shù)支撐，對積極改善電纜溝道運(yùn)行環(huán)境，保證電力電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。

經(jīng)過分析造成電纜故障的原因主要是機(jī)械損傷、過負(fù)荷運(yùn)行、電纜頭缺陷等。為防止電纜故障的發(fā)生，提高電纜運(yùn)行的可靠性，通過合理選擇電纜路徑、加強(qiáng)施工質(zhì)量過程控制，提高施工工藝水平，廣泛應(yīng)用在線監(jiān)測電纜負(fù)荷電流，監(jiān)測電纜溫度、局部放電等技術(shù)手段，強(qiáng)化電纜日常巡視檢查制度，從而使供電安全運(yùn)行得到有效保障。