淺談高鐵27.5kV高壓電纜運行全過程質(zhì)量控制

萬桂英 戴 晉

1中國鐵道科學研究院集團有限公司研究生部 北京 100089

2中國鐵路成都局集團有限公司重慶供電段 重慶 400000

3中國鐵道科學研究院集團有限公司 北京 100089

正文：

一、緒 論

我國高鐵新建300km/h的牽引變電所亭大部分都使用集成度高、少維護的GIS開關(guān)柜，GIS開關(guān)柜的進出口連接廣泛應用27.5 kV交聯(lián)聚乙烯高壓電纜，使用27.5kV高壓電纜具有受外界影響小、占地面積和空間小、且安全可靠性高等優(yōu)點，因此在當前高鐵線路牽引變電所、亭上得到廣泛應用。但是隨著27.5kV高壓電纜的廣泛應用，對27.5KV高壓電纜的專業(yè)化維護管理要求越來越高，多條高鐵線路發(fā)生過27.5kV高壓電纜故障從而影響高鐵的正常供電。為了強化樹立“高鐵無小事”的觀念，適應高鐵的安全高效的管理模式，那么就必須加強對高鐵27.5KV電纜科學有效的專業(yè)化管理，預防27.5kV高壓電纜發(fā)生故障，本文重點研究27.5kV高壓電纜的全過程質(zhì)量控制。

二、27.5KV高壓電纜的運行壽命周期及故障成因分析

要做好27.5kV高壓電纜的全過程質(zhì)量管理，就必須掌握電纜運行在不同的周期，發(fā)生的故障類型不同，掌握27.5kV高壓電纜的運行周期，27.5kV高壓電纜運行壽命大致可以分為三個階段，早期故障期－穩(wěn)態(tài)期－老化期，通過多條高鐵線運行運行經(jīng)驗總結(jié)，27.5kV高壓電纜故障多發(fā)生在投入使用的早期故障期及晚期老化期。對于運維單位來講，要想科學有效的管理高壓電纜預防發(fā)生電纜故障，那么必須搞清楚電纜故障的成因，故障點，故障類型，才能夠?qū)ΠY下藥。

高壓電纜運行壽命周期-故障率

1.早期故障期

27.5 kV高壓電纜在投入運行前三年，稱之為早期故障期，由于設(shè)計、材料、施工質(zhì)量等因素造成高壓電纜及其附件本身存在設(shè)計缺陷、材料問題、制造工藝不規(guī)范、接地不合格、施工安裝問題等使27.5kV高壓電纜在運行初期故障頻發(fā)。案例：2015年10月，在XX客專試運行初期，某牽引變電所饋線供電臂27.5kV高壓電纜頭炸裂導致饋線跳閘。上海電氣化鐵路自2006年7月開通后，27.5kV電纜發(fā)生的故障達10次故障之多，武廣高鐵開通后，也多次發(fā)生27.5kV電纜頭爆炸的現(xiàn)象。

2.穩(wěn)態(tài)期

27.5 kV高壓電纜經(jīng)過早期故障期后，問題被逐一排查解決，開始進入穩(wěn)態(tài)期，穩(wěn)態(tài)期一般是在電纜投入運行的3－20年期間，在此期間電纜運行比較穩(wěn)定，故障率相對降低，此期間發(fā)生的故障多是因為外力破壞、過電壓、或電纜外護套受潮或附件呼吸效應進潮而發(fā)生沿面放電等造成的故障。

3.絕緣老化期

隨著27.5kV高壓電纜運行壽命達到晚期，電纜本體絕緣樹枝逐漸老化變質(zhì)、材料及附件因長期運行電熱老化加劇，使聚氯乙烯電纜運行故障率大幅上身。外力破壞等造成高壓電纜在日常運行過程中發(fā)生電纜故障。

三、27.5kV高壓電纜全過程質(zhì)量監(jiān)控

為了降低27.5kV高壓電纜運行早期、穩(wěn)定期、絕緣老化期的故障率，運維單位必須組建一支專業(yè)的27.5kV高壓電纜隊伍，對高壓電纜的整個壽命周期進行精細化科學管理。

1.早期預防

運維單位安排高壓電纜專業(yè)人員提前介入，從27.5kV高壓電纜的設(shè)計選型、生產(chǎn)制造過程、現(xiàn)場施工工藝等進行控制，防止在此期間因設(shè)計選型錯誤、生產(chǎn)工藝及材質(zhì)不過關(guān)及在現(xiàn)場施工工程中的野蠻施工，電纜頭制作工藝不達標等問題的出現(xiàn)給后期設(shè)備運行留下隱患。做好以上各個環(huán)節(jié)的控制，在27.5kV電纜投入運行初期能夠大大的降低電纜故障率，確保設(shè)備穩(wěn)定運行。并在此階段做好27.5kV電纜的設(shè)備履歷參數(shù)，包括材料、走形路徑、長度、投運前的狀態(tài)及試驗數(shù)據(jù)情況等便于后期的運維管理。

2.運行期控制

運行初期一般是電纜故障的高發(fā)期，對于新投運的27.5kV高壓電纜，運維單位必須組織27.5kV高壓電纜班組對新投運的設(shè)備開展全面的排查整治專項檢查，通過利用各種先進設(shè)備、試驗儀器等監(jiān)測手段對電纜設(shè)備開展全面隱患排查。例：成渝客專在投運初期，成都局重慶供電段電纜班組在利用紅外成像儀開展日常高壓電纜巡視時，多次發(fā)現(xiàn)27.5kV高壓電纜局部運行溫度過高，通過檢查發(fā)現(xiàn)，永川東分區(qū)所巡檢利用熱成像儀發(fā)現(xiàn)一饋線電纜局部溫度過高，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是電纜頭放電引起、在巡視電纜夾層時發(fā)現(xiàn)“護層保護器”運行溫度125度，超過警戒值，經(jīng)后期檢查處理發(fā)現(xiàn)是一電纜的過電壓保護器損壞；2016年3月10日電纜工區(qū)發(fā)現(xiàn)利用熱成像儀在巡視江北開閉所上網(wǎng)電纜時發(fā)現(xiàn)溫度高于電纜正常運行溫度，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)接地線螺絲未緊固，緊固后故障排除。因此可以看出在投入運行初期開展專項隱患排查是非常必要的。

2016年1月21日利用熱成像儀檢查發(fā)現(xiàn)“護層保護器”運行溫度125度

同時因前期野蠻施工造成的電纜外皮破損，需要采用電纜修復技術(shù)對電纜進行修復。電纜修復技術(shù)是一種電介質(zhì)絕緣增強技術(shù)。主要是由硅氧烷、脫水異丙醇溶劑和一種金屬催化劑組成，通過將電纜修復液涂于水樹老化的交聯(lián)聚乙烯電纜表層，修復液中的硅氧烷與水發(fā)生聚合反應，生產(chǎn)新的硅氧集團有機化合物和甲醇。通過聚合反應清除了絕緣體上表層水樹中的水分子，阻止水樹的進一步增長。

運行一段時間后，隨著電纜隱患及故障的處理后，電纜運行進入穩(wěn)定期，故障率較低，在此運行期間，定期開展對高壓電纜巡視巡檢及周檢，加強對運行數(shù)據(jù)的分析，通過數(shù)據(jù)分析查找其中可能存在的隱患。對一些運行環(huán)境較惡劣、運行過程中曾經(jīng)發(fā)生過故障或隱患、運行負荷較大、運行溫度偏高的27.5kV高壓電纜設(shè)備作為重點監(jiān)控對象，加強日常的運行維護管理。

3.衰退老化期

高壓電纜設(shè)備運行到一定時期開始逐步進入衰退老化期，在此階段電纜故障率開始增加，運維單位需要加強高壓電纜設(shè)備的運維管理，在27.5kV高壓電纜接近或達到報廢年齡時，需要對電纜資產(chǎn)壽命周期進行全面評估， 27.5kV高壓電纜運維成本與更新改造經(jīng)濟成本進行對比分析。從而使高壓電纜能夠從經(jīng)濟角度達到“有效使用”期限。

四、結(jié)論

隨著近年大量高鐵的修建，27.5kV高壓電纜在牽引供電系統(tǒng)中得到廣泛應用，通過有效可控的管理，科學的技術(shù)手段對27.5kV高壓電纜進行監(jiān)控分析，提前預防和發(fā)現(xiàn)27.5kV交聯(lián)聚乙烯電纜在運行過程中的隱患，掌握利用先進的技術(shù)手段處理高壓電纜缺陷，從而延長了27.5kV交聯(lián)聚乙烯電纜的使用壽命，大大減低高鐵運維成本。