关键词：高速铁路；电缆外护套；电缆头
引言
我国的高速铁路，普遍采用了全电缆电力贯通线的模式。虽然电缆与架空线相比有很多优点，但是由于电力电缆的分布电容很大，甚至是架空线的几十倍，所以对地的电容电流很大，电缆使用比例的提高，明显增加大了电力贯通线对地的电容电流和相间电容电流。铁路沿线负荷点多，负荷小，电容电流的增大会使系统容性无功过剩，导致贯通线电压升高，甚至超出允许范围，不仅不利于设备的正常运行，更对铁路系统的安全运营产生巨大隐患。电力电缆贯通线的调压研究对保障高速铁路的安全运行具有重要的意义。
1高速与普速铁路电力电缆的选型与敷设方式
普速铁路电力贯通线和自闭线一般是电缆与架空混合线路，且以架空线为主。普铁电缆采用三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆，导线截面贯通线一般为70mm2，自闭线为35一50mm2。电缆一般采取埋地敷设，在隧道内采取电缆沟或沿隧道内壁敷设。我国高铁10kV贯通线电缆是引进欧洲和日本高铁技术中的组成部分，现行高铁电力设计规范为新建两路10kV电力贯通线路，全线采用单芯交联聚乙烯、非磁性材料恺装铜芯电力电缆，导线截面一级负荷贯通线为50mm2，综合负荷电力贯通线为70mm2。高铁电缆都是在铁路两侧的电缆沟内敷设。普速与高速铁路的贯通线电缆是有明显区别的:一是电缆选型不同;二是敷设方式不同;三是对供电的可靠性要求不同。因此必须采取科学合理的方法和手段，正确选择合适的电缆故探设备，才能快速准确查找到电缆故障。
2高速铁路电缆贯通线路的故障分析
2.1电力电缆本体故障
全电缆电力贯通线宜采用单芯电缆，单芯电缆应该采用非磁性金属铠装层，不得在现场使用未经非磁性有效处理的钢制电缆，绝缘采用交联聚乙烯。大多数的电缆故障是由于电缆的外护套在施工的过程中遭到破坏。电缆的钢铠暴露在外边，使得破坏点的钢铠与大地形成了环流，使得破坏点处的电流过大，长时间的电流流过使得发热，进而能够烧坏护套和内垫层，最终导致电缆绝缘层损害而击穿。过高的温度将会使得电力电缆贯通线的损害是一个永久性的损坏过程，超过电力电缆贯通线的承受范围，电力电缆的将会被淘汰使用，寿命大大的减小。电缆外护套损伤，铠装直接与大地相连形成环流，在环流长期作用下，产生的电、热和腐蚀效应，由表向里的腐蚀烧伤最终将会造成电力电缆贯通线的主绝缘破坏。
2.2外力损伤
电缆出现外力损伤的原因主要是施工机械如挖掘机、推土机、载重汽车等直接损坏电缆，从而造成故障发生短路跳闸或伤及绝缘而留下事故的隐患，由于铁路正处于快速发展的阶段，新线建设及改造施工现场比比旨是，尤其是临近既有线施工很容易发生外力损伤类型的电缆故障或隐患，实际运行中显示，普速铁路发生外力损伤型电缆故障相对较多。
2.3电缆头的故障
在铁路的牵引供电系统为单相的供电系统，电力电缆贯通线比较密集的场地，是一个非常不对称的电磁生产源在牵引供电中的回流将会沿着钢轨流回大地，电磁环境的存在将导致铁路沿线敷设的电力电缆贯通线的周边的温度升高[2]。高速铁路运用全电缆电力贯通线，工况非常复杂，尤其是在长距离的输电的电力电缆贯通线路的相间电容和对地电容等因素，使得高速铁路电力电缆贯通线因温度升高绝缘老化致使事故的发生的概率非常的大，比其他的场合都高，根据现场的事故的总结分析可知，电力电缆贯通线的损坏故障超过一半都是发生在电缆头处。
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3电力电缆贯通线故障的判断及防护措施
3.1行波波速的确定
现有行波测距法的研究与应用多采用经验波速作为行波的波速，而实际上行波在电缆线路传输的过程中将发生衰减，并包含丰富的频率成分，不同频率的行波其衰减程度和速度也不同，频率越高衰减越快，传播速度也越快。因此，以一个经验值代替实际的行波波速进行故障测距，必然会造成较大的误差。
3.2电缆故障的判断
针对以上问题，发生电力电缆故障后，先要对电缆故障进行一个基本的判断，才能根据电缆故障的类型来选择不同的故障方法进行查找。其中故障分为开放性故障和封闭性故障，在进行定点时，开放性故障比较容易查找。按照其位置分类分为电缆本体故障和电缆头故障，尤其是电缆中间头的故障发生较多。按照绝缘电阻的大小可分为低阻故障、高阻故障和闪络性故障。判断故障前先进行绝缘电阻的测量，以便选择合适的测距方法，进而测定故障距离。电缆故障测试过程分为测距和定位两个过程。
3.3电缆的防护措施
电缆故障定位主要采用以下方法：（1）声磁同步法。声磁同步法定位原理为：声音信号与磁信号在同一介质中传播速度不一样，用专用的仪器探头对两种信号进行检测，记录两种信号从探头到故障点的时间，声音传播时间最短地点即为故障点。这种定位方法主要用于电缆闪络性故障和高阻故障。（2）声测法。利用专用的高压信号发生器，将l0kV直流电压加入故障电缆中，此时故障点就会被反复击穿而放电，并且发生机械振动。此时利用灵敏度极高的声电转换器，在地面完成电缆振动波向电信号的转换，并将此信号做放大处理，使用专用仪表测试声音的强弱，声音最强处即为故障点。这种故障定位原理简单，操作简便，但这种定位方法不适用于低阻故障定位，其原因是低阻故障释放的电量较小，给信号采集工作增加难度。（3）音频感应法。在故障电缆短路相芯线之间接通lkHz的音频电流，音频电流会发生电磁波，电磁波信号会通过电缆传播，沿电缆方向利用仪器探头收集电磁波信号，并将信号送入专用的信号检测仪器中，音频信号最强点为故障点。这种故障定位方法主要用于低阻故障，具有操作简单、使用设备少等优点，但故障定位的精确性略差。
结语
铁路是国家重要基础设施、国民经济大动脉和大众化交通工具，对我国社会经济又好又快发展和国防起着不可替代的全局性支撑作用，现阶段我国的电气化高速铁路得到了不断的发展。高速铁路的供配电系统对高速铁路的正常运行具有重要意义。随着铁路线路中的用电负荷越来越多，电力电缆广泛投入使用，因此采取措施降低电缆事故发生，提高电缆的利用率，推动电气设备的状态检修，对于保证铁路行车安全具有重要意义。
参考文献
[1]杜智亮.电气化铁路10kV电力电缆头发热分析与安全监测[D].西安：西安理工大学，2019.
[2]何学锦.电力电缆过电压检测方法建模与分析[D].杭州：浙江大学，2019.
[3]何佼.高速铁路区间电力电缆贯通线敷设中的常见问题及应对措施[J].中国高新科技，2019(14)：84-86.
[4]徐根厚.铁路电缆贯通线继电保护方案研究[D].成都：西南交通大学，2018.
[5]庞久宗.高速铁路电力电缆施工技术浅析[J].成铁科技，2019,(2)．
[6]陶力军.武广高速铁路电力工程设计[J].铁路技术创新，2018,(4).
[7]魏金蓉.电力电缆故障测寻技术及应用研究[J].动力与电气工程．2018,(4).
论文作者:李嗣国
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
标签：电缆论文; 故障论文; 电力电缆论文; 铁路论文; 高速铁路论文; 信号论文; 护套论文; 《中国电业》2019年 23期论文;