摘要：本文针对高速铁路25kV牵引供电电缆外护套出现的故障，分析了外护套破损带来的危害，并阐述了在新线介入、运营管理阶段需要关注的事项，以便保证电缆的可靠运行。
关键词：电缆；外护套；故障；措施
引言
高速铁路牵引变电所亭普遍使用GIS开关柜，其25kV馈出广泛采用电缆进出方式，一旦发生电缆绝缘击穿情况，势必中断接触网供电影响行车，同时电缆属于隐蔽工程，不利于故障查找处置，于是保证电缆状态良好至关重要。2014年至今，上海局管内已出现多起因电缆外护套损伤导致主绝缘击穿的故障，且这种故障必须经过很长时间才会出现，日常的常规检查并不以发觉，有必要对25kV牵引供电电缆因外护套导致的故障原因进行深入分析，并提出相应的改进措施，以提高牵引供电系统运行的稳定可靠性，确保铁路运营安全。
1 25kV牵引供电电缆的结构
25kV牵引供电电缆结构如图所示。文章所指的外护套，是指外护层、钢铠、内护层和铜屏蔽层的统称。
电缆结构示意图
2外护套破损的危害
25kV牵引供电电缆为单芯电缆，电缆导体（铜芯）和铠装层、铜屏蔽层之间类似绕组为一圈的单相变压器，根据电磁感应原理，由电缆导体产生的磁通量在电缆铠装层、铜屏蔽层产生感应电压，感应电压值与电缆电流、电缆长度和排列方式有关。为消除感应电压，电缆铜屏蔽层、铠装层必须接地，无论电缆长度大小，铜屏蔽层、铠装层有一端会直接接地。若电缆外护套产生破损，而破损点刚好处于抱箍、支架等处所，则相当于产生铜屏蔽层或铠装层两点直接接地的情况，这样就会和大地构成回路，产生感应电流，继而发热，最终烧损电缆[1]。另一种情况，就是空气中的水分通过外护套破损处逐渐侵入电缆本体，在交变电场的不断冲击下，这些水分就不断进入到绝缘层深处，变成了树枝状，形成水树枝，导致电缆绝缘下降。同时，水树枝发展过程中，因环境中的离子成分及伴随的化学反应，水树枝尖端的电场强度随水树枝长度的增加不断增强，当水树枝增长到一定强度时，尖端会发生放电现象，形成电树枝。电树枝一旦形成，将在短时期内迅速击穿电缆绝缘，从而导致变电所跳闸，供电中断。
3常见的电缆外护套故障
3.1电缆沟支架损伤电缆外护套
电缆沟内电缆支架一般采用角钢支撑，正常情况下，电缆应防止在角钢的某一平面上且应有护垫，但因未添加护垫或角钢安装不牢，导致角钢会发生倾斜变形。在电缆重力作用或因电缆沟盖板断裂产生的压力下，电缆与角钢的直角相接触，造成电缆外皮受损，最终导致电缆绝缘击穿，中断供电[2]。
3.2电缆爬架、抱箍处外护套损伤
电缆在沿桥墩安装至桥面时，一般采用电缆爬架和抱箍，多采用非磁金属材料，以防止形成环流。但在电缆上桥处所进行固定时，因未采取有效的保护手段，导致在固定电缆的处所，电缆因自重、转角压迫等原因造成外护套受损。而受损的处所，一旦位置离地面较高，则处置难度较大，对运营造成的影响也随之加剧。
3.3电缆上桥孔处外护套损伤
电缆在沿桥墩安装至桥面后，会从桥梁预留的电缆孔穿过，然后进入电缆沟或直接上杆安装。但实际情况是电缆孔处缺少防护，且电缆在电缆孔处都会形成转角，在转向力作用下，电缆外护套与电缆孔边缘挤压相磨，极易受损。同时，由于电缆孔在桥梁电缆沟内，难以发现，因此对电缆的运行也形成隐患。
3.4直埋区段的电缆外护套损伤
直埋区段的电缆属于彻底的隐蔽工程，日常无法进行巡视检查。从故障案例看，多数是施工阶段造成电缆外护套损伤，最终导致电缆故障。
4应对措施
4.1规范施工质量
尽管铁路施工规范对25kV牵引供电电缆有明确的规定，但施工单位及监理单位在施工过程中，工期、盯控不力等各种因素，往往会造成各种问题：施工开挖致表皮破损；铁锹等人为意外损坏；电缆转角处无护垫保护致电缆拐弯处破损；未用专业电缆输送机敷设，导致电缆在人力拖拉过程中磨破；电缆沟盖板破损砸伤电缆；电缆沟内支架、上桥桥架、上杆抱箍等与金具接触处所缺少防护；电缆外护套过薄等。尤其是缺少电缆护垫的情况，极大可能造成电缆故障的发生。确保电缆施工质量，建设、施工、监理单位各司其职，严格按照规范施工，不得有丝毫纰漏，尤其是监理单位应做好施工过程的盯控[3]。电缆具体的施工要求此处不再赘述，需要着重提出的是，电缆必须采用非磁性金具铝合金卡箍固定，同时电缆与其他物体接触的地方必须用绝缘胶垫保护，从根本上解决外护套破损问题。
4.2提高运营单位的前期介入及验收质量
（1）提升介入及验收人员的业务素质。在进行人员培训时，除明确相关的规范外，可以采用故障案例教学，使参与人员更清楚地掌握重点，认识到盯控不力带来的危害，从而促使在作业现场有重点地进行过程监督。同时，为确保培训质量，介入培训建议根据施工单位的进度分步开展，每个阶段明确介入要求，提升介入质量[4]。（2）确保有足够的介入及验收人员。由于施工单位施工面比较分散，因此必须有足够的人员对各个施工环节进行盯控。建议在介入时，按照运营后的车间及工区编制配置介入人员，从而保证介入、验收、接管运营全是同一部分人员担任，除保证质量外，也可以确保人员对设备的熟悉掌控，为安全运营奠定基础。（3）强化对电缆的检查。由于电缆多为隐蔽工程，因此在电缆施工时，重点应做好过程监督，确保直埋电缆无外力破坏、电缆沟按照规范施工、电缆支架稳固良好、电缆与其他物体接触的地方必须用绝缘胶垫保护等。同时，在电缆投运前，对电缆外护套进行绝缘或耐压测试，检验其效果，对发现的问题要求施工单位进行处置并强化验收盯控，防止电缆带病运行。
4.3运营后的检测手段
（1）对于已开通线路的电缆进行一次全方位检查，重点检查电缆沟内的支架是否稳固、电缆固定处所是否安装护垫、电缆沟及直埋电缆有无被外界环境损坏的可能等，同时对电缆接地、电缆头温度、电缆外观、电缆沟有无积水等同步检查，弥补先前介入及验收工作的缺陷，为安全运营提供基本的技术资料保证。（2）安装电缆环流监测装置。目前石济、西成等线路已安装了电缆环流监测装置，主要方式是将电流互感器安装在电缆头铜屏蔽层、铠装层接地辫子上，如果电缆外护套出现破损问题，则绝缘质量下降，接地时就会形成环路，从而出现电缆护层环流，电流互感器将感应到的数值转化为数字信号并传送至监控中心，实现现场监测数据的显示及报警。此种方式建议在对电缆进行过系统的检查测试后可以安装环流监测装置，以便节约人力物力，提升工作效率及便捷性[5]。
结束语
25kV牵引供电电缆外护套的检测及保护对铁路供电有着至关重要的保障作用，在后续的新线建设及接管中，各级人员对电缆外护套的检查及盯控应引起足够的重视，进一步加强施工质量控制，提高运营维护能力，完善各项管理措施，确保电缆运行安全可靠。
参考文献：
[1]郭敏，金庆忍，陈卫东.谐波约束下轨道交通牵引供电电缆设计方法研究[J].电器与能效管理技术，2018（03）：59-64.
[2]张健.京沪高速铁路27.5 kV供电电缆接地问题探讨[J].电气化铁道，2017，28（05）：86-90.
[3]彭涛，陈剑云.AT牵引供电对电力电缆感应电压仿真分析[J].华东交通大学学报，2017，34（05）：113-119.
[4]高枫.高速铁路27.5kV牵引供电电缆的应用改进[J].铁道技术监督，2017，45（06）：30-34.
[5]唐青林.高铁牵引供电电缆敷设的施工方法与接地方式的选取[J].中国高新技术企业，2017（06）：193-194.
论文作者:李超人,宗学营,母义远
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/10
标签：电缆论文; 护套论文; 电缆沟论文; 故障论文; 处所论文; 环流论文; 护垫论文; 《基层建设》2019年第18期论文;