27.5kV供电电缆常见故障分析及对策
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【摘 要】本文主要对27.5kV供电电缆常见故障进行总结，对其原因进行分析并提出有效防范措施，有效指导了27.5kV供电电缆的安装及日常检修维护工作。
【关键词】27.5kV；电缆；故障；分析；对策
引言
随着电气化铁路建设的快速发展，受地形和环境因素的影响，27.5kV供电电缆（以下简称电缆）的使用越来越普遍，因电缆故障影响行车的情况也越来越多。太中银铁路西安铁路局管内自2010年12月开通运营至今已发生3起27.5kV供电电缆故障，对安全供电和运输组织造成了严重的干扰。
1 供电电缆的结构
1.1电缆的主要结构
27.5kV 交联聚乙烯绝缘铜芯电缆供电电缆主要由外护套、铠装层、隔离层、绝缘层、导体等部分组成。（见图1）
1.2各部分的主要组成
导体为紧压圆形绞合铜导体，绝缘内屏蔽（导体屏蔽）采用超光滑交联型半导电屏蔽料挤包在导体上。绝缘采用进口超净交联聚乙烯绝缘料挤包在导体屏蔽上，绝缘标称厚度12.0mm。绝缘屏蔽采用超光滑交联型半导电不可剥离型屏蔽料挤包在绝缘上。
所有型号及规格的电缆都有径向阻水性能。需要同时具有纵向阻水性能时，阻水层采用半导电阻水带绕包在外屏蔽与径向防水层（隔离套，又称内衬层）之间来实现。金属屏蔽层采用软铜丝疏绕和铜带反向捆扎绕包组成，它与绝缘屏蔽互为有机的整体。铜丝屏蔽标称截面视具体规格而定，也可根据使用的短路电流要求设计成不同截面的金属屏蔽层。包带绕包，挤包阻水性能好的聚乙烯隔离套（内衬层）。金属铠装层采用非磁性双铝带铠装或铝丝铠装。
2 供电电缆故障产生的主要原因
按照电缆故障产生的原因进行分类大致分为四类，即：制造运输、施工设计、施工质量、外部影响等四大原因。
2.1厂家制造、运输原因
2.1.1表现形式
（1）一般在电缆生产过程中容易出现的问题有绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度不均匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良等，有些情况比较严重可能在竣工实验中或投运后不久即出现故障大部分在电缆系统中以缺陷形式存在，对电缆长期安全运行造成严重隐患。
（2）电缆盘在运输中出现电缆盘晃动、互相碰撞或倾倒。运输中从高处扔下装有电缆的电缆盘，机械损伤电缆。
2.1.2防范措施
（1）在电气化铁路中出现此种情况很少，如在招标采购、验收、交接实验和准入制度等各个环节的卡控措施如果到位可以避免。
（2）在运输和吊装过程中将电缆盘放稳并牢固地固定，防止运输中出现碰撞或倾倒。卸车时如果没有起重设备，严禁将线缆盘从运输车上直接推下。直接推下，不仅使电缆盘受到破坏，而且电缆也很容易遭受机械损伤。装卸电缆盘时严禁几盘同时吊装。
2.2施工图设计原因
2.2.1表现形式
施工设计时，对电缆敷设的环境、路径、敷设方式、接地形式等勘察设计考虑不全面，施工单位在地形复杂、工期短的情况下，没有按照设计和施工规范要求进行敷设，留下安全隐患。
2.2.2防范措施
一是施工时严格按照设计进行施工，对电缆敷设的路径及施工工艺严格把关，流程、标准按照既定设计执行。二是对于施工困难的区段向设计单位提出，变更设计施工。根据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）的要求“电缆敷设方式的选择，应视工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素，以及满足运行可靠、便于维护和技术经济合理的原则来选择。”
2.3施工质量原因
2.3.1表现形式
（1）施工时没有按照规范进行施工等导致电缆弯曲半径过小、部分场所电缆受挤压损伤（见图2）等造成电缆故障。
（2）因电缆头制作安装工艺不达标，在运行中造成电缆头击穿故障。造成电缆头故障的主要原因有以下几个方面：一是电缆和电缆头对制造环境和工艺要求都很高，但在现场安装过程中，受现场条件限制，温度、湿度、灰尘等各项基础条件都不好控制。二是电缆头在制作过程中在绝缘表面难免会留下细小的划痕，半导体电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中，另外电缆头在制作过程中由于绝缘暴露在空气中，绝缘中也会吸入水分，这些都给长期安全运行留下隐患。三是未严格按照工艺规定施工（见图3），对可能出现的问题考虑不全面。四是竣工验收采用直流耐压实验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。五是因密封处理不善导致电缆故障。
（3）单芯电缆外护层接地方式（见图4）选取不当造成电缆击穿故障。
2.3.2防范措施
（1）电缆最小允许弯曲半径应不小于电缆实际外径的15 倍，即：R≥15D（D：电缆的实际外径）。电缆安装敷设时，在弯曲各曲线处会产生不同方向拉伸力，产生导致电缆损坏的动态压力。而且电缆有安装敷设牵引时所产生的动态压力比电缆在静止时大得多，所以在各种情况下，电缆的弯曲半径尽可能的大一些。满足安全要求的条件下，应保证电缆路径最短。敷设电缆和计算电缆长度时，均应有一定的余量。应避免电缆遭受机械外力、过热、腐蚀等危害。避开将要挖掘施工的地方。敷设的路径应尽量避开和减少穿越底下管道（包括热力管道、上下水管道、煤气管道等）公路、铁路及通讯电缆等。
（2）电缆头的基本要求
1）在电缆头制作过程中提供必备的条件，目前采取的措施多数为搭设简易帐篷来解决。
2）制作电缆头邀请专业人员进行制作，厂家服务人员或者具备专项技能人员，保证电缆头制作的工艺标准符合规定。
3）电缆的中间接头和终端头必须按规范严格操作、小心处理、精心施工。同时应选用相应电压等级高质量的中间和终端电缆附件。
4）装好的电缆投入运行前应进行电气测试，合格后才能投入运行。对运行中的电缆进行耐压试验测试时，应采用交流而不应采用直流耐压试验。
（3）电力电缆的金属层，为金属屏蔽层、金属铠装层的总称，对于既有金属屏蔽层又有金属铠装层的单芯电缆，金属层的接地是指二者均连通接地。电缆金属层一端接地和另一端经护层保护器接地
2.4外部环境影响
2.4.1表现形式
大多数情况是由于临近电缆敷设处所人工利用尖利器械开挖或大型机械进行开挖、碾压，造成电缆被挖断或者被撞击、挤压后电缆外护套、金属护套，挤入电缆绝缘层导致电缆击穿。
2.4.2防范措施
电缆在穿越道路、铁路等宜采用穿管敷设，在空间狭窄、地形复杂困难的情况下无法进行电缆沟槽敷设施工的处所也应采用单根穿管敷设。因交流单芯电缆以单根穿管时，不得采用未分离磁路的钢管。
电缆保护管在穿越铁路时，与铁路交叉处距路基面不宜小于1.0m，距排水沟不宜小于0.3m，保护管的承压能力宜在每单位面积16kg以上。电缆安装敷设时，在弯曲各曲线处会产生不同方向拉伸力，产生导致电缆损坏的动态压力。而且电缆有安装敷设牵引时所产生的动态压力比电缆在静止时大得多，所以在各种情况下，电缆的弯曲半径尽可能的大一些。
3.结束语
由于电缆线路的一次性投资大，发生故障時查找困难且恢复时间长，因此在以往的电气化铁路建设中尽量不用或者很少使用27.5kV供电电缆，避免电缆故障对铁路运输的干扰。随着我国电气化铁路的快速发展，尤其时高速电气化铁路的建设，27.5kV供电电缆的运用也越来越普遍。从长远发展意义及成功运行经验看，电缆本身可靠性高于架空线路，因此只有对电缆结构、选型、工艺、敷设安装等方面控制到位，才能保证27.5kV供电电缆供电可靠性，确保电气化铁路牵引供电系统安全稳定运行。
（作者单位：中铁电气化铁路运营管理有限公司）
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