铁路电力电缆故障原因与预防措施

巴德志（北京铁路局，北京　100038）

铁路电力电缆故障原因与预防措施

巴德志
（北京铁路局，北京100038）

随着我国高速铁路建设的迅速发展，铁道供电系统中电力电缆因占地面积小，受自然环境影响小，运行维护工作量轻等优点应用越来广泛。然而电力电缆的运行状态在一定程度上决定着铁路供电可靠性和安全性。如何预防电缆故障，降低电缆运行中的故障率，提高供电的可靠性，顺利完成铁路运输任务，是铁路电力工作者不懈努力的目标。本文分析了电缆故障的原因，然后就电力电缆路径选择、施工的质量控制、运行监测、日常检修进行了分析、总结。

电缆故障原因预防措施

近些年来，随着高铁建设的大力发展，电力电缆在铁路供电线路中的应用数量与日俱增，电力电缆的运行状态在一定程度上决定着铁路供电质量和供电的安全性。因此如何做好电力电缆故障预防性工作，减少供电故障发生概率，提高供电可靠性，一直是供电人员努力的目标。

1　电力电缆故障原因

无论在生活还是生产中，电缆故障都具有很大的危害，轻则导致停电停产，重则导致触电造成人员伤亡，甚至还可以引起火灾，后果相当严重。因此，定期对电力电缆进行检查，及早发现电力电缆的运行隐患并加以消除是保证电力电缆安全运行、防止电缆故障发生的重要措施。电力电缆按照导致事故原因可以分为外部因素和内部因素。外部因素主要是机械损伤造成的，内部因素主要是由绝缘老化变质导致的。

1.1机械损伤

机械损伤主要是指电缆敷设过程中因拉力过大或弯曲过度而导致绝缘和护层的损坏，以及施工和交通运输中直接受外力作用而造成的误损伤等。从目前造成故障的原因来看，机械性损伤多数是由于工作人员在电缆安装过程中未能严格按标准施工，或安装后再次临近电缆施工时粗心大意引起的。主要由以下几种：

（1）直接外力破坏。如： 在城市建设、交通改造施工中，开挖敷设地下管线，打桩、顶管时误伤电力电缆。

（2）施工工艺拙劣和不按技术要求敷设电缆导致电缆故障。如电缆弯曲过度损伤绝缘层、屏蔽层；电缆剥切尺寸过大、刀痕过深。在潮湿的气候条件下做接头，使接头封装物内混入水蒸气，经过一段时间后形成闪络性故障。

（3）外部环境变化导致的损伤。因热胀冷缩使电缆管口、支架处的电缆外皮磨破。电缆穿越公路、铁路及高大建筑物时，由于地面的下沉而使电缆垂直受力形变，导致电缆铠装、铅包破裂甚至折断而造成故障。电缆固定不牢固或安装不规范，车辆通过有晃动导致电缆外皮与支撑或其他物体相互摩擦损坏形成故障。

（4）绝缘受潮。绝缘受潮是造成电缆故障的主要原因之一，通常表现为绝缘电阻低，泄漏电流大。造成绝缘受潮的原因有以下几方面：

①中间盒或终端盒的结构不严密，或密闭工艺不良，有缝隙会导致受潮，绝缘性能降低。

②电缆护套被异物刺穿，或被化学腐蚀，电解腐蚀等，导致保护层失效。

③电缆本身存在质量问题，制造电缆包铅（铝）时留下砂眼和裂纹等缺陷。

尤其是电缆夹层、电缆井、箱变基础中、桥梁段电缆槽排水不畅，中间头长期浸泡在水中，如果中间头制作工艺不良或外护套损伤，造成主绝缘下降并击穿。

1.2绝缘老化变质

电缆长期在电和热的作用下其物理性能会变化，导致绝缘性能下降。尤其是过负荷运行时，电缆的温度会随之升高，在炎热的夏季，电缆的温升常常导致电缆薄弱处或接头处被击穿。

2　针对电力电缆故障的预防措施

2.1合理选择电缆路径

电缆敷设路径的选择是保证质量的关键，电缆路径的选择需要遵循如下的几项原则：一是要尽量避开城市建设、交通改造等需要经常动土容易受外力损伤的区域；二是要严格控制的电缆路径通过公路、桥梁的次数；三是要充分考虑电力电缆工程排水功能的需要，根据实际需要来选择合适的排水方式。

2.2加强施工管理

（1）电缆的敷设。电缆敷设质量不合格，敷设施工操作的不规范，会比较容易造成电缆保护层的破损以及电缆的机械损伤等。在铁路电力电缆工程的施工过程中，如果电力电缆的转弯角度过大，可能导致导体内部的机械受损，然而机械受损问题由于受到电缆绝缘层的掩盖而不能被发现，这样一来，内部发生机械损伤的导体，在运行的过程中会因温度增加而导致该处电缆绝缘层绝缘强度的削减，从而容易引发电缆故障。因此，在铁路电力电缆工程的施工过程中，要控制好电力电缆的转弯角度，尽量能够让电缆处于自然弯曲状态，杜绝因电力电缆的转弯而造成的机械性损伤问题的出现。

电缆敷设时一定要确保电缆敷设前后做好电缆外护套的检查工作，同时还要检验电缆两端是否受潮，另外还要对电缆导体的通断情况以及电缆相相、相地之间绝缘情况进行严格的检测。电缆的敷设要排列整齐，有必要的话需要进行加固操作，而且要求并列敷设的电缆之间的距离满足相应的规范要求。

（2）电缆终端头和中间接头的制作。电缆终端头和中间接头作为整条电缆绝缘强度最低的地方，是电缆故障最容易出现的地方，所以应在电缆终端头和中间接头的地方预留足够的电缆来预防电缆事故的发生。其次电缆终端头和中间接头处所选用的绝缘材料应满足相应的技术指标要求。再有电缆事故的发生多数是由于电缆终端头和中间接头处电缆因密封不良，随着潮气的侵入而造成该处电缆绝缘程度的降低而引发的。因此在电缆敷设的过程中一定要注意这些特殊位置以及其他相关设备的防潮问题。还有就是施工中剥电缆时，要小心仔细，特别是剥半导体层时，不得划伤主绝缘及半导体层，必须严格按照规程要求施工。电缆头的接地屏蔽线与电缆屏蔽层要采用锡焊焊接，不得使用缠绕压接方法，以保证电缆安装牢固，接触良好。在安装电缆头时，一定做好密封和防潮，防止雨水进入。最后，对于施工人员，要加强培训提高工艺水平和责任心，严格按照（3）按标准试验电缆。在电力电缆工程施工后还需要按相关的规定进行交接试验及运行监督预防性试验。检查安装敷设过程中是否损伤了电缆；在电缆运行中定期进行试验，监视电缆运行中质量变化情况，以便及时维修、更换、保证正常供电。

施工标准、要求施工。

2.3注重日常运行检查

直接外力破坏是造成近些年铁路电力电缆故障的主要原因，电力电缆运行质量受外力破坏的影响正在呈逐年上升的趋势。为了防止路外野蛮施工带来的危害，要加强电缆线路的运行管理。要求对电缆线路勤巡视，细检查，按时进行温度测量，防止因电缆头过热而引发电缆故障。

2.4充分利用电缆在线监测技术

目前对电力电缆的管理还处于计划检修阶段，一般采用定期巡视的方法对电缆的运行状况进行检查。从经济角度和技术角度来说，计划检修都有很大的局限性，例如定期试验和检修造成了很大的直接和间接经济浪费，许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现。如何保证电缆不因过载、过热等情况突发大的运行安全事故，仅靠大量增加运行人员数量来应对电力隧道的迅速增长和管理压力已经不现实，采用现代化的技术手段来提高电缆运行维护水平是当务之急。

（1）在线监测电缆负荷电流，防止过负荷运行。电缆超负荷运行，会导致温升增加，加快电缆绝缘老化，易使电缆绝缘薄弱处（如接头）发生击穿事故，大大降低电缆寿命。因此，应根据电缆敷设方式、运行条件、环境温度、并列条数对电缆长期允许载流量进行校核并作出规定。运行中对电缆载流量进行测量实时监测，确保其不超过规定值，避免长期过负荷运行造成的电缆故障。

（2）实时监测电缆温度，防止电缆过热。电缆故障发生常伴随着局部温度的升高。安装温度监测装置，实时反映电缆的温度状况，有利于了解电缆的运行状况，防止电缆过热，及时发现电缆隐患，避免故障发生。

（3）局部放电监测。交联聚乙烯电缆在故障前，有明显的局部放电特征信号。通过采集不同的局部放电特征信号，分析信号中携带的电缆老化信息，即可判断电缆老化状态。同时根据数据库，做出可靠地判断，达到评估电缆老化状态和剩余寿命的目的。

（4）接地电流监测系统。可以对电缆的护套电流的波形、幅值大小进行监测和报警，对电缆护套的历史电流进行取样存盘，并通过电流曲线分析其性能的变化，实时监测电缆的运行状态，达到预防电缆故障的目的。

（5）电力沟道加装水位探测装置。加装水位探测装置，可有效监测到沟道内水位情况，及时发现由于外部给水管路跑水或降雨造成电力沟道内积水的情况。通过水位监测报警，及时发现隐患点所在位置及水位数值，为及时有效处置提供技术支撑，对积极改善电缆沟道运行环境，保证电力电缆的安全稳定运行有着重要意义。

经过分析造成电缆故障的原因主要是机械损伤、过负荷运行、电缆头缺陷等。为防止电缆故障的发生，提高电缆运行的可靠性，通过合理选择电缆路径、加强施工质量过程控制，提高施工工艺水平，广泛应用在线监测电缆负荷电流，监测电缆温度、局部放电等技术手段，强化电缆日常巡视检查制度，从而使供电安全运行得到有效保障。