35KV高压电缆故障分析及处理

陶林成

（深圳市地铁集团有限公司运营总部 广东 深圳 518000）

摘要：地鐵的正常运营需要电力提供保障，35 kV电缆作为输电的重要组成部分，其电缆质量的好坏关系到输电质量。本文根据多年工作实践，对35 kV电缆的故障原因及措施进行探讨。

关键词：电场应力；电缆终端头；故障；地铁

0 引言

地铁供电系统各个变电站之间有很短的距离，每段之间的供电线路在2-3千米左右，各供电站之间的电缆连接关系相当紧密一环扣一环，地铁供电系统的供电线路很短敷设的空间很窄，巡查检修故障处理比较复杂。所以对电缆故障的分析及处理方法尤为重要。

一、35KV高压电缆故障分析

电缆故障的产生大致是以下原因造成：制造质原因、设计原因、施工原因、外力破坏等四大类：（1）厂家制造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，甚至有些是投入使用后才发现，隐患无穷。另外是高压电缆接头的制造，电缆接头分为电缆终端接头和电缆中间接头，不管什么接头形式，电缆接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处，因为这里是电应力集中的部位，因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体制造缺陷、绝缘填充剂问题、密封圈漏油等原因。其次是电缆接地系统，其系统包括电缆接地箱、电缆接地保护箱（带护层保护器）、电缆交叉互联箱、护层保护器等部分。一般容易发生的问题主要是因为箱体密封不好进水导致多点接地，引起金属护层感应电流过大。另外护层保护器参数选取不合理或质量不好氧化锌晶体不稳定也容易引发护层保护器损坏。（2）施工质量原因。因为施工质量导致高压电缆系统故障的事例很多。主要原因有以下几个方面。一是现场条件比较差，电缆和接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高，而施工现场温度、湿度、灰尘都不好控制。二是电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的滑痕，半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中，另外接头施工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。三是安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定没有考虑到可能出现的问题。四是竣工验收采用直流耐压试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。中间接头必须采用金属铜外壳外加PE或PVC绝缘防腐层的密封结构，在现场施工中保证铅封的密实，这样有效的保证了接头的密封防水性能。（3）设计原因。因电缆受热膨胀导致的电缆挤伤导致击穿。交联电缆负荷高时，线芯温度升高，电缆受热膨胀，在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上，长期大负荷运行电缆蠕动力量很大，导致支架立面压破电缆外护套、金属护套，挤入电缆绝缘层导致电缆击穿。（4）外力破坏，由于外部其他施工造成已有电缆被破坏。

二、电缆故障查找

电缆差动保护装置的误动作概率小，因此差动保护跳闸后就可以认定为该回路出现故障，从而改变运行方式，开通临时供电。以往曾经采取的电缆故障仪测距及人工巡线的方法查找故障点，由于电缆击穿后的现象不尽相同，故障点查找困难。往往测出来的故障点离真正的故障点较远，延误了查找时间。即使偶尔故障点测距较准确，但由于故障点太小不明显及隧道内电缆敷设等原因，巡线人员仍不易发现。采用高压脉冲放电法进行查找故障点，准确率比较高。如XX年 1 #线电缆故障跳闸，采用高压脉冲放电法进行查找，75？？min后找到故障点。

（一）高压脉冲放电法

地铁35？kV电缆在轨道行区明敷或电缆沟敷设，因此在进行高压脉冲放电法试验时，电压经过芯线只对电缆自身的屏蔽层或支架放电，对工作人员不会造成伤害，比较安全可靠。以下介绍该原理。

电压经B1调压器调压后，试验变压器B2升压，限流电阻R1在此作限流作用，硅堆D2整流后向电容器C充电。当充电在一定值时，使放电间隙击穿放电，试验电压便经过放电间隙向电缆放电。由于电缆故障点处较低，因此在故障点处击穿放电后再通过监听放电声音，准确查找故障点。

（二）故障查找操作

按图1接线，L点接故障电缆的芯线，电缆屏蔽层需要可靠接地。限流电阻R1及放电间隙必须悬空或放置于干燥绝缘台上。确认接线正确后，才可送电升压。在试验中要注意电容C上所加电压值不得超过电容器的耐压值，防止电容爆裂。放电间隙宜选用3？？mm左右调节，但不可太小，亦不可过大。太小时，放电电压较低，电缆故障点放电声较小不易发现，过大时，放电声增大，但放电周期延长，同样不利于现场判断。 ？？

在变电所电缆插拔头处试验时应注意安全，一般由2人进行，1人操作，1人监护。线路上查找故障同样必须有2人以上，并与所内的试验人员保持联系。发现放电点后，立即通知所内人员停止试验，做好放电接地措施后，才能接近故障点。

具体操作总结如下：①根据保护装置的记录找到故障所处的相别；②拆除该相的电缆插拔头，用绝缘表进行校验确认；③用电缆故障仪测距进行初步定位；④高压脉冲放电法试验，巡线人员循声响找出故障点。

三、电缆故障处理

电缆头的更换参照电缆头厂家的制作工艺进行，时间是可控的。但由于电缆敷设时接头处并无预留长度，电缆中间接头击穿后故障点部位必须截断，用一段电缆进行连接。这样必须重新制作2组电缆接头，恢复工作量较大。自地铁网络化运营后，列车回库时间推迟，用于电缆头更换的时间仅有1～2？？h。为了缩短故障处理时间，改变了故障处理程序。在电缆头制作方面，经过分析并模拟制作，将电缆头制作的工序进行分解。把新增加的一段电缆先进行外护套、主绝缘及半导体层的剥削及打磨（因为这些工序占了电缆头制作的大部分时间）的工作量提前做完。在进入轨行区后，现场只需对原电缆的两端进行开剥，便可将电缆两端对接。节省了现场制作电缆头近一半的时间，其抢修步骤如下：第一先根据保护模块动作记录确定故障回路相别，并解开该相的插拔式电缆终端头（为缩短抢修时间，一般只拆开电缆的一端，另一端可以不拆）；第二对该电缆进行绝缘测试及故障点测距，初步判断故障点位置。同时，将高压脉冲法试验的相关设备连接好，提报轨行区作业计划；第三在进行前面两个步骤的同时，安排人员准备抢修材料及电缆剥削工具、临时照明等：电缆中间接头2组，同规格电缆5～8？？m（主要是出于抢修时，2组电缆头处便于同时施工考虑），并先将该电缆两端主绝缘及其他部分开剥好，剥好后用塑料保鲜膜包好，防止灰尘进入。此项工序可节约现场时间40？？min左右；第四是夜间清点后，分3批人员进入区间，其中2批人员负责人工巡线，分别从电缆敷设区间的两端车站进入区间。抢修负责人带领另1批人员（4人以上，主要抢修力量）带好抢修材料工具，从距“故障点”最近的车站进入区间。第五是抢修负责人通知变电所的试验人员开始加电压做脉冲放电试验，区间人员根据电缆走向观察声响。一般在加压试验时，放电间隙的放电周期和声响与区间故障点是一致的，且由于高压放电声响频率较高，具有很强的指向性，所以，只要故障电缆有放电发生，在200？？m左右均能听见，即使电缆在沟槽内敷设，也能发现。一旦找到故障点即可通知所内试验人员停止加压；第六是现场确认该处为故障点后，将该处电缆接头切除。因电缆支架上敷设有多路电缆，切割时必须用仪器鉴别确无电压方可，以防触电。切割时要测量好长度，切割长度不得长于已开剥好的电缆长度，否则连接不上，造成抢修失败。亦不可过短，否则电缆连接后比原来长，不易敷设到支架上。一般新电缆长度比故障电缆切割长30～50？？cm为宜。电缆切割后，需在现场分别对两端进行绝缘测试，检查是否正常，其目的是防止有2处以上的故障点。确认回路无第2处故障点后，可准备电缆抢修后的电气试验及插拔头恢复工作；第七是电缆故障点切割后，分2组开始按中间接头制作工艺施工与原电缆对接，全部工序完成后，将电缆放回支架。此时变电所试验人员可以对已处理过的电缆进行绝缘测试，测试合格后进行耐压试验，耐压试验合格后，恢复插拔头。此步按照插拔头的安装步骤进行，安装完毕后即可恢复送电。

四、结束语

35kV 电缆在我国地铁电力系统正常运行中具有重要作用，因此，发生故障时，应根据具体情况进行检测及处理，认真做好电缆的故障的维护和检修，保障供电的稳定性和安全性，为地铁正常运营作出贡献。

参考文献：

[1]罗春霖.35kV 高压单芯电缆的故障原因分析及解决方法[J].企业科技与发展，2013（07）：57～59.

[2]杨 杰，李 翔 宇.单芯电缆金属护套的接地[J].新疆电力技术，2015（04）：23～24.