陶林成

（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營總部 廣東 深圳 518000）

摘要：地鐵的正常運(yùn)營需要電力提供保障，35 kV電纜作為輸電的重要組成部分，其電纜質(zhì)量的好壞關(guān)系到輸電質(zhì)量。本文根據(jù)多年工作實(shí)踐，對35 kV電纜的故障原因及措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電場應(yīng)力；電纜終端頭；故障；地鐵

0 引言

地鐵供電系統(tǒng)各個(gè)變電站之間有很短的距離，每段之間的供電線路在2-3千米左右，各供電站之間的電纜連接關(guān)系相當(dāng)緊密一環(huán)扣一環(huán)，地鐵供電系統(tǒng)的供電線路很短敷設(shè)的空間很窄，巡查檢修故障處理比較復(fù)雜。所以對電纜故障的分析及處理方法尤為重要。

一、35KV高壓電纜故障分析

電纜故障的產(chǎn)生大致是以下原因造成：制造質(zhì)原因、設(shè)計(jì)原因、施工原因、外力破壞等四大類：（1）廠家制造過程中容易出現(xiàn)的問題有絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不均勻、絕緣內(nèi)有雜質(zhì)、內(nèi)外屏蔽有突起、交聯(lián)度不均勻、電纜受潮、電纜金屬護(hù)套密封不良等，甚至有些是投入使用后才發(fā)現(xiàn)，隱患無窮。另外是高壓電纜接頭的制造，電纜接頭分為電纜終端接頭和電纜中間接頭，不管什么接頭形式，電纜接頭故障一般都出現(xiàn)在電纜絕緣屏蔽斷口處，因?yàn)檫@里是電應(yīng)力集中的部位，因制造原因?qū)е码娎|接頭故障的原因有應(yīng)力錐本體制造缺陷、絕緣填充劑問題、密封圈漏油等原因。其次是電纜接地系統(tǒng)，其系統(tǒng)包括電纜接地箱、電纜接地保護(hù)箱（帶護(hù)層保護(hù)器）、電纜交叉互聯(lián)箱、護(hù)層保護(hù)器等部分。一般容易發(fā)生的問題主要是因?yàn)橄潴w密封不好進(jìn)水導(dǎo)致多點(diǎn)接地，引起金屬護(hù)層感應(yīng)電流過大。另外護(hù)層保護(hù)器參數(shù)選取不合理或質(zhì)量不好氧化鋅晶體不穩(wěn)定也容易引發(fā)護(hù)層保護(hù)器損壞。（2）施工質(zhì)量原因。因?yàn)槭┕べ|(zhì)量導(dǎo)致高壓電纜系統(tǒng)故障的事例很多。主要原因有以下幾個(gè)方面。一是現(xiàn)場條件比較差，電纜和接頭在工廠制造時(shí)環(huán)境和工藝要求都很高，而施工現(xiàn)場溫度、濕度、灰塵都不好控制。二是電纜施工過程中在絕緣表面難免會(huì)留下細(xì)小的滑痕，半導(dǎo)電顆粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入絕緣中，另外接頭施工過程中由于絕緣暴露在空氣中，絕緣中也會(huì)吸入水分，這些都給長期安全運(yùn)行留下隱患。三是安裝時(shí)沒有嚴(yán)格按照工藝施工或工藝規(guī)定沒有考慮到可能出現(xiàn)的問題。四是竣工驗(yàn)收采用直流耐壓試驗(yàn)造成接頭內(nèi)形成反電場導(dǎo)致絕緣破壞。五是因密封處理不善導(dǎo)致。中間接頭必須采用金屬銅外殼外加PE或PVC絕緣防腐層的密封結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場施工中保證鉛封的密實(shí)，這樣有效的保證了接頭的密封防水性能。（3）設(shè)計(jì)原因。因電纜受熱膨脹導(dǎo)致的電纜擠傷導(dǎo)致?lián)舸＝宦?lián)電纜負(fù)荷高時(shí)，線芯溫度升高，電纜受熱膨脹，在隧道內(nèi)轉(zhuǎn)彎處電纜頂在支架立面上，長期大負(fù)荷運(yùn)行電纜蠕動(dòng)力量很大，導(dǎo)致支架立面壓破電纜外護(hù)套、金屬護(hù)套，擠入電纜絕緣層導(dǎo)致電纜擊穿。（4）外力破壞，由于外部其他施工造成已有電纜被破壞。

二、電纜故障查找

電纜差動(dòng)保護(hù)裝置的誤動(dòng)作概率小，因此差動(dòng)保護(hù)跳閘后就可以認(rèn)定為該回路出現(xiàn)故障，從而改變運(yùn)行方式，開通臨時(shí)供電。以往曾經(jīng)采取的電纜故障儀測距及人工巡線的方法查找故障點(diǎn)，由于電纜擊穿后的現(xiàn)象不盡相同，故障點(diǎn)查找困難。往往測出來的故障點(diǎn)離真正的故障點(diǎn)較遠(yuǎn)，延誤了查找時(shí)間。即使偶爾故障點(diǎn)測距較準(zhǔn)確，但由于故障點(diǎn)太小不明顯及隧道內(nèi)電纜敷設(shè)等原因，巡線人員仍不易發(fā)現(xiàn)。采用高壓脈沖放電法進(jìn)行查找故障點(diǎn)，準(zhǔn)確率比較高。如XX年 1 #線電纜故障跳閘，采用高壓脈沖放電法進(jìn)行查找，75？？min后找到故障點(diǎn)。

（一）高壓脈沖放電法

地鐵35？kV電纜在軌道行區(qū)明敷或電纜溝敷設(shè)，因此在進(jìn)行高壓脈沖放電法試驗(yàn)時(shí)，電壓經(jīng)過芯線只對電纜自身的屏蔽層或支架放電，對工作人員不會(huì)造成傷害，比較安全可靠。以下介紹該原理。

電壓經(jīng)B1調(diào)壓器調(diào)壓后，試驗(yàn)變壓器B2升壓，限流電阻R1在此作限流作用，硅堆D2整流后向電容器C充電。當(dāng)充電在一定值時(shí)，使放電間隙擊穿放電，試驗(yàn)電壓便經(jīng)過放電間隙向電纜放電。由于電纜故障點(diǎn)處較低，因此在故障點(diǎn)處擊穿放電后再通過監(jiān)聽放電聲音，準(zhǔn)確查找故障點(diǎn)。

（二）故障查找操作

按圖1接線，L點(diǎn)接故障電纜的芯線，電纜屏蔽層需要可靠接地。限流電阻R1及放電間隙必須懸空或放置于干燥絕緣臺(tái)上。確認(rèn)接線正確后，才可送電升壓。在試驗(yàn)中要注意電容C上所加電壓值不得超過電容器的耐壓值，防止電容爆裂。放電間隙宜選用3？？mm左右調(diào)節(jié)，但不可太小，亦不可過大。太小時(shí)，放電電壓較低，電纜故障點(diǎn)放電聲較小不易發(fā)現(xiàn)，過大時(shí)，放電聲增大，但放電周期延長，同樣不利于現(xiàn)場判斷。 ？？

在變電所電纜插拔頭處試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意安全，一般由2人進(jìn)行，1人操作，1人監(jiān)護(hù)。線路上查找故障同樣必須有2人以上，并與所內(nèi)的試驗(yàn)人員保持聯(lián)系。發(fā)現(xiàn)放電點(diǎn)后，立即通知所內(nèi)人員停止試驗(yàn)，做好放電接地措施后，才能接近故障點(diǎn)。

具體操作總結(jié)如下：①根據(jù)保護(hù)裝置的記錄找到故障所處的相別；②拆除該相的電纜插拔頭，用絕緣表進(jìn)行校驗(yàn)確認(rèn)；③用電纜故障儀測距進(jìn)行初步定位；④高壓脈沖放電法試驗(yàn)，巡線人員循聲響找出故障點(diǎn)。

三、電纜故障處理

電纜頭的更換參照電纜頭廠家的制作工藝進(jìn)行，時(shí)間是可控的。但由于電纜敷設(shè)時(shí)接頭處并無預(yù)留長度，電纜中間接頭擊穿后故障點(diǎn)部位必須截?cái)?，用一段電纜進(jìn)行連接。這樣必須重新制作2組電纜接頭，恢復(fù)工作量較大。自地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營后，列車回庫時(shí)間推遲，用于電纜頭更換的時(shí)間僅有1～2？？h。為了縮短故障處理時(shí)間，改變了故障處理程序。在電纜頭制作方面，經(jīng)過分析并模擬制作，將電纜頭制作的工序進(jìn)行分解。把新增加的一段電纜先進(jìn)行外護(hù)套、主絕緣及半導(dǎo)體層的剝削及打磨（因?yàn)檫@些工序占了電纜頭制作的大部分時(shí)間）的工作量提前做完。在進(jìn)入軌行區(qū)后，現(xiàn)場只需對原電纜的兩端進(jìn)行開剝，便可將電纜兩端對接。節(jié)省了現(xiàn)場制作電纜頭近一半的時(shí)間，其搶修步驟如下：第一先根據(jù)保護(hù)模塊動(dòng)作記錄確定故障回路相別，并解開該相的插拔式電纜終端頭（為縮短搶修時(shí)間，一般只拆開電纜的一端，另一端可以不拆）；第二對該電纜進(jìn)行絕緣測試及故障點(diǎn)測距，初步判斷故障點(diǎn)位置。同時(shí)，將高壓脈沖法試驗(yàn)的相關(guān)設(shè)備連接好，提報(bào)軌行區(qū)作業(yè)計(jì)劃；第三在進(jìn)行前面兩個(gè)步驟的同時(shí)，安排人員準(zhǔn)備搶修材料及電纜剝削工具、臨時(shí)照明等：電纜中間接頭2組，同規(guī)格電纜5～8？？m（主要是出于搶修時(shí)，2組電纜頭處便于同時(shí)施工考慮），并先將該電纜兩端主絕緣及其他部分開剝好，剝好后用塑料保鮮膜包好，防止灰塵進(jìn)入。此項(xiàng)工序可節(jié)約現(xiàn)場時(shí)間40？？min左右；第四是夜間清點(diǎn)后，分3批人員進(jìn)入?yún)^(qū)間，其中2批人員負(fù)責(zé)人工巡線，分別從電纜敷設(shè)區(qū)間的兩端車站進(jìn)入?yún)^(qū)間。搶修負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)另1批人員（4人以上，主要搶修力量）帶好搶修材料工具，從距“故障點(diǎn)”最近的車站進(jìn)入?yún)^(qū)間。第五是搶修負(fù)責(zé)人通知變電所的試驗(yàn)人員開始加電壓做脈沖放電試驗(yàn)，區(qū)間人員根據(jù)電纜走向觀察聲響。一般在加壓試驗(yàn)時(shí)，放電間隙的放電周期和聲響與區(qū)間故障點(diǎn)是一致的，且由于高壓放電聲響頻率較高，具有很強(qiáng)的指向性，所以，只要故障電纜有放電發(fā)生，在200？？m左右均能聽見，即使電纜在溝槽內(nèi)敷設(shè)，也能發(fā)現(xiàn)。一旦找到故障點(diǎn)即可通知所內(nèi)試驗(yàn)人員停止加壓；第六是現(xiàn)場確認(rèn)該處為故障點(diǎn)后，將該處電纜接頭切除。因電纜支架上敷設(shè)有多路電纜，切割時(shí)必須用儀器鑒別確無電壓方可，以防觸電。切割時(shí)要測量好長度，切割長度不得長于已開剝好的電纜長度，否則連接不上，造成搶修失敗。亦不可過短，否則電纜連接后比原來長，不易敷設(shè)到支架上。一般新電纜長度比故障電纜切割長30～50？？cm為宜。電纜切割后，需在現(xiàn)場分別對兩端進(jìn)行絕緣測試，檢查是否正常，其目的是防止有2處以上的故障點(diǎn)。確認(rèn)回路無第2處故障點(diǎn)后，可準(zhǔn)備電纜搶修后的電氣試驗(yàn)及插拔頭恢復(fù)工作；第七是電纜故障點(diǎn)切割后，分2組開始按中間接頭制作工藝施工與原電纜對接，全部工序完成后，將電纜放回支架。此時(shí)變電所試驗(yàn)人員可以對已處理過的電纜進(jìn)行絕緣測試，測試合格后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)合格后，恢復(fù)插拔頭。此步按照插拔頭的安裝步驟進(jìn)行，安裝完畢后即可恢復(fù)送電。

四、結(jié)束語

35kV 電纜在我國地鐵電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中具有重要作用，因此，發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行檢測及處理，認(rèn)真做好電纜的故障的維護(hù)和檢修，保障供電的穩(wěn)定性和安全性，為地鐵正常運(yùn)營作出貢獻(xiàn)。

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