萬(wàn)桂英 戴 晉

1中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司研究生部 北京 100089

2中國(guó)鐵路成都局集團(tuán)有限公司重慶供電段 重慶 400000

3中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 北京 100089

正文：

一、緒 論

我國(guó)高鐵新建300km/h的牽引變電所亭大部分都使用集成度高、少維護(hù)的GIS開(kāi)關(guān)柜，GIS開(kāi)關(guān)柜的進(jìn)出口連接廣泛應(yīng)用27.5 kV交聯(lián)聚乙烯高壓電纜，使用27.5kV高壓電纜具有受外界影響小、占地面積和空間小、且安全可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此在當(dāng)前高鐵線(xiàn)路牽引變電所、亭上得到廣泛應(yīng)用。但是隨著27.5kV高壓電纜的廣泛應(yīng)用，對(duì)27.5KV高壓電纜的專(zhuān)業(yè)化維護(hù)管理要求越來(lái)越高，多條高鐵線(xiàn)路發(fā)生過(guò)27.5kV高壓電纜故障從而影響高鐵的正常供電。為了強(qiáng)化樹(shù)立“高鐵無(wú)小事”的觀念，適應(yīng)高鐵的安全高效的管理模式，那么就必須加強(qiáng)對(duì)高鐵27.5KV電纜科學(xué)有效的專(zhuān)業(yè)化管理，預(yù)防27.5kV高壓電纜發(fā)生故障，本文重點(diǎn)研究27.5kV高壓電纜的全過(guò)程質(zhì)量控制。

二、27.5KV高壓電纜的運(yùn)行壽命周期及故障成因分析

要做好27.5kV高壓電纜的全過(guò)程質(zhì)量管理，就必須掌握電纜運(yùn)行在不同的周期，發(fā)生的故障類(lèi)型不同，掌握27.5kV高壓電纜的運(yùn)行周期，27.5kV高壓電纜運(yùn)行壽命大致可以分為三個(gè)階段，早期故障期－穩(wěn)態(tài)期－老化期，通過(guò)多條高鐵線(xiàn)運(yùn)行運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，27.5kV高壓電纜故障多發(fā)生在投入使用的早期故障期及晚期老化期。對(duì)于運(yùn)維單位來(lái)講，要想科學(xué)有效的管理高壓電纜預(yù)防發(fā)生電纜故障，那么必須搞清楚電纜故障的成因，故障點(diǎn)，故障類(lèi)型，才能夠?qū)ΠY下藥。

高壓電纜運(yùn)行壽命周期-故障率

1.早期故障期

27.5 kV高壓電纜在投入運(yùn)行前三年，稱(chēng)之為早期故障期，由于設(shè)計(jì)、材料、施工質(zhì)量等因素造成高壓電纜及其附件本身存在設(shè)計(jì)缺陷、材料問(wèn)題、制造工藝不規(guī)范、接地不合格、施工安裝問(wèn)題等使27.5kV高壓電纜在運(yùn)行初期故障頻發(fā)。案例：2015年10月，在XX客專(zhuān)試運(yùn)行初期，某牽引變電所饋線(xiàn)供電臂27.5kV高壓電纜頭炸裂導(dǎo)致饋線(xiàn)跳閘。上海電氣化鐵路自2006年7月開(kāi)通后，27.5kV電纜發(fā)生的故障達(dá)10次故障之多，武廣高鐵開(kāi)通后，也多次發(fā)生27.5kV電纜頭爆炸的現(xiàn)象。

2.穩(wěn)態(tài)期

27.5 kV高壓電纜經(jīng)過(guò)早期故障期后，問(wèn)題被逐一排查解決，開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)態(tài)期，穩(wěn)態(tài)期一般是在電纜投入運(yùn)行的3－20年期間，在此期間電纜運(yùn)行比較穩(wěn)定，故障率相對(duì)降低，此期間發(fā)生的故障多是因?yàn)橥饬ζ茐摹⑦^(guò)電壓、或電纜外護(hù)套受潮或附件呼吸效應(yīng)進(jìn)潮而發(fā)生沿面放電等造成的故障。

3.絕緣老化期

隨著27.5kV高壓電纜運(yùn)行壽命達(dá)到晚期，電纜本體絕緣樹(shù)枝逐漸老化變質(zhì)、材料及附件因長(zhǎng)期運(yùn)行電熱老化加劇，使聚氯乙烯電纜運(yùn)行故障率大幅上身。外力破壞等造成高壓電纜在日常運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生電纜故障。

三、27.5kV高壓電纜全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控

為了降低27.5kV高壓電纜運(yùn)行早期、穩(wěn)定期、絕緣老化期的故障率，運(yùn)維單位必須組建一支專(zhuān)業(yè)的27.5kV高壓電纜隊(duì)伍，對(duì)高壓電纜的整個(gè)壽命周期進(jìn)行精細(xì)化科學(xué)管理。

1.早期預(yù)防

運(yùn)維單位安排高壓電纜專(zhuān)業(yè)人員提前介入，從27.5kV高壓電纜的設(shè)計(jì)選型、生產(chǎn)制造過(guò)程、現(xiàn)場(chǎng)施工工藝等進(jìn)行控制，防止在此期間因設(shè)計(jì)選型錯(cuò)誤、生產(chǎn)工藝及材質(zhì)不過(guò)關(guān)及在現(xiàn)場(chǎng)施工工程中的野蠻施工，電纜頭制作工藝不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題的出現(xiàn)給后期設(shè)備運(yùn)行留下隱患。做好以上各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，在27.5kV電纜投入運(yùn)行初期能夠大大的降低電纜故障率，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。并在此階段做好27.5kV電纜的設(shè)備履歷參數(shù)，包括材料、走形路徑、長(zhǎng)度、投運(yùn)前的狀態(tài)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況等便于后期的運(yùn)維管理。

2.運(yùn)行期控制

運(yùn)行初期一般是電纜故障的高發(fā)期，對(duì)于新投運(yùn)的27.5kV高壓電纜，運(yùn)維單位必須組織27.5kV高壓電纜班組對(duì)新投運(yùn)的設(shè)備開(kāi)展全面的排查整治專(zhuān)項(xiàng)檢查，通過(guò)利用各種先進(jìn)設(shè)備、試驗(yàn)儀器等監(jiān)測(cè)手段對(duì)電纜設(shè)備開(kāi)展全面隱患排查。例：成渝客專(zhuān)在投運(yùn)初期，成都局重慶供電段電纜班組在利用紅外成像儀開(kāi)展日常高壓電纜巡視時(shí)，多次發(fā)現(xiàn)27.5kV高壓電纜局部運(yùn)行溫度過(guò)高，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，永川東分區(qū)所巡檢利用熱成像儀發(fā)現(xiàn)一饋線(xiàn)電纜局部溫度過(guò)高，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是電纜頭放電引起、在巡視電纜夾層時(shí)發(fā)現(xiàn)“護(hù)層保護(hù)器”運(yùn)行溫度125度，超過(guò)警戒值，經(jīng)后期檢查處理發(fā)現(xiàn)是一電纜的過(guò)電壓保護(hù)器損壞；2016年3月10日電纜工區(qū)發(fā)現(xiàn)利用熱成像儀在巡視江北開(kāi)閉所上網(wǎng)電纜時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度高于電纜正常運(yùn)行溫度，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)接地線(xiàn)螺絲未緊固，緊固后故障排除。因此可以看出在投入運(yùn)行初期開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)隱患排查是非常必要的。

2016年1月21日利用熱成像儀檢查發(fā)現(xiàn)“護(hù)層保護(hù)器”運(yùn)行溫度125度

同時(shí)因前期野蠻施工造成的電纜外皮破損，需要采用電纜修復(fù)技術(shù)對(duì)電纜進(jìn)行修復(fù)。電纜修復(fù)技術(shù)是一種電介質(zhì)絕緣增強(qiáng)技術(shù)。主要是由硅氧烷、脫水異丙醇溶劑和一種金屬催化劑組成，通過(guò)將電纜修復(fù)液涂于水樹(shù)老化的交聯(lián)聚乙烯電纜表層，修復(fù)液中的硅氧烷與水發(fā)生聚合反應(yīng)，生產(chǎn)新的硅氧集團(tuán)有機(jī)化合物和甲醇。通過(guò)聚合反應(yīng)清除了絕緣體上表層水樹(shù)中的水分子，阻止水樹(shù)的進(jìn)一步增長(zhǎng)。

運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著電纜隱患及故障的處理后，電纜運(yùn)行進(jìn)入穩(wěn)定期，故障率較低，在此運(yùn)行期間，定期開(kāi)展對(duì)高壓電纜巡視巡檢及周檢，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，通過(guò)數(shù)據(jù)分析查找其中可能存在的隱患。對(duì)一些運(yùn)行環(huán)境較惡劣、運(yùn)行過(guò)程中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)故障或隱患、運(yùn)行負(fù)荷較大、運(yùn)行溫度偏高的27.5kV高壓電纜設(shè)備作為重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象，加強(qiáng)日常的運(yùn)行維護(hù)管理。

3.衰退老化期

高壓電纜設(shè)備運(yùn)行到一定時(shí)期開(kāi)始逐步進(jìn)入衰退老化期，在此階段電纜故障率開(kāi)始增加，運(yùn)維單位需要加強(qiáng)高壓電纜設(shè)備的運(yùn)維管理，在27.5kV高壓電纜接近或達(dá)到報(bào)廢年齡時(shí)，需要對(duì)電纜資產(chǎn)壽命周期進(jìn)行全面評(píng)估， 27.5kV高壓電纜運(yùn)維成本與更新改造經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行對(duì)比分析。從而使高壓電纜能夠從經(jīng)濟(jì)角度達(dá)到“有效使用”期限。

四、結(jié)論

隨著近年大量高鐵的修建，27.5kV高壓電纜在牽引供電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)有效可控的管理，科學(xué)的技術(shù)手段對(duì)27.5kV高壓電纜進(jìn)行監(jiān)控分析，提前預(yù)防和發(fā)現(xiàn)27.5kV交聯(lián)聚乙烯電纜在運(yùn)行過(guò)程中的隱患，掌握利用先進(jìn)的技術(shù)手段處理高壓電纜缺陷，從而延長(zhǎng)了27.5kV交聯(lián)聚乙烯電纜的使用壽命，大大減低高鐵運(yùn)維成本。